Устройство для измерения теплового сопротивления радиоэлектронных компонентов Советский патент 1986 года по МПК G01R21/02 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано как при проведении научно- исследовататьских работ, так и для измерения теплового сопротивления радиоэлектронных компонентов в процессе их производства.

Под тепловьпч сопротивлением образца R-r понимается коэффициент, свя зывающий Hai -peB данного образца с МОЩНОСТЬЮ;, рассеиваемой в нем Р т.е„

.R. РП, ()

где

- превышение температуры теплового центра (наиболее нагретой точки) детали относительно температуры окружающей среды.

Цель изобретения - повьппение быстродействия.

На фиг. 1 приведена структурная схема предложенного устройства, на фиг, 2 временные диаграммы температур исследуемого и эталонного компонентов.

Устройство содержит датчик 1 разности темтератур, испытуемьй 2 и эталонный 3 компоненты, помещенные в термостате 4 и находящиеся в тепловом контакте5 блок 5 измерения скважности импульсов, вход которого через последовательно соединенные реле 6 и усилитель 7 подключен к выходу датчика 1. Блок 5 содержит секундомеры 8 и 9 и переключатель 10., вьшолненньй в в5-ще, первой группы контактов реле 6. Первый выход источника 11 питания подключен к пер- вьш вьшодам компонентов 2 и 3, а второй выход источника - к вторым выводам компонента 2 и 3 через ключ 12, выполненньга в виде второй группы контактов реле 6, Последовательно соединенные датчик 1 j усилитель и реле 6 образуют дифференциальный термокомпаратор.

Устройство работает следующим образом.

Датчик 1 представляет собой термо электрический преобразователь, скон- струировакньй по типу вспомогательной стенки. На его плоских поверхнос тях расположены несколько последовательно включенных термопар, обеспечивающих его высокую чувствительность. В начальный момент времени напряжение от источника 11 через

363822

нормально замкнутые контакты реле

6(ключ 12) подается на эталонный компонент, 3. Компонент же 2 отключен от источника 11. Управляющее напря5 жение через нормально замкнутые контакты реле 6 (ключ 12) подается на секун,цомер 9, который измеряет интервал времени t,.

При достижении определенной раз0 кости температур Ы корпусёв эталонного 3 и испытуемого 2 компонентов датчик 1 вырабатывает термо-ЭДС-, которая nocjie усиления в усилителе

7обуславливает срабатывание реле 6, JS При этом через нормально разомкнутые

контакты ключа 12 напряжение источника 11 подключается к испытуемому компоненту 2 и температура его корпуса Т,, (t) (фиг, 2) начинает иовы20 шаться. В этот промежуток времени t нзпряжение источника 11 отключается от эталонного компонента 3, он остывает, температура его корпуса Т (t) уменьшается. К окончанию промежутка

25 t,, температура корпуса испытуемого компонента превысит температуру корпуса эталонного компонента наьТ, При этом напряжение датчика станет таким., что реле 6 возвратится в ис30 ходкое состояние. Секундомер 8, на которьй управля1ощее напряжение по - дается через нормально разомкнутые тп:)нтакть переключателя 10, измерит

интервал времени

-1

50

-,. Ъ следующем промежутке времени испытуемый ког-шонент 2 остыв.ает, гемпература его корпуса уменьшается, g эталонный компонент 3 нагревается, тег шература его корпуса возрастает,

„ К окончанию этого промежутка тер- . датчика 1 станет такой, что снова срабатывает реле 6, Испытуемый компонент 2 начинает нагреваться,, а эталонный 3 остьпзать и т.д.

j. Зт часть предложенного устройства представляет собой автоматический регулятор, поддер;-кивашщий примерно одинаковыми температуры корпусов испытуемого 2 и эталонного 3 ко;-.тонентов.

Превышения температур тепловых дектров компонентов 2 и 3 определяются Е: соответствии с (1) по формулам

55

fVn P-T.ucpPn; 9., R,.. , (2)

где Р,, -- мощность колебаний источника 11, от которого нагружаются

.31

компонента. Беря отношение фор(2), имеем

0

, RT ис

откуда

р R --

Т-ИСПТ./Г Q

(3)

ЭТ,

у компонентов 2 и 3 одного типо- номинала при одинаковых температурах корпусов будут примерно одинаковыми и температуры тепловых центров. Разница в величине теплового сопротивления может быть скомпенсирована только разным временем нагрева компонентов 2 и 3. Вследствие высокой чувствительности автоматического регулятора колебание температур кор пусов происходит в очень малом диапазоне (величины дТ и лТ,, на фиг. 2 очень малы). По этой причине зависимость возрастанения (спадания) температур Т(t) и T(t), происходящего по экспоненциальному закону, можно полагать линейной функцией времени. Тогда отношение превышения температур тепловых центров будет пропорционально отношению времени нагрева компонентов 2 и 3, т.е.

t,

б

(4)

5Т

:Подставляя (4) в (3), окончательполучаем

t-z .

Чисп Т.5Т t

(5)

Таким образом, измерив в ква- зиустановившемся тепловом режиме

363824.

(по истече1-ши нескольких интервалов t , и t) интервалы времени t, и t, с помощью секундомеров 8 и 9, при известной величине R эталонного 5 компонента 3 по формуле (5) рассчитывается R испытуемого компонента 2.

Предлагаемое устройство позволит значительно быстрее произвести изме 0 рение теплового сопротивления радиоэлектронных компонентов. Эта положительная сторона устройства позволит применить его в условиях массового производства, что обусловит возмож15 ность обоснованного подбора компонентов для конкретных электрических и тепловьк режимов.

Формула изобретения

Устройство для измерения теплового сопротивления радио-электронных компонентов, содержащее термостат, в котором размещены испытуемый и эталонный компоненты, находящиеся в тепловом контакте с входами дифференциального термокомпаратора, блок измерения скважности импульсов, источник питания и ключ, вход которого соединен с выходом источника питания, первый выход - с одним из выводов испытуемого компонента, а управляющий вход - с выходом дифференциального термокомпаратора и входом блока измерения скважности импульсов, о т- ли ч ающе е ся тем, что, с целью повьщ ения быстродействия, второй выход ключа соединен с одним из выводов эталонного компонента.

- . .f

;Составитель С. Кабиков

Редактор С. Патрушева Техред Г,Гербер Корректор М. Пожо

Заказ 3085/47Тираж 728 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,г.Ужгород,ул.Проектная, 4

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при измерении теплового сопротивления радиоэлектронных компонентов в процессе их производства и-проведении научно-исследовательских работ. Цель изобретения - повышение быстродействия устройства. Устройство содержит датчик 1 разности температур, испытуемый 2 и эталонный 3 коьшоненты, помещенные в термостат 4 и находящиеся в тепловом контакте, блок 5 измерения скважности импульсов, реле 6, усилитель 7, источник 11 питания и ключ 12. Блок 5 содержит секундомеры 8 и 9 и переключатель 10, выполненньвк в виде первой группы контактов реле 6. Цель достигается соединением второго выхода ключа с одним из выводов эталонного компонента. Устройство может использоваться в условиях массового производства при подборе компонентов для конкретных электрических и тепловых . 2 ил. с ,гг К 00 а со 00 to