CN110809339B - 一种功率器件高温参数测试用加热装置及加热控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种功率器件高温参数测试用加热装置及加热控制系统。所述加热装置包括第一加热层、耐热测试层和第二加热层，第一加热层包括至少三个固定支撑件、第一凹入部和第一加热组件，第一加热组件通电后升温以对待测试件进行加热；耐热测试层包括至少三个贯穿孔和待测试件放置部，第一加热组件通电升温后能够对待测试件进行加热；第二加热层包括至少三个固定孔、第二凹入部和第二加热组件，第二加热组件通电后升温以对待测试件放置部内的待测试件进行加热。所述加热控制系统包括上述加热装置和控温装置，控温装置包括直流电源组件、开关组件、控制组件和传感组件。本发明的有益效果包括：使用安全，适合对不带螺孔的功率器件进行测试。

Description

一种功率器件高温参数测试用加热装置及加热控制系统

技术领域

本发明涉及功率器件测试领域，具体地，涉及一种功率器件高温参数测试用加热装置及加热控制系统。

背景技术

目前，传统加热台，主要采用全铝制加热台面，通过交流电供电进行单面加热，待测功率器件通过螺栓固定到加热台面上，通过温度控制器控制加热温度。

因此，具有以下弊端：采用全铝制加热台面，由于内部还要安装加热管，导致台面很厚，整体加热速度慢，目前加热到预定温度（120～150℃）需要20～30分钟；单面加热，待测功率器件与台面接触进行加热，而待测功率器件的另一面不加热，相反会散热，器件实际温度达不到设定的温度值；采用单只加热管，存在加热管局部温度高、其他地方温度低的情况，整体平台的温度均衡性差；待测器件通过螺栓固定到加热台面上，不适合对不带螺孔的器件进行加热；交流电加热管，容易发生漏电，对人员安全造成威胁；整体加热台面裸露，容易烫伤操作人员。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于解决上述现有技术中存在的一个或多个问题。例如，本发明的目的之一在于提供一种功率器件高温参数测试用加热装置及加热控制系统，以对待测试功率器件进行双面加热。

为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种功率器件高温参数测试用加热装置。所述加热装置可包括第一加热层、耐热测试层和第二加热层，其中，第一加热层可包括至少三个固定支撑件、第一凹入部和第一加热组件，所述至少三个固定支撑件设置在所述第一加热层的台面上，所述第一加热层的台面上还开设有第一凹入部，第一凹入部内置有第一加热组件，第一加热组件通电后升温以对待测试件进行加热；耐热测试层可包括至少三个贯穿孔和待测试件放置部，所述耐热测试层设置在所述第一加热层上，所述贯穿孔和所述固定支撑件一一对应并能够使所述固定支撑件穿过，以使耐热测试层与第一加热层的水平方向位置相对固定，第一加热组件通电升温后能够对待测试件放置部内的待测试件进行加热；第二加热层可包括至少三个固定孔、第二凹入部和第二加热组件，所述第二加热层设置在所述耐热测试层之上，所述至少三个固定孔设置在所述第二加热层的下底面，所述固定孔与所述固定支撑件一一对应并能够使所述固定支撑件插入，以使第一加热层、耐热测试层和第二加热层的水平方向位置都相对固定，所述第二加热层的下底面还开设有第二凹入部，第二凹入部内置有第二加热组件，第二加热组件通电后升温以对待测试件放置部内的待测试件进行加热。

在本发明的功率器件高温参数测试用加热装置的一个示例性实施例中，所述加热装置还可开设有贯穿上下表面的至少两个锁紧螺孔，所述锁紧螺孔都内置有固定组件以使第一加热层、第二加热层和耐热测试层竖直方向的位置都相对固定。

