EP4074139A1 - Vorrichtung zur thermischen belastung - Google Patents

Vorrichtung zur thermischen belastung

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Publication number
EP4074139A1
EP4074139A1 EP20821001.3A EP20821001A EP4074139A1 EP 4074139 A1 EP4074139 A1 EP 4074139A1 EP 20821001 A EP20821001 A EP 20821001A EP 4074139 A1 EP4074139 A1 EP 4074139A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
conductor track
fields
housing
board
circuit board
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20821001.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Best
Patrick Hartmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Original Assignee
Phoenix Contact GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix Contact GmbH and Co KG filed Critical Phoenix Contact GmbH and Co KG
Publication of EP4074139A1 publication Critical patent/EP4074139A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/267—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an organic material, e.g. plastic
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00—Details of electric heating devices
    • H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227—Applications
    • H05B1/0288—Applications for non specified applications
    • H05B1/0294—Planar elements
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H05B2203/003—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using serpentine layout
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
    • H05B2203/007—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using multiple electrically connected resistive elements or resistive zones
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/013—Heaters using resistive films or coatings

Definitions

  • the invention relates to a device for thermal loading of a housing or a heat sink.
  • Electronics housings for example those from Phoenix Contact, are often identified by a characteristic value for the power loss Pveriust [W], i.e. a value in watts, which indicates the thermal load the housing can bear as an example of an enclosure. This indicates the potential for dissipating the heat generated from electronic power loss.
  • W power loss
  • Pveriust i.e. a value in watts
  • the permissible discharge rate can be specified for electronics housings that differ in terms of shape, size and material, depending on the installation situation and the ambient temperature.
  • a mounting rail housing with a width of 35 mm in a lined-up installation situation can carry a power loss of 7.9 W as permissible discharge power, whereas the same housing can carry a power loss of 16.3 W with a lateral distance or free space of at least 20 mm.
  • a heat source for example an electrical resistor
  • the measurement of the housing temperature as a function of the power loss and the ambient temperature depends on a large number of indeterminate measurement parameters. These indeterminate measurement parameters include the size, geometry, position and electrical component behavior of the heat source.
  • the measuring system is therefore undefined.
  • the results of a measurement on different measurement setups or different housings are not comparable and cannot be reproduced.
  • Heat sinks have a thermal resistance (or thermal conductivity) as a thermal characteristic. This characteristic value is also not comparable and not reproducible for different measurement setups or different sizes of the heat sink.
  • the invention is therefore based on the object of providing a device for the thermal loading of an enclosure or a heat sink, which makes it possible to determine a thermal characteristic value in a reproducible manner, which also enables different enclosures or heat sinks to be compared.
  • a device for thermal loading of a housing and / or a heat sink comprises at least one printed circuit board that is or can be arranged in the housing or on the heat sink.
  • Each of the at least one circuit board comprises at least one conductor track.
  • Each of the at least one circuit board further comprises at least two fields, within each of which a continuously electrically conductive conductor track section of the at least one conductor track runs, a path length of the conductor track section within each of the at least two fields being greater than one or each edge length of the respective field or one or each Diagonal of the respective field or a circumference of the respective field.
  • the conductor track sections are each designed to thermally load the housing and / or the cooling body as a function of a current flow to the respective conductor track. Since the circuit board arranged in the housing, for example in a housing or on the heat sink, comprises several fields, embodiments of the device can thermally load the housing or the heat sink inhomogeneously or evenly distributed at individual points, for example depending on the current supply to the respective conductor track.
  • the thermal load can be determined spatially through the location of the fields.
  • the thermal load can be regulated by the current supply, for example as a function of time and / or as a function of a temperature in the housing and / or an ambient temperature outside the housing or the heat sink.
  • Embodiments of the device can be a tool for determining the thermal load capacity of the housing, preferably a parameter for the power loss, and / or for determining the transport of waste heat from the housing or for determining a thermal conductivity or a thermal resistance of the heat sink as a thermal parameter.
  • the thermal load capacity of the housing or the heat sink can be the heat output emitted by the device depending on an ambient temperature, for example the maximum heat output at which the housing or the heat sink does not exceed a maximum temperature or reaches it in the steady state.
  • the fields and / or the conductor track sections arranged therein can be uniform.
  • the thermal characteristic values determined by means of exemplary embodiments of the device can be determined on the same basis and / or can be compared with one another, for example within a housing family of different housings and / or beyond.
  • different sizes and / or shapes of the housing or the heat sink can be thermally comparable and / or reproducible by a number or arrangement of the uniform fields and / or conductor track sections corresponding to the respective size and / or shape are charged.
  • Embodiments can achieve a comparability of the thermal load (for example with different sizes or shapes of the housing or the heat sink) and / or a reproducibility of the test setup through the uniformity.
  • the board can also be referred to as a printed circuit board.
  • Each conductor track section can be an ohmic conductor. According to the energization, each conductor track section, as an ohmic conductor, can emit a power loss as thermal power for thermal loading.
  • the conductor track sections and / or the at least one conductor track preferably comprise no capacitors and / or no inductances.
  • the conductor track section of each of the at least two fields of the at least one circuit board can be electrically conductively connected to the conductor track section of at least one field of the same circuit board adjoining the respective field within the circuit board.
  • the conductor track section of each of the at least two fields of the at least one board can be in direct electrical contact with the conductor track section of at least one field of the same board adjoining the respective field, for example via a common edge of the adjoining fields.
  • the conductor track sections belonging to the same conductor track of the at least one conductor track and / or the conductor track sections connected to one another in an electrically conductive manner within the board can be connected in series and / or form the respective conductor track.
  • the conductor track or the conductor track sections connected to one another in an electrically conductive manner can form an ohmic conductor.
  • the at least one circuit board can comprise several conductor tracks.
  • One or each of the at least one circuit board can have a first side and a second side opposite the first side.
  • the first side can comprise the at least two conductor tracks.
  • the first side can have a predetermined breaking line running between the conductor tracks (for example parallel to the conductor tracks) and / or without crossing with the conductor tracks.
  • the second side can comprise predetermined breaking lines which run transversely (for example perpendicularly) to one or each of the at least two conductor tracks on the first side.
  • the predetermined breaking line or each of the predetermined breaking lines can correspond to a line of the board along which a material thickness of the board (for example a distance between the first side and the second side) is smaller than at other points on the board, for example smaller than within the fields.
  • the fields can be arranged in rows and columns on the respective circuit board.
  • Each row or each column can comprise one of the conductor tracks.
  • the rows can also be referred to as "rows”.
  • the device can furthermore comprise at least one electrically conductive connection, preferably a wiring or a bridging, between ends of different conductor tracks of the same board, for example between ends of different conductor tracks on the same board or on the same board of adjacent conductor tracks.
  • Adjacent rows can each comprise a conductor track which is electrically conductively connected at a first end to the conductor track of a first adjacent row and is electrically conductively connected at a second end opposite the first end to the conductor track of a second adjacent row.
  • the conductor tracks of two or more adjacent rows can be connected in series in a meandering manner.
  • the board can (for example as a printed circuit board panel) comprise a (preferably crossover-free) continuous conductor track (for example on the first side).
  • the continuous conductor track can optionally be cut through (for example as a result of cutting the edge to size).
  • the remaining multiple conductor tracks can be wired to one another (preferably at the connection points).
  • the various conductor tracks on the same board can be connected in series and / or in parallel via the electrically conductive connection, preferably in a circuit network.
  • Directly adjacent conductor track sections and / or directly adjacent conductor tracks (for example directly adjacent rows) can be connected in an electrically conductive manner.
