我們?yōu)槭裁匆獪y產品的溫升?

產品工作時可被接觸到的部分,如果溫度過高可能會造成人身傷害;而且設備內部過高的溫度也會影響產品性能，甚至導致絕緣等級下降或者增加產品機械的不穩(wěn)定性。因此在產品設計過程中，溫升實驗是保證產品能夠安全穩(wěn)定工作，需要考慮的一個重要步驟!

測溫升的方法按照測量溫度儀表的不同，可以分為非接觸式與接觸式兩大類。

非接觸式測量法

能測得被測物體外部表現(xiàn)出來的溫度，需要通過對被測問題表面發(fā)射率修正后才能得到真實溫度，而且測量方法受到被測物體與儀表之間的距離以及輻射通道上的水汽、煙霧、塵埃等其他介質的影響，因此測量精度較低。日常我們經常用的方法有光譜測溫技術、全息干涉測溫技術、基于CCD的三基色測溫技術、以及如下圖1所示的紅外輻射測溫技術：

圖1.非接觸式紅外熱成像儀

接觸式測量法

接觸式測溫儀溫度探頭一般有熱電偶和熱電阻兩種：

熱電偶的工作原理是基于塞貝克(seeback效應)，兩種不同成分的導體兩端連接成回路，如兩連接端溫度不同，則在回路內產生熱電流的物理現(xiàn)象，利用此現(xiàn)象來測量溫度。

熱電阻的測量原理是根據(jù)溫度變化時本身電阻也變化的特性來測量溫度。

接觸式的測試方法中測溫元件直接與被測介質接觸，直接測得被測物體的溫度，因而簡單、可靠、測量精度高。經常用到的如圖2所示：

圖2.功能單一的專用測溫儀

產品的溫升試驗也是安規(guī)要求的一個重要部分，那么我們在設計一款產品時，如何實現(xiàn)經濟而且便捷的測量呢?

開關電源中MOSFET和二極管會產生開關損耗以及傳導損耗、電感損耗包括線圈損耗和磁芯損耗、電容等造成的損耗，這些損耗最終都以熱的形式展現(xiàn)出來，而過熱又會降低元器件性能導致?lián)p耗加劇，所以了解無用功率損失在哪里很重要。

接下來就是我們利用臺式萬用表以及其選配掃描卡功能，對一款150W開關電源的元器件進行溫升測試實驗：

實驗目的

測試電源模塊在特定的操作環(huán)境, 電壓, 頻率和負載條件時, 電源元器件的溫升狀況.

儀器設備

(1).交流電源，提供開關電源不同電壓以及電流

(2).電子負載，使交流變換器工作在不同的功率狀態(tài)下

(3).SDM3065X /臺式萬用表，用于記錄溫度數(shù)據(jù)以及配合PC端的EasyDMM萬用表上位機軟件繪制溫度隨時間變化的曲線：

(4).掃描卡以及K型熱電偶用于采集溫度數(shù)據(jù)，如下圖：

圖3.連接熱電偶的數(shù)據(jù)采集卡

(5).熱電偶膠以及高溫膠紙，高溫膠紙用于固定熱電偶，然后再使用熱電偶膠將熱電偶固定到要測試的部位:

圖4.高溫膠紙和熱電偶膠

測試條件

輸入正常工作電壓AC LINE 220V 頻率50HZ , 輸出負載LOAD 及環(huán)境溫度25℃.

測試過程

(1). 依線路情況先確定要測試溫升的元器件(開關MOSFET, 開關變壓器, 初級整流濾波電容,次級整流管, 濾波電容，濾波電感), 后用熱電偶膠將溫升線緊密粘貼所確定的元件，如下圖

圖5.需要測試溫升的元器件以及熱電偶

(2)需要先對熱電偶進行編號后，以便在儀器上分辨出各自通道對應的溫度，未開機時可以看到環(huán)境溫度27℃，如圖：

(3). 依規(guī)格設定好測試條件

改變開關電源輸入電壓再開機并設置好測試條件,如表一

表一：輸出條件設置

(4). 用SDM3065X萬用表的掃描卡功能，配合PC上的easyDMM上位機軟件，分別記錄半載35分鐘以及滿載25分鐘,開關電源關鍵元器件溫度數(shù)據(jù)以及元器件的溫度趨勢圖,如圖7&8&9：

圖7.室溫27℃測得溫度趨勢圖

圖8.半載輸出80W元器件溫度趨勢圖

圖9.半載輸出150W元器件溫度趨勢圖

實驗時注意事項

(1). 溫升線耦合點應盡量貼著元件測試點, 溫升線(熱電偶)走線應盡量避免影響被測元器件的散熱.

(2). 測試的樣品應模擬其實際工作中的或在系統(tǒng)中的擺放狀態(tài).

(3). 針對于無風扇的產品, 測試時應盡量避免外界空氣的大幅度流動對它的影響.

如果沒特殊要求，可按照供應商的參數(shù)表上元件溫度的標準，一般來說：

MOSFET&二極管最高不超過125℃、電阻最高150℃、電容最高105℃、變壓器最高155℃等。

注意!以上給出的參考是最高值，有些標準要求要降額使用，一般應用是不會達到這么高的,將所測溫度數(shù)值和相關標準安全值對比, 器件的溫度值必須小于器件規(guī)格書上的安全值.

測試結果分析如下表二：

表二.溫度測試結果分析

綜上所述，產品的溫升測試可以準確分析產品工作時的溫度狀況，以及內部電路中的元器件處于什么樣的負荷狀態(tài)，從而可以幫助工程師分析設計中需要改善的地方：包括元器件使用是否得當、布局是否合理、散熱設計是否可靠等等。借助SDM3065X進行溫度測試，可以更直觀和有效的看到關鍵元器件的溫度變化過程，從而協(xié)助工程師設計出更出色的產品!