在本发明的功率器件高温参数测试用加热装置的一个示例性实施例中，所述固定组件可包括带弹簧的不脱出螺栓。

在本发明的功率器件高温参数测试用加热装置的一个示例性实施例中，所述第一和第二加热组件都可包括陶瓷加热板。

在本发明的功率器件高温参数测试用加热装置的一个示例性实施例中，所述待测试件放置部可包括至少两个相互分隔开的子放置部，以同时对多个待测试件进行加热。

本发明另一方面提供了一种功率器件高温参数测试用加热控制系统。所述加热控制系统可包括加热装置和控温装置，其中，加热装置可包括第一加热层、耐热测试层和第二加热层，其中，第一加热层可包括至少三个固定支撑件、第一凹入部和第一加热组件，所述至少三个固定支撑件设置在所述第一加热层的台面上，所述第一加热层的台面上还开设有第一凹入部，第一凹入部内置有第一加热组件，第一加热组件通电后升温以对待测试件进行加热；耐热测试层可包括至少三个贯穿孔和待测试件放置部，所述耐热测试层设置在所述第一加热层上，所述贯穿孔和所述固定支撑件一一对应并能够使所述固定支撑件穿过，以使耐热测试层与第一加热层的水平方向位置相对固定，第一加热组件通电升温后能够对待测试件放置部内的待测试件进行加热；第二加热层可包括至少三个固定孔、第二凹入部和第二加热组件，所述第二加热层设置在所述耐热测试层之上，所述至少三个固定孔设置在所述第二加热层的下底面，所述固定孔与所述固定支撑件一一对应并能够使所述固定支撑件插入，以使第一加热层、耐热测试层和第二加热层的水平方向位置都相对固定，所述第二加热层的下底面还开设有第二凹入部，第二凹入部内置有第二加热组件，第二加热组件通电后升温以对待测试件放置部内的待测试件进行加热；加热控温装置可包括直流电源组件、开关组件、控制组件和传感组件，其中，直流电源组件接入外界电流并能够将其转化为直流安全电压输出，开关组件接入所述直流安全电压，以向第一和第二加热组件提供升温电源；传感组件可包括至少两个温度传感器，所述至少两个温度传感器分别设置在所述第一和第二加热组件背向待测试件的一侧，以监测测试温度；控制组件的输入端与传感组件的输出端连接，并能够获取所述测试温度，当所述测试温度达到预设测试温度时，生成控制信号；开关组件的输入端与控制组件的输出端连接，并能够接收所述控制信号，当所述测试温度达到预设测试温度时，开关组件断开以停止对第一和第二加热组件的供电。

在本发明的功率器件高温参数测试用加热控制系统的一个示例性实施例中，所述测试装置还开设有贯穿上下表面的至少两个锁紧螺孔，所述锁紧螺孔都内置有固定组件以使第一加热层、第二加热层和耐热测试层竖直方向的位置都相对固定。