  • conductor track sections that are remote from one another for example two conductor track sections with at least one further field arranged in between
  • conductor tracks that are remote from one another can be connected in an electrically conductive manner.
  • All conductor tracks are preferably connected in an electrically conductive manner to form a circuit network (for example an overall circuit and / or an ohmic resistance network), for example connected directly or indirectly.
  • the device and / or the at least one circuit board can comprise a (preferably two-pole) power connection for all conductor tracks and / or for energizing all conductor track sections.
  • the electrical connections of the various conductor tracks can have different energies (for example different current intensities and / or different power outputs or power densities, for example power outputs per unit area of the Board) of interconnected conductor tracks (or rows) and / or interconnected conductor track sections (or fields) correspond.
  • the circuit board can have areas of different power output (also: power loss) and / or different power density (also: different thermal areas), which arise from the respective energization.
  • the circuit network can determine an unequal supply of current to the individual conductor track sections, preferably a ratio of different current intensities through the respective conductor track sections and / or an inhomogeneous power loss or power density of different conductor track sections.
  • the device can comprise at least two of the circuit boards.
  • the device can furthermore comprise at least one electrically conductive connection, preferably wiring, between conductor tracks of different circuit boards.
  • the conductor tracks of the various boards can be connected in series and / or in parallel via the electrically conductive connection, for example in the circuit network.
  • the at least one electrically conductive connection can in each case electrically conductively connect two ends of the conductor track sections or of the conductor tracks that are not connected within the circuit board.
  • the electrically conductively connected conductor tracks can form an ohmic conductor.
  • the circuit network can be an ohmic resistor network.
  • the fields can be limited all round.
  • the fields can each be polygons, preferably regular polygons, hexagons, rectangles, squares or triangles.
  • the fields can each be unit cells of a periodic grid on the board.
  • the fields can each have edges aligned parallel to one another.
  • the fields can be tiles of a tiling of a first side of the board (for example, except for one edge of the board).
  • the tiling can be a Platonic tiling or a demiregular tiling or an Archimedean tiling.
  • edge lengths of mutually parallel edges of different fields can be commensurable.
  • the fields can be of the same size or can be parameterized by means of a basic dimension (for example a smallest common multiple of the edge length) or scaled (preferably as an integer).
  • a basic dimension for example a smallest common multiple of the edge length
  • scaled preferably as an integer
  • the edge lengths of mutually parallel edges of different fields are a multiple of the basic dimension. Due to a uniform basic dimension (preferably for the entire circuit board), different housings and / or different heat sinks can be compared with regard to their thermal load capacity and / or their transport of waste heat.
  • the fields can each be a polygon (preferably a regular polygon), a rectangular area or a square.
  • the fields can each have the same shape, for example the same except for a (preferably isotropic) scaling of the size.
  • the fields can be rectangular areas.
  • a line shape of different fields of the device (for example the same board or different boards) can be rotated by 90 °, 180 ° or 270 ° with respect to one another.
  • Each conductor track section can be branch-free and / or free of intersections within the respective field (for example rectangular area) and / or can run in one layer of the circuit board.
  • the conductor track sections within the respective field and / or each conductor track within the respective circuit board can be produced in a single copper layer.
  • the at least two fields can cover the respective circuit board (preferably essentially) on one side or on both sides.
  • the at least two fields can cover or essentially cover the respective board at least on one side, in that the fields adjoin one another on the respective side and / or an edge area of the board that does not include any fields is narrower than an edge length between the fields and an edge of the board of fields.
  • the device can further comprise a power source.
  • the current source can be designed to energize the at least one conductor track.
  • no active or non-linear electronic components are installed or connected (for example to the conductor tracks) on the at least one circuit board or in the at least one conductor track.
  • One or each of the at least one circuit board can each have a first side and a second side opposite the first side.
  • the first page can comprise the at least two fields.
  • the second side can rest on the housing or on the heat sink or can be brought into contact.
  • the device can furthermore comprise a temperature sensor which is designed to detect a temperature of the housing or of the heat sink and / or a temperature of the surroundings.
  • the device can furthermore comprise a control unit (also: control unit or control) which is designed to energize the at least one conductor track as a function of a temperature detected by the temperature sensor (for example the temperature of the housing or the heat sink and / or the temperature the environment).
  • the regulation can be designed to store a power consumption (also: power loss) of the current supply as a function of the detected temperature (for example the ambient temperature).
  • the fields (or their conductor track sections) can be arranged in rows and columns (for example as a matrix) on the respective circuit board. A number of fields in at least two (for example directly adjacent) columns and / or at least two (for example directly adjacent) rows can be different from one another.
  • the fields within a row can be equally spaced or have a uniform width.
  • the fields within a column can be equally spaced or have a uniform width.
  • the fields within a row can have the same spacing or a uniform width as the fields within a column.
  • the fields are preferably free of overlap.
  • At least one of the fields can be arranged outside the rows and columns, preferably in an edge region of the board.
  • the carrier can correspond to a real circuit board (also: shape pattern) (for example with regard to its contour or shape).
  • the device can be designed for thermal loading of a housing or a heat sink of the real circuit board.
  • the circuit board can (for example as a printed circuit board panel) have a basic shape (preferably independent of the housing or the heat sink), for example a rectangle or a square.
  • the circuit board can (for example, starting from a printed circuit board panel) by milling, breaking out (for example along the predetermined breaking lines), sawing (for example cutting grinding) and / or Cutting (for example laser cutting or water jet cutting) be shaped, for example based on the selected housing.
  • the circuit board can be shaped according to the specifications of the real circuit board.
  • Each conductor track section can comprise two connection points, preferably contact areas and / or soldering points, on opposite edges of the respective rectangular area.
  • the circuit board can be shaped by milling, breaking out, sawing and / or cutting between two fields (for example between two adjacent fields of the printed circuit board panel).
  • a connection point remaining on the edge of the board (for example on the broken edge) can be used for contacting (preferably energizing) the respective conductor track.
  • the circuit board can be formed by milling, breaking out, sawing and / or cutting within at least one field (for example the printed circuit board panel) at the edge.
  • the at least one incomplete field remaining at the edge of the board (for example at the broken edge) or a conductor track section interrupted therein can remain unused or de-energized during the thermal load.
  • a line shape (also: shape) of the conductor track sections in the at least two fields can match.
  • the correspondence of the line shape can include a geometric similarity of the conductor track sections, i.e. the line shapes can be congruent and / or scaled.
  • the fields can be of different sizes.
  • a line shape of the conductor track sections in the respective fields can be scaled according to the size of the respective field (for example the respective rectangular area).
  • the fields can be bordered by predetermined breaking lines (preferably for separating the respective board).
  • the board can be a printed circuit board and / or can be individually created from a printed circuit board panel, for example by breaking off excess fields or fields extending beyond a cross section of the housing or a system of the heat sink.
  • the fields can be arranged in rows and columns on a first side of the at least one circuit board.
  • the first side of the respective circuit board can have predetermined breaking lines without crossing along the edges of the fields in the direction of the rows, preferably not in the direction of the columns.
  • a second side of the respective circuit board opposite the first side can have predetermined breaking lines along the edges of the fields (on the first side) in the direction of the rows and / or the columns.
  • the predetermined breaking lines on the second side can cross each other (for example corresponding to the edges of the fields on the first side) in the direction of the rows and the columns.
  • a line shape (also: shape) of each conductor track section within the respective field can be meandering.
  • the at least one circuit board can comprise at least one field within which an electrothermal transducer, preferably a Peltier element, is arranged to generate a temperature gradient.
  • the temperature gradient can be parallel to the board.
  • the Peltier element can be arranged to drive heat transport within the board.
  • the temperature gradient can be perpendicular to the board.
