CN102564781A - 功率器件热源模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种功率器件热源模拟装置，其包括有一导热薄片及至少一固定于所述导热薄片上的发热体，所述发热体包括有一导热基片、一设置于所述导热基片上的电阻元件及一罩盖所述导热基片和电阻元件的隔热外壳，所述隔热外壳上设置有二接线柱，二接线柱通过二导线而分别电气连接于所述电阻元件的两端，所述导热基片贴合于所述导热薄片。该功率器件热源模拟装置可以准确地模拟出功率器件的发热情况。

Description

功率器件热源模拟装置

技术领域

本发明涉及一种热源装置，尤其是指一种功率器件热源模拟装置。

背景技术

在对用于诸如IGBT模块、IGCT模块、整流桥模块等功率器件的散热系统(例如铝制散热器)进行散热能力评估测试时，常常不希望使用实际的功率器件作为发热源，其原因有三：一者，采用功率器件作为发热源，其所需的测试电路较为复杂；二者，价格昂贵的功率器件在超载工况下容易发生损坏；三者，功率器件的真实发热量难以确定。鉴于上述因素，目前实验室普遍采用电阻式加热器作为功率器件的发热模拟装置，其具有发热功率易计算、供电电路简单的优点。

一种常见的电阻式加热器为加热片，使用时，直接将加热片贴附于待测试的散热器上，通电而使加热片模拟功率器件发热，以进行散热器的散热能力评测。加热片具有结构简单且使用方便的优点，但其加热功率较低，且在功率较大的情况下绝缘层容易老化。

另一种常见的电阻式加热器是以金属为载体，于其内嵌设加热电阻而构成，此种加热器的加热功率较大，且借助金属载体的高导热性，保证了加热器的使用寿命，但其为立体热源，与呈扁平型的功率器件结构差别比较大，难以更为真实地模拟出功率器件的发热状况，此外，该类加热器是使用的过程中，除了与散热器接触的那一表面之外，其他侧表面的热散失也不容忽视，而对于其他侧表面的热散失作出精确的计算是一项困难的工作，这导致难以评估出由加热器传导至散热器的确切热量，从而加大了散热器散热性能评测结果的不准确性风险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题为提供一种功率器件热源模拟装置，其在保证热源模拟装置的使用寿命和加热功率的基础上，可更为准确地模拟出功率器件的发热情况。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：一种功率器件热源模拟装置，其包括有一导热薄片及至少一固定于所述导热薄片上的发热体，所述发热体包括有一导热基片、一设置于所述导热基片上的电阻元件及一罩盖所述导热基片和电阻元件的隔热外壳，所述隔热外壳上设置有二接线柱，二接线柱通过二导线而分别电气连接于所述电阻元件的两端，所述导热基片贴合于所述导热薄片。

上述功率器件热源模拟装置中，所述电阻元件为涂覆在所述导热基片上的电阻涂层。

上述功率器件热源模拟装置中，所述导热薄片的厚度为3～8mm。

上述功率器件热源模拟装置中，所述导热基片与导热薄片的装配面之间设有导热硅脂。

上述功率器件热源模拟装置中，所述发热体的隔热外壳的两侧处各形成有一螺钉孔，所述导热薄片上对应于所述螺钉孔处形成有穿孔，分别使用螺钉自所述导热薄片的下表面处穿过相应的穿孔而螺合于相应的螺钉孔，从而实现所述发热体固定于所述导热薄片之上。

上述功率器件热源模拟装置中，所述螺钉的螺钉头顶点不超过所述导热薄片的下表面。

上述功率器件热源模拟装置中，所述螺钉为沉头螺钉。

上述功率器件热源模拟装置中，所述导热薄片为铜制或铝制的导热薄片。

上述功率器件热源模拟装置中，使用一压条压迫于所述发热体之上，所述压条两端分别穿接于二设置于所述导热薄片上的螺栓上，并分别使用螺母加以紧固，从而实现所述发热体固定于所述导热薄片之上。

上述功率器件热源模拟装置中，使用一卡扣条压迫于所述发热体之上，所述卡扣条的两端分别扣紧于所述导热薄片的两侧缘，从而实现所述发热体固定于所述导热薄片之上。

本发明的有益技术效果在于：由于热源模拟装置的外形、传热路径均与扁平型功率器件相似，可以精确地模拟出扁平型功率器件的发热情形，且，导热薄片采用片状结构，可大幅度减少热量自其侧表面处散失，而该发热体则设有用于罩盖电阻元件的隔热外壳，有效地防止了电阻元件所产生的热量的散失，使得所产生的热量可以有效地传导至待测试的散热器处，保证了散热器散热性能评测结构的准确性；此外，该功率器件热源模拟装置的造价成本较低，可真实地模拟功率器件的发热情形而供于散热器测试之用，相对于使用功率器件测试，具有测试工艺简单、测试成本低廉的优点。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的发热体的结构示意图。