在本发明的功率器件高温参数测试用加热控制系统的一个示例性实施例中，所述固定组件可包括带弹簧的不脱出螺栓。

在本发明的功率器件高温参数测试用加热控制系统的一个示例性实施例中，所述第一和第二加热组件都可包括陶瓷加热板。

在本发明的功率器件高温参数测试用加热控制系统的一个示例性实施例中，所述待测试件放置部可包括至少两个相互分隔开的子放置部，以同时对多个待测试件进行加热。

与现有技术相比，本发明的有益效果可包括：

（1）采用上下两层对中间放置的功率器件进行加热，温度均衡性较好；

（2）实时监测加热的温度，而不是设定的温度，更具有准确性；

（3）一次可对多只器件进行同时加热。

附图说明

通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：

图1示出了本发明一个示例性实施例中的第一加热层的一个俯视图；

图2示出了本发明一个示例性实施例中的耐热测试层的一个俯视图；

图3示出了本发明另一个示例性实施例中的耐热测试层的一个俯视图；

图4示出了本发明再一个示例性实施例中的耐热测试层的一个俯视图；

图5示出了本发明再一个示例性实施例中的耐热测试层的一个器件安装示意图；

图6示出了本发明一个示例性实施例中的第二加热层的一个仰视图；

图7示出了本发明一个示例性实施例中的加热控温的一个流程示意图。

主要附图标记说明：

1、固定支撑件，2、第一凹入部，3、第一加热组件，4、锁紧螺孔，5、第一加热组件电源及传感器线孔，6、第一加热层传感组件线槽，7、第一加热层辅助安装螺孔，8、贯穿孔，9、子放置部，91、功率器件，10、固定孔，11、第二凹入部，12、第二加热组件，13、第二加热组件电源及传感器线孔，14、第二加热层传感组件线槽，15、第二加热层辅助安装螺孔。

具体实施方式

在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的功率器件高温参数测试用加热装置及加热控制系统。

本发明一方面提供了一种功率器件高温参数测试用加热装置。

在发明的一个示例性实施例中，所述加热装置可以包括第一加热层、耐热测试层和第二加热层。第一加热层、耐热测试层和第二加热层自下而上依次设置，从俯视的视角来看、三者可以相互重合。第一加热层设置有第一加热组件，耐热测试层用于放置待测试件，第二加热层设置有第二加热组件。

具体地，第一加热层可以包括至少三个固定支撑件、第一凹入部和第一加热组件，至少三个固定支撑件可以设置在所述第一加热层的台面上，第一加热层的台面上还可以开设有第一凹入部，第一凹入部可内置有第一加热组件，第一加热组件通电后升温以对待测试件进行加热。

在本实施例中，如图1所示，固定支撑件1的数量可以为4个，四个固定支撑件1垂直设置在第一加热层的上台面；位于第一加热组件3的两端，还设有第一加热组件电源及传感组件线孔5以及第一加热层传感组件线槽6；位于第二凹入部2的四周，还可以设置有四个第一加热层辅助安装螺孔7。

在本实施例中，第一加热组件可以包括陶瓷加热板，陶瓷加热板加热，功率大，发热均匀且加热速度较快。

具体地，耐热测试层可以包括至少三个贯穿孔和待测试件放置部，所述耐热测试层可以设置在第一加热层上，贯穿孔和固定支撑件一一对应并能够使所述固定支撑件穿过，以使耐热测试层与第一加热层的水平方向位置相对固定，第一加热组件通电升温后能够对待测试件放置部内的待测试件进行加热。

在本实施例中，待测放置部的位置可以分别与第一和第二加热组件相对应，以增加加热效率，同时，待测试件放置部内的待测试件的上下表面可以分别与第一和第二加热组件贴合以增加加热效率。如图2所示，待测试件放置部9还包括至少两个相互分隔开的子放置部，以同时对多个待测试件进行加热。所述子放置部可以为沿耐热测试层长度方向水平设置的分隔开的若干个子放置部。

在本实施例中，如图2所示，贯穿孔8的数量可以为4个，子放置部9为一侧开口、上下两端开放的结构，便于内置的待测试件的放置，同时上下两端均匀受热。如图2所示的耐热测试层，适用于TO-220（晶体管单排直插外形封装-220）以及TO-220F（晶体管单排直插外形封装-220F）标准封装形式的功率器件进行加热，子放置部的宽度合于器件封装主体的宽度，子放置部的纵向（如图5所示的纵向）长度可以比器件封装主体的长度长15～25%，以使器件主体部分全部置于陶瓷加热板加热范围内，耐热测试层的厚度合于器件封装主体部分的厚度。器件放入子放置部，管脚朝向开口侧，以便连接测试设备进行参数测试。

另外，如图3所示，子放置部9为一侧开口、上下两端开放的结构，便于内置的待测试件的放置，同时上下两端均匀受热。如图3所示的耐热测试层，适用于TO-247（晶体管单排直插外形封装-247）标准封装形式的功率器件进行加热，子放置部的宽度合于器件封装主体的宽度，子放置部的纵向（如图3所示的纵向）长度可以比器件封装主体的长度长10～20%，以使器件主体部分全部置于陶瓷加热板加热范围内，耐热测试层的厚度合于器件封装主体部分的厚度。器件放入子放置部，管脚朝向开口侧，以便连接测试设备进行参数测试。