  • the Peltier element can be arranged to drive heat transport with the environment. Since the Peltier element transports heat to the environment while consuming power, the Peltier element can function as a cooling element.
  • the at least one field can be referred to as a cold spot.
  • the housing can be a housing, a case or a switch cabinet.
  • the device can furthermore comprise the housing and / or the cooling body.
  • a contour of the board can correspond to an inside contour of the housing, a cross section of the housing or a thermal contact surface of the heat sink.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a device for thermal
  • Fig. 2 is a schematic representation of the device for thermal
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a field of the device according to the first exemplary embodiment in a first perspective view
  • FIG. 4 shows a schematic representation of the field of the device according to the first exemplary embodiment in a second perspective view
  • Fig. 5 is a schematic representation of the device for thermal
  • FIG. 6 is a schematic representation of the device for thermal
  • Fig. 7 is a schematic representation of the device for thermal
  • Fig. 8 is a schematic representation of the device for thermal
  • Fig. 9 is a schematic representation of the device for thermal
  • FIG. 10 shows a schematic representation of the device for thermal loading according to a fourth variant of the first exemplary embodiment in a front view.
  • the device comprises at least one printed circuit board 102 that is or can be arranged in the housing or on the heat sink, each of which comprises at least one conductor track 104, and which each comprises at least two fields 106, within each of which a continuously electrically conductive conductor track section 108 of the at least one conductor track 104 runs.
  • a path length of the conductor track section 108 within each of the at least two fields 106 is greater than one or each edge length of the respective field 106 or one or each diagonal of the respective field 106 or a circumference of the respective field 106.
  • the conductor track sections 108 are each designed to thermally load the housing and / or the heat sink as a function of the energization of the respective conductor track 104.
  • Embodiments of the device 100 can thermally load the housing (for example a housing) or the heat sink, preferably with a recorded or regulated current supply and / or a recorded or regulated power loss.
  • the power loss that the device 100 generates can be the basis of the thermal classification of the housing or the heat sink, i.e. the determination of the thermal characteristic number.
  • the thermal index corresponds to the power loss that is necessary to reach a specific temperature (for example a predetermined maximum temperature) of the housing or the heat sink, preferably at a specific ambient temperature and / or installation situation.
  • the thermal characteristic number can be a basis for decision-making or a selection criterion when selecting a (for example, as compact as possible) housing for a given electronic circuit and / or in a conceptual phase or for developing the circuit’s electronics.
  • the features highlighted in black in FIG. 1 serve to clarify the designation with reference symbols.
  • the features highlighted in black can be structurally identical to the corresponding features shown with a thin line or border.
  • Each conductor track section 108 is part of a conductor track 104.
  • Each conductor track section 108 has a connection point 122, for example a connection surface or soldering pad, at opposite ends of the respective conductor track section 108. Is the connection point 122 inside the board 102, there is an electrically conductive connection 110 to the adjacent conductor track section 108 as part of the same conductor track 104. If the connection point 122 is at the edge of the circuit board 102, this is one end 118 of the respective conductor track 104 and / or for connecting an electrically conductive connection to a further conductor track 104 educated.
  • the fields 106 are rectangles which are preferably arranged in rows 112 (also: rows) and columns 114.
  • the number of fields 106, number of rows 112 and / or number of columns 114 shown is only exemplary.
  • the conductor track section 108 arranged in each field 106 is longer than a circumference of the field 106, for example meandering within the area of the respective field 106.
  • the length of the conductor track section 108 evenly covers the respective field 106 for a homogeneous heat input in the area.
  • the circuit board 102 can also be referred to technically as a “printed circuit board” or PCB.
  • the fields 106 can also be referred to as segments. Since the conductor track sections 108 have an ohmic resistance R, the circuit board 102 can also be referred to as an R-PCB segment matrix.
  • the fields 106 are local heat sources arranged in rows 112 and columns 114.
  • a (for example two-dimensional and / or geometric) shape of the conductor track sections 108 and / or a size of the conductor track sections 108 can be uniform on the entire circuit board 102 and / or for all fields 106, as exemplified by the rectangular arrangement of the fields 106 in the first Embodiment is shown.
  • the device 100 can reproducibly and independently of the location and / or manufacturer of the housing thermally load the housing in order to determine the thermal characteristic number as a comparison variable.
  • the same shape can be provided scaled to different sizes in fields 106 correspondingly different in size.
  • the edge lengths of the fields 106 of different sizes are an integral multiple of a basic dimension (also: lowest common denominator).
  • the circuit board 102 may or may not include fields 106 with an edge length equal to the basic dimension.
  • the circuit board 102 is on the side on which the conductor track 104 is arranged or applied (also: first side, front side or top side), scratched (also: single scratched) as predetermined breaking lines 124. On the other side (also: second side, back or underside), the circuit board 102 has cross scratches as predetermined breaking lines 124.
  • Fig. 2 shows schematically the second side of the first embodiment.
  • the predetermined breaking lines 124 make it possible to isolate the board 102, preferably with the granularity of the fields 106. Since cross-fissures are only provided on the second side, the connection 110 within the board 102 is made possible without restricting the isolation of the board 102.
  • connection 122 at each end 118 of each conductor track 104 is designed to contact and preferably mechanically connect an electrical conductor, for example a pole of a power connection (also referred to as an in or out connection) or a bridge connection to another conductor track 104 (for example on the same board 102 or on a further board 102).
  • the connection 122 can comprise a bore and / or a contact or soldering pad.
  • connection between different conductor tracks 104 is denoted generally by reference numeral 116. Examples of the connections 116 are shown schematically in FIGS. 6 to 10.
  • the power connection is generally with Reference numeral 120 denotes. Examples of the power connection 120 are shown schematically in FIGS. 6 to 10.
  • Columns 114 and / or rows 112 are preferably labeled on a scratch panel edge of board 102, for example each consecutively numbered.
  • the arrangement of the conductor track sections 104 which preferably extends along a linear direction and which belong to the same conductor track 104, can also be referred to as an axis (or in the first exemplary embodiment as row 112). Since the conductor track 104 is plated through at the connections 110 between its conductor track sections 108, electrical bridges at these connections 122 within the circuit board 102 can be dispensed with.
  • the fields 106 are preferably square and / or n-fold rotationally symmetrical, where n is an integer greater than or equal to 3 (for example, four-fold rotationally symmetrical).
  • n is an integer greater than or equal to 3 (for example, four-fold rotationally symmetrical).
  • the n-fold rotational symmetry is advantageous in the arrangement (i.e. placement) of the at least one circuit board 102 in the housing or on the heat sink.
  • two or more circuit boards 102 with conductor track sections 108 (and / or 2-360 ° / n, and / or ..., and / or (n-1) -360 ° / n) rotated relative to one another by 360 ° / n (that is to say, conductor track sections 108 rotated with regard to the shape of the conductor track sections 108) can be arranged relative to one another, for example via the connections 116, and / or be arranged in the housing or on the heat sink.
  • Embodiments of the device 100 can be finely structured, scalable, variable, homogeneous, divisible and / or distributable (for example with regard to the Arrangement of the fields 106 and thus the heat sources).
  • Embodiments of the device 100 can be flat and thus have a low convection resistance.
  • Each field 106 and / or each conductor track section 108 can be designed to generate heat (for example waste heat from the electrical power line) when energized, preferably through each conductor track section 108 as an ohmic resistance (for example made of copper and / or in the form of a meander) and / or by at least one component (for example an electrical resistor).
  • heat for example waste heat from the electrical power line
  • ohmic resistance for example made of copper and / or in the form of a meander
  • at least one component for example an electrical resistor
  • the exemplary embodiments of the device 100 can be used as a heat source for determining thermal characteristics.
