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功率芯片脉冲发热测试对配套 chiller 有什么要求?

行业新闻 30

功率芯片脉冲发热测试,芯片会产生周期性、短时大幅度脉冲热负荷,热负荷会在较短时间完成高低切换。普通稳态工况 chiller,面对脉冲式瞬态热冲击,会出现温度震荡、超调,造成热阻、热循环测试数据离散。配套 chiller 不能只看稳态标称参数,需要关注瞬态响应、流量稳定性、冷量余量等指标。本文梳理脉冲发热测试对应的设备要求。

功率芯片脉冲发热测试对配套 chiller 有什么要求?(images 1)

一、脉冲发热测试工况设备指标对照表

考核项目工况要求不达标带来的测试影响
冷量与功率余量按照脉冲峰值热负荷预留充足余量脉冲到来温度大幅向上漂移,热阻测试结果偏移
流量闭环控制流量闭环实时调节,抵抗负载扰动流量随脉冲负载波动,冷板换热条件改变,数据重复性差
控制算法能力具备负载前馈 PID,适配瞬态热冲击脉冲阶段温度来回震荡,温循曲线不满足归档
缓冲热容配置配套合理容积缓冲罐,缓冲瞬时热冲击瞬时热量无法快速吸收,温度出现尖峰过冲
信号交互能力支持和功率测试设备同步时序通讯chiller 调节和芯片脉冲发热时序错位,测试条件不一致

二、核心选型与配置要点

冷量按照峰值脉冲热负荷核算

脉冲测试不能只取平均发热量核算冷量,需要以脉冲时刻的峰值热负荷作为计算基准,在此基础上预留合理冷量余量。 如果只按照平均热功率选型,脉冲峰值到来,设备输出到达上限,会出现明显温度向上漂移。

流量闭环稳定能力

脉冲发热测试,冷板换热效果高度依赖流量稳定。优先选用具备流量闭环调节的机型,而不是固定转速泵。 脉冲负载变化,系统压力出现波动,闭环流量控制可以流量偏移,保障每个脉冲周期的换热条件保持一致,保障多次测试可复现。

控制算法与缓冲配置

设备控制器需要支持负载前馈 PID 功能,应对瞬时脉冲热冲击,降低脉冲时刻温度超调震荡幅度。 系统配置适配容积的缓冲罐,依靠介质热容,吸收短时脉冲热量,削弱瞬时温度尖峰。 测温点位尽量布置靠近芯片冷板,优先使用工装端 PT100 做闭环控制,而不是只读取 chiller 本机出口温度。

时序通讯同步要求

chiller 需要和功率测试源实现时序信号交互,芯片脉冲发热的触发信号同步给到温控设备,控制器提前做输出预调节,减少时序错位带来的温度扰动。 支持记录脉冲周期内完整温度、流量曲线,用于测试数据回溯。

介质与过滤配套

脉冲测试工况下,系统压力流量频繁扰动,过滤器更容易受杂质影响。配置多级过滤;介质取样定期检测,减少杂质带来的流量漂移隐患。

三、投运验证提示

设备安装调试结束,需要复现产线真实脉冲周期、峰值功率做模拟负载测试,观测每个脉冲周期的温度尖峰、流量波动,确认指标在工艺允许区间,再接入真实功率芯片样品。

总结

功率芯片脉冲发热测试配套 chiller,不能参考普通稳态连续发热工况。需要以脉冲峰值热负荷核算冷量,具备流量闭环、前馈抗扰动控制,搭配缓冲热容,实现和测试源时序同步,并且复现实测脉冲工况完成验证,保障脉冲周期内温度流量稳定,提升功率芯片测试数据重复性。

功率芯片脉冲发热测试对配套 chiller 有什么要求?(images 2)

FAQ

Q:平均发热功率不大,但是脉冲峰值很高,按平均功率选型会出现什么?

A:脉冲到来瞬间热负荷超出设备能力,出现温度尖峰漂移,热阻测试结果产生系统偏差。

Q:脉冲测试,缓冲罐容积是不是越大越好?

A:容积过大会造成系统热惯性过大,温度切换响应变慢,需要结合工艺权衡选取合适容积。

Q:脉冲阶段出现微小温度尖峰,就代表测试失效吗?

A:以测试工艺文件允许的波动范围作为判定依据,将尖峰约束在工艺允许区间。

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