再者，如图4所示，贯穿孔的数量为四个，子放置部9为一侧开口、上下两端开放的结构，便于内置的待测试件的放置，同时上下两端均匀受热。如图4所示的耐热测试层，适用于TO-251（晶体管单排直插外形封装-251）标准封装形式的功率器件进行加热，子放置部的宽度合于器件封装主体的宽度，子放置部的长度可以比器件封装主体的长度长25～35%，以使器件主体部分全部置于陶瓷加热板加热范围内，耐热测试层的厚度合于器件封装主体部分的厚度。器件放入放置部，管脚朝向开口侧，以便连接测试设备进行参数测试。如图5所示，为图4所示的耐热测试层中的子放置部放置TO-251（晶体管单排直插外形封装-251）标准封装形式的功率器件91的一个示意图，器件上部为主体部分，子放置部的纵向（如图5所示的纵向）长度比主体部分的长度长25～35%，管脚朝向子放置部开口一侧，以便连接测试设备进行参数测试。

具体地，第二加热层包括至少三个固定孔、第二凹入部和第二加热组件，第二加热层设置在所述耐热测试层之上，至少三个固定孔设置在所述第二加热层的下底面，所述固定孔与所述固定支撑件一一对应并能够使所述固定支撑件插入，以使第一加热层、耐热测试层和第二加热层的水平方向位置都相对固定，第二加热层的下底面还开设有第二凹入部，第二凹入部内置有第二加热组件，第二加热组件通电后升温以对待测试件放置部内的待测试件进行加热。

在本实施例中，如图6所示，固定孔10的数量可以为4个，四个固定孔4设置在第二加热层的下底面；位于第二加热组件12的两端，还设有第二加热组件电源及传感组件线孔13；位于第二凹入部11的四周还可以设置有四个第二加热层辅助安装螺孔15。

在本实施例中，第二加热组件可以包括陶瓷加热板，陶瓷加热板加热，功率大，发热均匀且加热速度较快。

在本实施例中，如图2或图3或图4所示，本加热装置还可以开设有贯穿上下表面的至少两个锁紧螺孔4，所述锁紧螺孔都可以内置有固定组件以使第一加热层、第二加热层和耐热测试层竖直方向的位置都相对固定。固定组件可以包括带弹簧的不脱出螺栓，无需工具，手动即可拧紧，可以给予待测试件足够的上下夹紧力，让待测试件紧贴加热陶瓷，又不至于将待测试件夹坏。

本发明另一方面提供了一种功率器件高温参数测试用加热控制系统。

在本发明的另一个示例性实施例中，所述加热控制系统包括加热装置和控温装置。

加热装置可以为上一个示例性实施例中所述的加热装置。

控温装置包括直流电源组件、开关组件、控制组件和传感组件。

具体地，直流电源组件接入外界电流并能够将其转化为直流安全电压输出，开关组件接入所述直流安全电压，以向第一和第二加热组件提供升温电源。传感组件包括至少两个温度传感器，所述至少两个温度传感器分别设置在所述第一和第二加热组件背向待测试件的一侧，以监测测试温度。控制组件的输入端与传感组件的输出端连接，并能够获取所述测试温度，当所述测试温度达到预设测试温度时，生成控制信号。开关组件的输入端与控制组件的输出端连接，并能够接收所述控制信号，当所述测试温度达到预设测试温度时，开关组件断开以停止对第一和第二加热组件的供电。

在本实施例中，所述外接电流可以包括市电，所述直流安全电压不超过36V，例如12V或24V。

在本实施例中，至少两个温度传感器，至少一个设置在第一加热组件的背侧，至少一个设置在第二加热组件的背侧。由于传感组件的设置，如图1所示，第一加热组件3的两端可以开设有两个第一加热组件电源及传感器线孔5，如图6所示，第二加热组件12的两端可以开设有两个第二加热组件电源及传感器线孔13。