  • a power loss for example Pveriust [W]
  • a waste heat conductivity for example Pveriust per temperature gradient [W / K]
  • a thermal index for example the thermal index of a housing as an enclosure.
  • a thermal resistance R th [K / W] can be determined as a thermal characteristic number.
  • the thermal resistance can be determined by means of the device as an identification number of an electronics housing, a heat sink, a combination of electronics housing and at least one heat sink, a switch box and / or a switch cabinet (as examples of an enclosure and / or a heat sink).
  • Each exemplary embodiment of the device 100 can comprise a control unit (or, for short: control) and at least one temperature sensor.
  • a first temperature sensor detects the temperature of the housing or the heat sink.
  • a second temperature sensor can detect the temperature of an environment outside the housing or the heat sink.
  • the regulation can be designed to regulate a current at the power connection 120 as a function of the detected temperature of the housing or the heat sink, preferably to achieve it (for example in a stationary state) a target temperature of the housing or the heat sink (for example a target temperature of 100 ° C.).
  • the target temperature can be the maximum temperature of the housing or the heat sink.
  • each exemplary embodiment of the device 100 can comprise a determination unit.
  • the determination unit can be designed to determine the power loss required to achieve the target temperature as a function of the ambient temperature.
  • the power loss as a characteristic value can be determined in a temperature range of the ambient temperature, for example between 20 ° C and 100 ° C or between a normalized room temperature and the target temperature of the housing, at which the power loss is by definition zero.
  • a (for example, negative) slope of the power loss as a function of the ambient temperature can be determined by means of a compensation calculation (for example by means of linear regression). The slope (preferably without the negative sign) can correspond to the thermal characteristic value.
  • Figures 3 and 4 show an embodiment of one of the fields 106 of the device 100, for example according to the first embodiment.
  • Reference symbols which correspond to those of other exemplary embodiments or other figures can denote interchangeable or corresponding features.
  • the field 106 shown in FIGS. 3 and 4 can have been created as a panel by breaking out along the predetermined breaking lines 124 from the at least one plate 102 of the device 100.
  • the field 106 in the device 100 can be energized or can be energized as a single circuit board 102, for example as a floating spot 134, via connections 116.
  • FIG. 5 shows an arrangement of the fields 106 according to a second exemplary embodiment.
  • the fields 106 are triangles. A tiling of the board 102 in the fields 106 is platonic or regular.
  • FIG. 6 shows an arrangement of the fields 106 according to a third exemplary embodiment.
  • the fields 106 are hexagons.
  • the tiling of the board 102 is platonic or regular.
  • the axis along which the conductor track elements 106 of the same conductor track 104 are arranged can run diagonally on the platinum.
  • the third embodiment shows a circuit network 130, which can be implemented accordingly in each embodiment, in which a proportion of the total current strength of the power connection 120 through a conductor track section 108 to form a hot spot 134 is greater than the portion of the total current intensity through the hot spots 132 of the other conductor track sections 108.
  • the hot spots 132 and hot spots 134 are connected in parallel to one another, a number of the conductor track sections 108 as hot spots 132 (and thus a resistance of the corresponding conductor track 104) being greater than a number of the conductor track section or sections 108 as hot spots or hot spots 134.
  • the power loss can also be referred to as heating power (from the point of view of heat input).
  • the conductor track section 108 can be an example of a heating element 108.
  • at least one of the fields 106 comprises a cooling element, for example instead of the heating elements 108.
  • the heating element of at least one field 106 can generate negative waste heat.
  • at least one of the fields 106 (for example instead of a heating element or a heat source) comprises a negative heat source, ie a heat sink.
  • a heat source for example, at least in individual fields 106 the disclosure of a heat source can be realized by a heat sink.
  • the “waste heat” can also include negative “waste heat”.
  • waste heat by dissipating heat (preferably out of the housing) or (for example partial) conversion of heat into another form of energy (for example in energy with lower entropy than the heat or in athermal electromagnetic radiation, light or electrical Electricity, preferably by means of the Seebeck effect) can be realized.
  • Each exemplary embodiment can additionally include areas of the circuit board 102 in which at least one heating element 108 as hot spot 134 is supplied with different (preferably more) current than the at least one further heating element 108 as hot spot 132 in order to achieve a different (preferably greater) heating output. It is thus possible to simulate hot spots 134 of the circuit to be used, i.e. to imitate it in real life by means of the device 100.
  • the heating power of the heating elements 108 can be regulated by means of the regulation.
  • the heating output can be time-dependent, preferably in order to generate a thermal stress. In this way, temperature gradients or associated mechanical stresses in the housing or heat sink can be checked.
  • At least one of the fields 106 comprises a cooling element, for example instead of the heating elements 108.
  • the cooling element or elements can be arranged on the printed circuit board 102 and / or connected for supplying power.
  • the cooling element or each of the cooling elements can comprise a Peltier element, for example.
  • each exemplary embodiment of the device 100 can be designed to thermally load an electronics housing with a heat sink.
  • one or more circuit boards 102 of the device 100 in Housing be arranged in parallel.
  • the heat sinks can be arranged on one or both end faces of the circuit boards 102 (for example on an edge of the parallel circuit boards 102).
  • the heat sinks can comprise fins on an outer side facing away from the circuit board 102 or the circuit boards 102.
  • the heat sink or the heat sinks can extend perpendicular to a plane of the circuit boards 102.
  • the device 100 may be in the form of a matrix (i.e., with the fields 106 in rows and columns).
  • a shape adapted or provided for the housing (for example the housing) or the heat sink (also referred to as “PCB outline” in technical terms) can be broken out of this matrix by means of the predetermined breaking lines 124.
  • the resulting exemplary embodiment can specifically and / or be able to fit and / or be arranged in the greatest possible connection or number of fields 106 (also: segment connection) in a cross section of the respective housing.
  • several circuit boards (which are preferably each broken out of a matrix or are each formed by breaking out) can be electrically bridged in series (for example with bridges 116). The thermal index can then be determined.
  • FIGS. 7 to 10 show variants of the first exemplary embodiment which are each bridged and / or are formed by breaking out individual rows 112, individual columns 114 and / or individual fields 106. Preferably, only so many fields 106 are broken out until the circuit board 102 fits into the housing, that is to say it fills the cross-section completely or with the granularity of the fields 106 to the maximum.
  • FIGS. 7 and 8 show first and second variants of the first exemplary embodiment of the device 100. If the device 100 for thermal loading of a housing 200 is or can be arranged in the housing 200 as an example of the housing.
  • the power connection 120 is from accessible outside the housing 200, for example fed by the control system.
  • Each exemplary embodiment of the device is preferably designed to determine the thermal characteristic value (also referred to as a benchmark in technical terms) of a heat sink.
  • the thermal characteristic value can test the suitability of the heat sink 300 for the application purpose (i.e. a circuit with a corresponding heat load).
  • FIGS. 9 and 10 show variants of the first exemplary embodiment, the second side of which is in contact with a heat sink 300 for heat transport or can be brought into contact.
  • the first side can rest against a cooling body 300 for heat transport or can be brought into contact.
  • a thermal conductivity of the system comprising device 100 and heat sink can be improved.
  • a heat-conducting material (technically also "Thermal Interface Material” or TIM, for example a heat-conducting paste) is arranged, preferably over the entire surface, for heat conduction between the conductor track sections 108 and the first side and / or for a material connection between the first side and the heat sink 300.
  • the heat-conducting material can be electrically insulating.
  • the thermally conductive material can spatially spaced the conductor tracks 104, preferably the conductor track sections 108 and / or the connection points 122 and / or the conductive connections 110 between adjoining conductor track sections 108, on the first side from the heat sink.