图3是图1所示实施例的另一角度的结构示意图。

图4是本发明第二实施例的结构示意图。

图5是本发明第三实施例的结构示意图。

图6是本发明第四实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的普通技术人员更加清楚地理解本发明所要解决的技术问题、技术方案和有益技术效果，以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。

本发明所公开的热源模拟装置主要应用于散热器的散热能力评估测试中，以作为主要发热面为一面的扁平型功率器件的模拟热源，例如IGBT模块、IGCT模块、整流桥模块等。如图1和图2所示，其包括有一导热薄片10及二固定于该导热薄片10上的发热体20，其中，二发热体20并排设于该导热薄片10的上表面处，并使用螺钉30自该导热薄片10的下表面处穿过该导热薄片10而分别螺合于发热体20，从而实现发热体20的固定设置(结合参阅图3)。

请参阅图2，该发热体20包括有一导热基片200、一设置于该导热基片200上的电阻元件201及一罩盖该导热基片200和电阻元件201的隔热外壳202，于该隔热外壳202之上设置有二接线柱203，二接线柱203通过二导线204而分别电气连接于该电阻元件201的两端。藉由该隔热外壳202的设置，有效地防止了电阻元件201通电所产生的热量的散失，使得热量尽可能地经由导热基片200传导至与之贴合的导热薄片10上。优选地，该电阻元件201为涂覆在导热基片200上的一层电阻涂层，其与真实的功率器件的发热形式极为相似，可以更为真实地模拟功率器件的发热情形，且，此种电阻元件的热量转化程度可以近似地认为是100％，易于确定发热量。

导热薄片10采用长方形结构，其可参照真实功率器件的尺寸大小设计，可采用诸如铜、铝等热传导系数较高的金属材料制备，优选地，该导热薄片10的厚度保持在3～8mm之间，这样，可大幅度地减少热量由该导热薄片10的侧表面处散失，确保热量有效地传导到被测试的散热器。优选地，该导热薄片10于其上设有至少一安装孔100，以供于使用诸如螺丝之类的紧固件将本发明固定于待测试散热器之上。

使用时，将热源模拟装置贴附于待测试的散热器上(导热薄片10贴合于散热器)并加以固定，发热体20通电而使其发热，所产生的热量经由导热基片200、导热薄片10而传导至待测试散热器上，且在使用的过程中可通过调整发热体20的输入电压或电流，使所有发热体20的焦耳热之和与被模拟功率器件的热损耗相等，从而模拟出功率器件的发热情况，以用于测试散热器的散热性能。由于该热源模拟装置的外形、传热路径均与扁平型功率器件相似，可以精确地模拟出扁平型功率器件的发热情形，且，其发热体20和导热薄片10均可有效地减少热量的散失，使得所产生的热量可以有效地传导至待测试的散热器处，保证了散热器散热性能评测结构的准确性。此外，如上所述，该热源模拟装置可通过调整发热体20的输入电压或电流来调节发热功率，使得其具有较强的适应性。

优选地，导热基片200与导热薄片10的装配面之间设有导热硅脂(图中没有示出)，以用于填充装配面之间的空气间隙，减少热量自导热基片200向导热薄片10传导的热阻，使得热量的传导更加顺畅迅速。

在上述附图所示出的实施例中，于该导热薄片10上设置有二发热体20，本领域的普通技术人员可以理解地，发热体20所设置的数目并不限定于二个，其可通过调整导热薄片10的尺寸，于其上固定数目更多或者更少的发热体20，从而模拟成不同功率和不同尺寸的功率器件。

在图1至图3所示的实施例中，通过使用螺钉紧固的方式来实现发热体20固定设置于导热薄片10之上。该发热体20的隔热外壳202的两侧处各形成有一螺钉孔205，该导热薄片10上对应于螺钉孔205处形成有穿孔102，分别使用螺钉30自该导热薄片10的下表面处穿过相应的穿孔102而螺合于相应的螺钉孔205，而将发热体20固定设置于导热薄片10上。采用螺钉紧固的联接方式，通过螺钉30的锁紧，可使发热体20紧贴于导热薄片10，确保两者的紧密接触，且，当其中的某一发热体20发生损坏时，只需更换损坏的发热体20即可，而无需报废整个热源模拟装置。