在本实施例中，直流电源组件可以包括AC-DC电源模块，，开关组件可以包括固态继电器，控制组件可以包括温控器，传感组件可以包括温度探头。如图7所示，交流输入电源的输出端与AC-DC电源模块的输入端连接，以提供220V的交流电，AC-DC电源模块能够将通入的220V交流电转化为12V或24V的直流安全电压输出；固态继电器的输入端与AC-DC电源模块的输出端连接以通入直流安全电压的输出电流，固态继电器的输出端与陶瓷加热片的输入点连接，以提供输出电流，使陶瓷加热片得电工作后升温；同时，陶瓷加热片的背面安装有若干个温度探头；交流输入电源的输出端还与温控器的输入端连接，以提供220V的交流电，温控器的输入端与温度探头的输出端连接，以采集温度探头探测的温度，当所述温度达到预设的温度后，向固态继电器发出断开的控制信号，以停止陶瓷加热片的加热供电。

在本实施例中，直流电源组件、开关组件和温控器都可以安装到塑料机箱内，机箱面板上可以设置有温控器操作界面及总电源开关。

综上所述，本发明的功率器件高温参数测试用加热装置及加热控制系统的优点可包括：

（1）采用上下两个陶瓷板对中间夹带的待测试件进行加热，功率大，加热速度较快，温度均衡性较好；尤其是能够在5分钟以内将目标加热到目标温度（120～150℃），例如4分钟；

（2）对不带螺孔（例如：TO-251（晶体管单排直插外形封装-251）标准封装形式、TO-262（晶体管单排直插外形封装-262）标准封装形式）和带螺孔（例如：TO-220（晶体管单排直插外形封装-220）标准封装形式、TO-220F（晶体管单排直插外形封装-220F）标准封装形式、TO-247（晶体管单排直插外形封装-247）标准封装形式）的功率器件均能进行加热；

（3）实时监测加热的温度，而不是设定的温度，更具有准确性；

（4）一次可对多只器件进行同时加热；

（5）操作简便、稳定耐用；

（6）低压直流加热，对人员安全。

尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (8)

1.一种功率器件高温参数测试用加热装置，其特征在于，所述加热装置包括第一加热层、耐热测试层和第二加热层，其中，

第一加热层包括至少三个固定支撑件、第一凹入部和第一加热组件，所述至少三个固定支撑件设置在所述第一加热层的台面上，所述第一加热层的台面上还开设有第一凹入部，第一凹入部内置有第一加热组件，第一加热组件通电后升温以对待测试件进行加热，第一加热组件包括陶瓷加热板；

耐热测试层包括至少三个贯穿孔和待测试件放置部，所述耐热测试层设置在所述第一加热层上，所述贯穿孔和所述固定支撑件一一对应并能够使所述固定支撑件穿过，以使耐热测试层与第一加热层的水平方向位置相对固定，第一加热组件通电升温后能够对待测试件放置部内的待测试件进行加热；

第二加热层包括至少三个固定孔、第二凹入部和第二加热组件，所述第二加热层设置在所述耐热测试层之上，所述至少三个固定孔设置在所述第二加热层的下底面，所述固定孔与所述固定支撑件一一对应并能够使所述固定支撑件插入，以使第一加热层、耐热测试层和第二加热层的水平方向位置都相对固定，所述第二加热层的下底面还开设有第二凹入部，第二凹入部内置有第二加热组件，第二加热组件通电后升温以对待测试件放置部内的待测试件进行加热，第二加热组件包括陶瓷加热板；