  • the conductor tracks 104 preferably the conductor track sections 108 and / or the connection points 122 and / or the conductive connections 110 between adjoining conductor track sections 108, can be electrically insulated on the surface on the first side and / or with an electrically insulating material (for example a protective lacquer ) be layered and / or arranged (preferably in a sandwich construction) within the board (102).
  • an electrically insulating material for example a protective lacquer
  • the variants of different sizes can be formed with (preferably with regard to the edge length of the fields 106 and / or shape of the conductor track sections 108) uniform fields 106 and / or conductor track sections 108.
  • the size is adapted to the heat sink 300 to be thermally loaded.
  • the principle of the uniformity of the shape of the conductor track section 108 for determining comparable thermal characteristic values can also be applied to housings of different sizes.
  • the circuit board 102 is provided with conductor track sections 108 as heating elements, which are electrically connected to one another (at 110).
  • the fields 106 and / or the connection 110 can be arranged in rows and / or columns.
  • each row 112 there can be an electrical connection 116 to the next row 112, so that the last heating element 108 of a row 112 is connected to the first heating element 108 of the next row.
  • connections 110 and / or connection 116 can comprise conductor bridges (short: bridges) or be implemented by them.
  • One or each of the conductor bridges can be set by a cable and / or in the respective circuit board 102 of the device 100 (for example in a printed circuit board).
  • each field 106 can comprise more than 2 connections 110, which are optionally and / or severable as required.
  • the first approach and the second approach can be combined in one device 100.
  • the first approach and the second approach can be implemented for different connections 110 and / or different connections 116.
  • Circuit board 102 track 104
  • Conductor track section preferably heating element 108

Landscapes

  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Eine Vorrichtung (100) zur thermischen Belastung einer Einhausung und/oder eines Kühlkörpers ist beschrieben. Die Vorrichtung (100) umfasst mindestens eine in der Einhausung oder am Kühlkörper angeordnete oder anordenbare Platine (102), die jeweils mindestens eine Leiterbahn (104) umfasst. Die Leiterbahn (104) umfasst jeweils mindestens zwei Felder (106), innerhalb denen jeweils ein durchgehend elektrisch leitender Leiterbahnabschnitt (108) der mindestens einen Leiterbahn (104) verläuft. Eine Weglänge des Leiterbahnabschnitts (108) innerhalb jedes der mindestens zwei Felder (106) ist größer als eine oder jede Kantenlänge des jeweiligen Feldes (106) oder eine oder jede Diagonale des jeweiligen Feldes (106) oder ein Umfang des jeweiligen Feldes (106). Die Leiterbahnabschnitte (108) sind jeweils dazu ausgebildet, abhängig von einer Bestromung der jeweiligen Leiterbahn (104) die Einhausung und/oder den Kühlkörper thermisch zu belasten.

Description

VORRICHTUNG ZUR THERMISCHEN BELASTUNG
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur thermischen Belastung einer Einhausung oder eines Kühlkörpers.
Elektronikgehäuse, beispielsweise solche von Phoenix Contact, sind oftmals durch einen Kennwert für die Verlustleistung Pveriust [W], d.h. einen Wert in Watt, bezeichnet, welcher angibt, welche thermische Belastung das Gehäuse als Beispiel einer Einhausung zu tragen vermag. Damit wird das Potential zur Abfuhr der aus elektronischer Verlustleistung erzeugten Wärme angeben.
Beispielsweise kann die zulässige Abführleistung für hinsichtlich Form, Größe und Material verschiedene Elektronikgehäuse angegeben werden, jeweils in Abhängigkeit von der Einbausituation und der Umgebungstemperatur. So kann beispielsweise ein Tragschienengehäuse mit einer Breite von 35 mm in einer angereihten Einbausituation eine Verlustleistung von 7,9 W tragen als zulässige Abführleistung, wohingegen dasselbe Gehäuse bei einem seitlichen Abstand oder Freiraum von mindestens 20 mm eine Verlustleistung von 16,3 W tragen kann.
Herkömmlicherweise wird zur Bestimmung der zulässigen Verlustleistungen eine Wärmequelle, beispielsweise ein elektrischer Widerstand, statt der eigentlich für das Gehäuse vorgesehenen Elektronik im zu prüfenden Gehäuse betrieben. Jedoch hängt die Messung der Gehäusetemperatur als Funktion der Verlustleistung und der Umgebungstemperatur von einer Vielzahl unbestimmter Messparameter ab. Zu diesen unbestimmten Messparametern gehören Größe, Geometrie, Position und elektrisches Bauteilverhalten der Wärmequelle. Somit ist das Messsystem Undefiniert. Insbesondere sind Ergebnisse einer Messung an verschiedenen Messaufbauten oder verschiedenen Gehäusen nicht vergleichbar und nicht reproduzierbar. Ein entsprechendes Problem besteht bei einer Messung an Kühlkörpern. Kühlkörper haben einen thermischen Widerstand (bzw. eine thermische Leitfähigkeit) als thermischen Kennwert. Dieser Kennwert ist ebenfalls bei verschiedenen Messaufbauten oder verschiedenen Größen des Kühlkörpers nicht vergleichbar und nicht reproduzierbar.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur thermischen Belastung einer Einhausung oder eines Kühlkörpers zur Verfügung zu stellen, welche es ermöglicht, einen thermischen Kennwert reproduzierbar zu bestimmen, der auch eine Vergleichbarkeit verschiedener Einhausungen oder Kühlkörper ermöglicht.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden unter teilweise Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Gemäß einem Aspekt ist eine Vorrichtung zur thermischen Belastung einer Einhausung und/oder eines Kühlkörpers bereitgestellt. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine in der Einhausung oder am Kühlkörper angeordnete oder anordenbare Platine. Jede der mindestens einen Platine umfasst mindestens eine Leiterbahn. Jede der mindestens einen Platine umfasst ferner mindestens zwei Felder, innerhalb denen jeweils ein durchgehend elektrisch leitender Leiterbahnabschnitt der mindestens einen Leiterbahn verläuft, wobei eine Weglänge des Leiterbahnabschnitts innerhalb jedes der mindestens zwei Felder größer ist als eine oder jede Kantenlänge des jeweiligen Feldes oder eine oder jede Diagonale des jeweiligen Feldes oder ein Umfang des jeweiligen Feldes. Die Leiterbahnabschnitte sind jeweils dazu ausgebildet, abhängig von einer Bestromung der jeweiligen Leiterbahn die Einhausung und/oder den Kühlkörper thermisch zu belasten. Indem die in der Einhausung, beispielsweise in einem Gehäuse, oder am Kühlkörper angeordnete Platine mehrere Felder umfasst, können Ausführungsbeispiele der Vorrichtung die Einhausung oder den Kühlkörper an einzelnen Stellen inhomogen oder gleichmäßig verteilt thermisch belasten, beispielsweise abhängig von der Bestromung der jeweiligen Leiterbahn.
Die thermische Belastung kann durch den Ort der Felder räumlich bestimmbar sein. Alternativ oder ergänzend kann die thermische Belastung durch die Bestromung regelbar sein, beispielsweise zeitabhängig und/oder abhängig von einer Temperatur in der Einhausung und/oder einer Umgebungstemperatur außerhalb der Einhausung oder des Kühlkörpers.
Ausführungsbeispiele der Vorrichtung können ein Werkzeug sein zur Bestimmung der thermischen Belastbarkeit der Einhausung, vorzugsweise eines Kennwerts für die Verlustleistung, und/oder zur Bestimmung des Transports von Abwärme aus der Einhausung oder zur Bestimmung einer Wärmeleitfähigkeit oder eines Wärmeleitwiderstands des Kühlkörpers als thermischer Kennwert.