优选地，该螺钉30选用沉头螺钉，且其螺钉头的顶点不超过该导热薄片10的下表面，以使热源模拟装置可紧密贴合于待测试的散热器上，保证热量有效地传导至散热器。

图4所示为本发明的第二实施例，在此实施例中，发热体20采用焊接的方式而固定于导热薄片10之上。类似地，发热体20也可采用粘接的方式而固定于导热薄片10上。相比于采用螺钉紧固的方式，采用焊接或粘接的方式所存在的问题为：当其中的某一发热体20损坏时，则很难进行更换，时常为将整个热源模拟装置报废，造成较大的浪费。

图5所示为本发明的第三实施例，在此实施例中，发热体20经由压条40的压迫而固定于导热薄片10上。该压条40压迫于发热体20之上，其两端分别穿接于二设置于该导热薄片10上的螺栓50上，并分别使用螺母60紧固而使压条40压紧于发热体20，从而实现发热体20的固定。

而图6所示则为本发明的第四实施例，在此实施例中，发热体20藉由卡扣条70的压迫而固定于导热薄片10上。该卡扣条70压迫于发热体20之上，其两端分别扣紧于导热薄片10的两侧缘，从而实现发热体20的卡扣固定。

采用压条40或者卡扣条70压迫的方式以将发热体20固定于导热薄片10上，其所存在的缺陷为未能保证发热体20和导热薄片10之间的紧密接触，两者之间的接触稍差，而可能影响热量的有效传导。

以上所述仅为本发明的优选实施例，而非对本发明做任何形式上的限制。本领域的技术人员可在上述实施例的基础上施以各种等同的更改和改进，凡在权利要求范围内所做的等同变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种功率器件热源模拟装置，其特征在于：所述功率器件热源模拟装置包括有一导热薄片(10)及至少一固定于所述导热薄片(10)上的发热体(20)，所述发热体(20)包括有一导热基片(200)、一设置于所述导热基片(200)上的电阻元件(201)及一罩盖所述导热基片(200)和电阻元件(201)的隔热外壳(202)，所述隔热外壳(202)上设置有二接线柱(203)，二接线柱(203)通过二导线(204)而分别电气连接于所述电阻元件(201)的两端，所述导热基片(200)贴合于所述导热薄片(10)。

2.如权利要求1所述的功率器件热源模拟装置，其特征在于：所述电阻元件(201)为涂覆在所述导热基片(200)上的电阻涂层。

3.如权利要求1所述的功率器件热源模拟装置，其特征在于：所述导热薄片(10)的厚度为3～8mm。

4.如权利要求1所述的功率器件热源模拟装置，其特征在于：所述导热基片(200)与导热薄片(10)的装配面之间设有导热硅脂。

5.如权利要求1所述的功率器件热源模拟装置，其特征在于：所述发热体(20)的隔热外壳(202)的两侧处各形成有一螺钉孔(205)，所述导热薄片(10)上对应于所述螺钉孔(205)处形成有穿孔(102)，分别使用螺钉(30)自所述导热薄片(10)的下表面处穿过相应的穿孔(102)而螺合于相应的螺钉孔(205)，从而实现所述发热体(20)固定于所述导热薄片(10)之上。

6.如权利要求5所述的功率器件热源模拟装置，其特征在于：所述螺钉(30)的螺钉头顶点不超过所述导热薄片(10)的下表面。

7.如权利要求6所述的功率器件热源模拟装置，其特征在于：所述螺钉(30)为沉头螺钉。

8.如权利要求1所述的功率器件热源模拟装置，其特征在于：所述导热薄片(10)为铜制或铝制的导热薄片。

9.如权利要求1所述的功率器件热源模拟装置，其特征在于：使用一压条(40)压迫于所述发热体(20)之上，所述压条(40)两端分别穿接于二设置于所述导热薄片(10)上的螺栓(50)上，并分别使用螺母(60)加以紧固，从而实现所述发热体(20)固定于所述导热薄片(10)之上。

10.如权利要求1所述的功率器件热源模拟装置，其特征在于：使用一卡扣条(70)压迫于所述发热体(20)之上，所述卡扣条(70)的两端分别扣紧于所述导热薄片(10)的两侧缘，从而实现所述发热体(20)固定于所述导热薄片(10)之上。

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