第一加热层、耐热测试层和第二加热层自下而上依次设置，且相互重合；

所述待测试件放置部的位置分别与第一加热组件和第二加热组件相对应，待测试件放置部内的待测试件的上下表面分别与第一加热组件和第二加热组件贴合以增加加热效率。

2.根据权利要求1所述的功率器件高温参数测试用加热装置，其特征在于，所述加热装置还开设有贯穿上下表面的至少两个锁紧螺孔，所述锁紧螺孔都内置有固定组件以使第一加热层、第二加热层和耐热测试层竖直方向的位置都相对固定。

3.根据权利要求2所述的功率器件高温参数测试用加热装置，其特征在于，所述固定组件包括带弹簧的不脱出螺栓。

4.根据权利要求1所述的功率器件高温参数测试用加热装置，其特征在于，所述待测试件放置部包括至少两个相互分隔开的子放置部，以同时对多个待测试件进行加热。

5.一种功率器件高温参数测试用加热控制系统，其特征在于，所述加热控制系统包括加热装置和控温装置，其中，

加热装置包括第一加热层、耐热测试层和第二加热层，其中，

第一加热层包括至少三个固定支撑件、第一凹入部和第一加热组件，所述至少三个固定支撑件设置在所述第一加热层的台面上，所述第一加热层的台面上还开设有第一凹入部，第一凹入部内置有第一加热组件，第一加热组件通电后升温以对待测试件进行加热，第一加热组件包括陶瓷加热板；

耐热测试层包括至少三个贯穿孔和待测试件放置部，所述耐热测试层设置在所述第一加热层上，所述贯穿孔和所述固定支撑件一一对应并能够使所述固定支撑件穿过，以使耐热测试层与第一加热层的水平方向位置相对固定，第一加热组件通电升温后能够对待测试件放置部内的待测试件进行加热；

第二加热层包括至少三个固定孔、第二凹入部和第二加热组件，所述第二加热层设置在所述耐热测试层之上，所述至少三个固定孔设置在所述第二加热层的下底面，所述固定孔与所述固定支撑件一一对应并能够使所述固定支撑件插入，以使第一加热层、耐热测试层和第二加热层的水平方向位置都相对固定，所述第二加热层的下底面还开设有第二凹入部，第二凹入部内置有第二加热组件，第二加热组件通电后升温以对待测试件放置部内的待测试件进行加热，第二加热组件包括陶瓷加热板；

第一加热层、耐热测试层和第二加热层自下而上依次设置，且相互重合；

所述待测试件放置部的位置分别与第一加热组件和第二加热组件相对应，待测试件放置部内的待测试件的上下表面分别与第一加热组件和第二加热组件贴合以增加加热效率；

控温装置包括直流电源组件、开关组件、控制组件和传感组件，其中，

直流电源组件接入外界电流并能够将其转化为直流安全电压输出，开关组件接入所述直流安全电压，以向第一和第二加热组件提供升温电源；

传感组件包括至少两个温度传感器，所述至少两个温度传感器分别设置在所述第一加热组件和所述第二加热组件背向待测试件的一侧，以监测测试温度；

控制组件的输入端与传感组件的输出端连接，并能够获取所述测试温度，当所述测试温度达到预设测试温度时，生成控制信号；

开关组件的输入端与控制组件的输出端连接，并能够接收所述控制信号，当所述测试温度达到预设测试温度时，开关组件断开以停止对第一和第二加热组件的供电。

6.根据权利要求5所述的功率器件高温参数测试用加热控制系统，其特征在于，所述加热装置还开设有贯穿上下表面的至少两个锁紧螺孔，所述锁紧螺孔都内置有固定组件以使第一加热层、第二加热层和耐热测试层竖直方向的位置都相对固定。

7.根据权利要求6所述的功率器件高温参数测试用加热控制系统，其特征在于，所述固定组件包括带弹簧的不脱出螺栓。

8.根据权利要求5所述的功率器件高温参数测试用加热控制系统，其特征在于，所述待测试件放置部包括至少两个相互分隔开的子放置部，以同时对多个待测试件进行加热。

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