Die thermische Belastbarkeit der Einhausung oder des Kühlkörpers kann die von der Vorrichtung abgegebene Wärmeleistung abhängig von einer Umgebungstemperatur sein, beispielsweise die maximale Wärmeleistung bei der die Einhausung oder der Kühlkörper eine maximale Temperatur nicht überschreitet oder im stationären Zustand erreicht.
Die Felder und/oder die darin angeordneten Leiterbahnabschnitte können einheitlich sein. Durch die Einheitlichkeit können die mittels Ausführungsbeispielen der Vorrichtung bestimmten thermischen Kennwerte auf der gleichen Basis bestimmt und/oder miteinander vergleichbar sein, beispielsweise innerhalb einer Gehäusefamilie verschiedener Gehäuse und/oder darüber hinaus. Beispielsweise können unterschiedliche Größen und/oder Formen der Einhausung bzw. des Kühlkörpers durch eine der jeweiligen Größe und/oder Form entsprechende Anzahl bzw. Anordnung der einheitlichen Felder und/oder Leiterbahnabschnitte vergleichbar und/oder reproduzierbar thermisch belastet werden. Ausführungsbeispiele können durch die Einheitlichkeit eine Vergleichbarkeit der thermischen Belastung (beispielsweise bei unterschiedlichen Größen oder Formen der Einhausung bzw. des Kühlkörpers) und/oder eine Reproduzierbarkeit des Versuchsaufbau erreichen.
Die Platine kann auch als Leiterplatte bezeichnet werden.
Jeder Leiterbahnabschnitt kann ein Ohm’scher Leiter sein. Gemäß der Bestromung kann jeder Leiterbahnabschnitt als Ohm'scher Leiter eine Verlustleistung als Wärmeleistung abgeben zur thermischen Belastung. Vorzugsweise umfassen die Leiterbahnabschnitte und/oder die mindestens eine Leiterbahn keine Kapazitäten und/oder keine Induktivitäten.
Der Leiterbahnabschnitt jedes der mindestens zwei Felder der mindestens einen Platine kann mit dem Leiterbahnabschnitt mindestens eines an das jeweilige Feld angrenzenden Feldes derselben Platine innerhalb der Platine elektrisch leitend verbunden sein. Der Leiterbahnabschnitt jedes der mindestens zwei Felder der mindestens einen Platine kann mit dem Leiterbahnabschnitt mindestens eines an das jeweilige Feld angrenzenden Feldes derselben Platine in direktem elektrischem Kontakt stehen, beispielsweise über einen gemeinsamen Rand der aneinandergrenzenden Felder.
Die zur selben Leiterbahn der mindestens einen Leiterbahn gehörenden Leiterbahnabschnitte und/oder die innerhalb der Platine miteinander elektrisch leitend verbundenen Leiterbahnabschnitte können in Reihe geschaltet sein und/oder die jeweilige Leiterbahn bilden.
Die Leiterbahn oder die miteinander elektrisch leitend verbundenen Leiterbahnabschnitte können einen Ohm'schen Leiter bilden.
Die mindestens eine Platine kann mehrere Leiterbahnen umfassen. Eine oder jede der mindestens einen Platine kann eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweisen. Die erste Seite kann die mindestens zwei Leiterbahnen umfassen. Die erste Seite kann eine zwischen den Leiterbahnen (beispielsweise parallel zu den Leiterbahnen) und/oder kreuzungsfrei mit den Leiterbahnen verlaufende Sollbruchlinie aufweisen. Alternativ oder ergänzend kann die zweite Seite Sollbruchlinien umfassen, die quer (beispielsweise senkrecht) zu einer oder jeder der mindestens zwei Leiterbahnen auf der ersten Seite verläuft.
Die Sollbruchlinie kann oder jede der Sollbruchlinien kann einer Linie der Platine entsprechen, entlang welcher eine Materialdicke der Platine (beispielsweise ein Abstand zwischen der ersten Seite und der zweiten Seite) kleiner ist als an anderen Stellen der Platine, beispielsweise kleiner ist als innerhalb der Felder.
Die Felder können in Reihen und Spalten auf der jeweiligen Platine angeordnet sein. Jede Reihe oder jede Spalte kann eine der Leiterbahnen umfassen. Vorzugsweise umfasst entweder jede Reihe oder jede Spalte eine der Leiterbahnen. Die Reihen können auch als "Zeilen" bezeichnet werden.
Die Vorrichtung kann ferner mindestens eine elektrisch leitende Verbindung umfassen, vorzugsweise eine Verdrahtung oder eine Überbrückung, zwischen Enden verschiedener Leiterbahnen derselben Platine, beispielsweise zwischen Enden verschiedener Leiterbahnen auf derselben Platine oder auf derselben Platine benachbarter Leiterbahnen.
Benachbarte Reihen können jeweils eine Leiterbahn umfassen, die jeweils an einem ersten Ende mit der Leiterbahn einer ersten benachbarten Reihe elektrisch leitend verbunden ist und an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende mit der Leiterbahn einer zweiten benachbarten Reihe elektrisch leitend verbunden ist. Beispielsweise können die Leiterbahnen von zwei oder mehr benachbarten Reihen mäanderförmig in Reihe geschalten sein. Die Platine kann (beispielsweise als Leiterplattennutzen) eine (vorzugsweise kreuzungsfreie) durchgehende Leiterbahn (beispielsweise auf der ersten Seite) umfassen. Die durchgehende Leiterbahn kann wahlweise durchtrennt werden (beispielsweise infolge eines Zuschnitts des Rands). Die dabei verbleibenden mehreren Leiterbahnen können (vorzugsweise an den Anschlussstellen) miteinander verdrahtet werden.
Die verschiedenen Leiterbahnen derselben Platine können über die elektrisch leitende Verbindung in Reihe geschaltet und/oder parallelgeschaltet sein, vorzugsweise in einem Stromkreisnetzwerk.
Direkt benachbarte Leiterbahnabschnitte (beispielsweise direkt benachbarter Felder) und/oder direkt benachbarte Leiterbahnen (beispielsweise direkt benachbarter Reihen) können elektrisch leitend verbunden sein. Alternativ oder ergänzend können zueinander entfernt gelegene Leiterbahnabschnitte (beispielsweise zwei Leiterbahnabschnitte mit mindestens einem dazwischen angeordneten weiteren Feld) und/oder zueinander entfernt gelegene Leiterbahnen (beispielsweise zwei Leiterbahnen mit mindestens einer dazwischen angeordneten weiteren Reihe) elektrisch leitend verbunden sein.
Vorzugsweise sind alle Leiterbahnen zu einem Stromkreisnetzwerk (beispielsweise einem Gesamtstromkreis und/oder einem Ohm'schen Widerstandsnetzwerk) elektrisch leitend verbunden, beispielsweise direkt oder indirekt verbunden. Die Vorrichtung und/oder die mindestens eine Platine kann einen (vorzugsweise zwei-poligen) Stromanschluss für alle Leiterbahnen und/oder zur Bestromung aller Leiterbahnabschnitte umfassen.
Die elektrischen Verbindungen der verschiedenen Leiterbahnen können unterschiedlichen Bestromungen (beispielsweise unterschiedlichen Stromstärken und/oder unterschiedlichen Leistungsabgaben oder Leistungsdichten, beispielsweise Leistungsabgaben pro Flächeneinheit der Platine) von miteinander verbundenen Leiterbahnen (bzw. Reihen) und/oder miteinander verbundenen Leiterbahnabschnitten (bzw. Feldern) entsprechen. Dadurch kann die Platine Bereiche unterschiedlicher Leistungsabgabe (auch: Verlustleistung) und/oder unterschiedlicher Leistungsdichte (auch: unterschiedliche Thermobereiche) aufweisen, die durch die jeweilige Bestromung entstehen.
Das Stromkreisnetzwerk kann eine ungleiche Bestromung der einzelnen Leiterbahnabschnitte bestimmen, vorzugsweise ein Verhältnis unterschiedlicher Stromstärken durch die jeweiligen Leiterbahnabschnitte und/oder eine inhomogene Verlustleistung oder Leistungsdichte verschiedener Leiterbahnabschnitte.
Die Vorrichtung kann mindestens zwei der Platinen umfassen. Die Vorrichtung kann ferner mindestens eine elektrisch leitende Verbindung, vorzugsweise Verdrahtung, zwischen Leiterbahnen verschiedener Platinen umfassen. Die Leiterbahnen der verschiedenen Platinen können über die elektrisch leitende Verbindung in Reihe geschaltet und/oder parallelgeschaltet sein, beispielsweise in dem Stromkreisnetzwerk. Die mindestens eine elektrisch leitende Verbindung kann jeweils zwei innerhalb der Platine unverbundene Enden der Leiterbahnabschnitte oder der Leiterbahnen elektrisch leitend verbinden.
Die elektrisch leitend verbundenen Leiterbahnen können einen Ohm'schen Leiter bilden. Das Stromkreisnetzwerk kann ein Ohm'sches Widerstandsnetzwerk sein.
Die Felder können jeweils umlaufend begrenzt sein. Alternativ oder ergänzend können die Felder jeweils Polygone, vorzugsweise regelmäßige Polygone, Sechsecke, Rechtecke, Quadrate oder Dreiecke, sein. Alternativ oder ergänzend können die Felder jeweils Elementarzellen eines periodischen Gitters auf der Platine sein. Alternativ oder ergänzend können die Felder jeweils zueinander parallel ausgerichtete Kanten aufweisen. Die Felder können Kacheln einer Parkettierung einer ersten Seite der Platine (beispielsweise bis auf einen Rand der Platine) sein. Die Parkettierung kann eine Platonische Parkettierung oder eine demireguläre Parkettierung oder eine Archimedische Parkettierung sein.
Die Kantenlängen zueinander paralleler Kanten verschiedener Felder können kommensurabel sein.
Die Felder können einheitlich groß sein oder mittels eines Grundmaßes (beispielsweise einem kleinsten gemeinsamen Vielfachen der Kantenlänge) parametrisiert oder (vorzugsweise ganzzahlig) skaliert sein. Beispielsweise sind Kantenlängen zueinander paralleler Kanten verschiedener Felder ein Vielfaches des Grundmaßes. Durch ein (vorzugsweise für die gesamte Platine) einheitliches Grundmaß können verschiedene Einhausungen und/oder verschiedene Kühlkörper hinsichtlich ihrer thermischen Belastbarkeit und/oder ihres Transports von Abwärme vergleichbar sein.
Die Felder können alle jeweils ein Polygon (vorzugsweise ein regelmäßiges Polygon), eine Rechteckfläche oder ein Quadrat sein. Die Felder können jeweils die gleiche Form, beispielsweise gleich bis auf eine (vorzugsweise isotrope) Skalierung der Größe, aufweisen.
Die Felder können Rechteckflächen sein. Eine Linienform verschiedener Felder der Vorrichtung (beispielsweise derselben Platine oder verschiedener Platinen) kann zueinander um 90°, 180° oder 270° gedreht sein.
Jeder Leiterbahnabschnitt kann innerhalb des jeweiligen Feldes (beispielsweise Rechteckfläche) verzweigungsfrei und/oder kreuzungsfrei sein und/oder kann in einer Lage der Platine verlaufen. Beispielsweise können die Leiterbahnabschnitt innerhalb des jeweiligen Feldes und/oder jede Leiterbahn innerhalb der jeweiligen Platine in einer einzigen Kupferlage hergestellt sein. Die mindestens zwei Felder können die jeweilige Platine (vorzugsweise im Wesentlichen) einseitig oder zweiseitig bedecken. Die mindestens zwei Felder können die jeweilige Platine zumindest einseitig bedecken oder im Wesentlichen bedecken, indem die Felder auf der jeweiligen Seite aneinandergrenzen und/oder ein Randbereich der Platine, der keine Felder umfasst, zwischen den Feldern und einem Rand der Platine schmäler ist als eine Kantenlänge der Felder.
Die Vorrichtung kann ferner eine Stromquelle umfassen. Die Stromquelle kann zur Bestromung der mindestens einen Leiterbahn ausgebildet sein.
Vorzugsweise sind auf der mindestens einen Platine oder in der mindestens einen Leiterbahn keine aktiven oder nicht-linearen Elektronikbauteile verbaut oder (beispielsweise an die Leiterbahnen) angeschlossen.
Eine oder jede der mindestens einen Platine kann jeweils eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweisen. Die erste Seite kann die mindestens zwei Felder umfassen. Die zweite Seite kann an der Einhausung oder an dem Kühlkörper anliegen oder in Anlage bringbar sein.
Die Vorrichtung kann ferner einen Temperatursensor umfassen, der ausgebildet ist, eine Temperatur der Einhausung oder des Kühlkörpers und/oder eine Temperatur der Umgebung zu erfassen. Alternativ oder ergänzend kann die Vorrichtung ferner eine Regeleinheit (auch: Regelungseinheit oder Regelung) umfassen, die dazu ausgebildet ist, die Bestromung der mindestens einen Leiterbahn abhängig von einer vom Temperatursensor erfassten Temperatur (beispielsweise der Temperatur der Einhausung oder des Kühlkörpers und/oder der Temperatur der Umgebung) zu regeln. Die Regelung kann dazu ausgebildet sein, eine Leistungsaufnahme (auch: Verlustleistung) der Bestromung als Funktion der erfassten Temperatur (beispielsweise der Umgebungstemperatur) zu speichern. Die Felder (bzw. deren Leiterbahnabschnitte) können in Reihen und Spalten (beispielsweise als Matrix) auf der jeweiligen Platine angeordnet sein. Eine Anzahl der Felder in mindestens zwei (beispielsweise direkt benachbarten) Spalten und/oder mindestens zwei (beispielsweise direkt benachbarten) Reihen kann voneinander verschieden sein.
Alternativ oder ergänzend können die Felder innerhalb einer Reihe gleich beabstandet sein oder eine einheitliche Weite aufweisen. Alternativ oder ergänzend können die Felder innerhalb einer Spalte gleich beabstandet sein oder eine einheitliche Weite aufweisen. Alternativ oder ergänzend können die Felder innerhalb einer Reihe den gleichen Abstand oder eine einheitliche Weite aufweisen wie die Felder innerhalb einer Spalte.
Vorzugsweise sind die Felder (beispielsweise je Seite einer Platine) überlappungsfrei.
Zumindest eines der Felder kann außerhalb der Reihen und Spalten, vorzugsweise in einem Randbereich der Platine, angeordnet sein.
Einzelne oder alle Felder können auf einem Träger befestigt sein, beispielsweise stoffschlüssig oder geklebt sein. Der Träger kann einer Realplatine (auch: Formmuster) entsprechen (beispielsweise hinsichtlich seiner Kontur oder Form). Die Vorrichtung kann zur thermischen Belastung einer Einhausung oder eines Kühlkörpers der Realplatine ausgebildet sein.
Die Platine kann (beispielsweise als Leiterplattennutzen) eine (vorzugsweise von der Einhausung oder dem Kühlkörper unabhängige) Grundform aufweisen, beispielsweise ein Rechteck oder ein Quadrat.
Alternativ oder ergänzend kann die Platine (beispielsweise ausgehend von einem Leiterplattennutzen) durch Fräsen, Herausbrechen (beispielsweise entlang der Sollbruchlinien), Sägen (beispielsweise Trennschleifen) und/oder Schneiden (beispielsweise Laser-Schneiden oder Wasserstrahlschneiden) geformt sein, beispielsweise auf Grundlage des ausgewählten Gehäuses. Die Platine kann nach Vorgabe der Realplatine geformt sein.
Jeder Leiterbahnabschnitt kann jeweils zwei Anschlussstellen, vorzugsweise Kontaktflächen und/oder Lötpunkte, an gegenüberliegenden Rändern der jeweiligen Rechteckfläche umfassen.
Die Platine kann geformt sein durch Fräsen, Herausbrechen, Sägen und/oder Schneiden zwischen zwei Feldern (beispielsweise zwischen zwei benachbarten Felder des Leiterplattennutzens). Eine am Rand der Platine (beispielsweise an der Bruchkante) verbliebene Anschlussstellen kann zu Kontaktierung (vorzugsweise Bestromung) der jeweiligen Leiterbahn nutzbar sein. Alternativ oder ergänzend kann die Platine geformt sein durch Fräsen, Herausbrechen, Sägen und/oder Schneiden innerhalb wenigstens eines Feldes (beispielsweise des Leiterplattennutzens) am Rand. Das am Rand der Platine (beispielsweise an der Bruchkante) verbliebene wenigstens eine unvollständige Feld oder ein darin unterbrochener Leiterbahnabschnitt kann bei der thermischen Belastung ungenutzt oder unbestromt bleiben.
Eine Linienform (auch: Form) der Leiterbahnabschnitte in den mindestens zwei Feldern kann übereinstimmen. Die Übereinstimmung der Linienform kann eine geometrische Ähnlichkeit der Leiterbahnabschnitte umfassen, d.h. die Linienformen können kongruent und/oder skaliert sein.
Die Felder können unterschiedliche Größen aufweisen. Eine Linienform der Leiterbahnabschnitte in den jeweiligen Feldern kann entsprechend der Größe des jeweiligen Feldes (beispielsweise der jeweiligen Rechteckfläche) skaliert sein.
Die Felder können von Sollbruchlinien (vorzugsweise zur Vereinzelung der jeweiligen Platine) berandet sein. Die Platine kann ein Leiterplattennutzen sein und/oder kann individuell aus einem Leiterplattennutzen erstellbar sein, beispielsweise indem überschüssige Felder oder über einen Querschnitt der Einhausung oder eine Anlage des Kühlkörpers hinausgehende Felder abgebrochen werden.
Auf einer ersten Seite der mindestens einen Platine können die Felder in Reihen und Spalten angeordnet sein. Die erste Seite der jeweiligen Platine kann kreuzungsfreie Sollbruchlinien entlang der Ränder der Felder in Richtung der Reihen, vorzugsweise nicht in Richtung der Spalten, aufweisen. Eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite der jeweiligen Platine kann Sollbruchlinien entlang der Ränder der Felder (auf der ersten Seite) in Richtung der Reihen und/oder der Spalten aufweisen. Die Sollbruchlinien auf der zweiten Seite können sich kreuzen (beispielsweise entsprechend der Ränder der Felder auf der ersten Seite) in Richtung der Reihen und der Spalten.
Eine Linienform (auch: Form) jedes Leiterbahnabschnitts innerhalb des jeweiligen Felds (beispielsweise innerhalb der jeweiligen Rechteckfläche) kann mäanderförmig sein.
Die mindestens eine Platine kann mindestens ein Feld umfassen, innerhalb dem ein elektrothermischer Wandler, vorzugsweise ein Peltier-Element, dazu angeordnet ist, einen Temperaturgradienten zu erzeugen. Der Temperaturgradienten kann parallel zur Platine sein. Beispielsweise kann das Peltier-Element, dazu angeordnet sein, einen Wärmetransport innerhalb der Platine anzutreiben. Alternativ oder ergänzend kann der Temperaturgradienten senkrecht zur Platine sein. Beispielsweise kann das Peltier-Element, dazu angeordnet sein, einen Wärmetransport mit der Umgebung anzutreiben. Indem das Peltier-Element unter Leistungsaufnahme Wärme an die Umgebung transportiert, kann das Peltier-Element als Kühlelement fungieren. Das mindestens eine Feld kann als Kühlstelle bezeichnet werden. Die Einhausung kann ein Gehäuse, eine Verkofferung oder ein Schaltschrank sein.
Die Vorrichtung kann ferner die Einhausung und/oder den Kühlkörper umfassen. Eine Kontur der Platine kann einer innenseitigen Kontur der Einhausung, einem Querschnitt der Einhausung oder einer Wärmekontaktfläche des Kühlkörpers entsprechen.
Nachfolgend werden weitere Merkmale unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur thermischen
Belastung einer Einhausung oder eines Kühlkörpers gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Vorderansicht;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur thermischen
Belastung einer Einhausung oder eines Kühlkörpers gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Rückansicht;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Feldes der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer ersten perspektivischen Ansicht;
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Feldes der Vorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer zweiten perspektivischen Ansicht;
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur thermischen
Belastung einer Einhausung oder eines Kühlkörpers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Vorderansicht; Fig. 6 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur thermischen
Belastung einer Einhausung oder eines Kühlkörpers gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Vorderansicht;
Fig. 7 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur thermischen
Belastung einer Einhausung oder eines Kühlkörpers gemäß einer ersten Variante des ersten Ausführungsbeispiels in einer Vorderansicht;
Fig. 8 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur thermischen
Belastung eines Gehäuses als Beispiel der Einhausung gemäß einer zweiten Variante des ersten Ausführungsbeispiels in einer perspektivischen Ansicht;
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur thermischen
Belastung gemäß einer dritten Variante des ersten Ausführungsbeispiels in einer Vorderansicht; und
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur thermischen Belastung gemäß einer vierten Variante des ersten Ausführungsbeispiels in einer Vorderansicht.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer allgemein mit Bezugszeichen 100 bezeichneten Vorrichtung zur thermischen Belastung einer Einhausung und/oder eines Kühlkörpers. Die Vorrichtung umfasst mindestens eine in der Einhausung oder am Kühlkörper angeordnete oder anordenbare Platine 102, die jeweils mindestens eine Leiterbahn 104 umfasst, und die jeweils mindestens zwei Felder 106 umfasst, innerhalb denen jeweils ein durchgehend elektrisch leitender Leiterbahnabschnitt 108 der mindestens einen Leiterbahn 104 verläuft. Eine Weglänge des Leiterbahnabschnitts 108 innerhalb jedes der mindestens zwei Felder 106 ist größer als eine oder jede Kantenlänge des jeweiligen Feldes 106 oder eine oder jede Diagonale des jeweiligen Feldes 106 oder ein Umfang des jeweiligen Feldes 106. Die Leiterbahnabschnitte 108 sind jeweils dazu ausgebildet, abhängig von einer Bestromung der jeweiligen Leiterbahn 104 die Einhausung und/oder den Kühlkörper thermisch zu belasten.
Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 100 können die Einhausung (beispielsweise ein Gehäuse) oder den Kühlkörper thermisch belasten, vorzugsweise mit einer erfassten oder geregelten Bestromung und/oder einer erfassten oder geregelten Verlustleitung. Die Verlustleistung, welche die Vorrichtung 100 erzeugt, kann Grundlage der thermischen Klassifizierung der Einhausung oder des Kühlkörpers sein, d.h. der Bestimmung der thermischen Kennzahl.
Beispielsweise entspricht die thermische Kennzahl der Verlustleistung, die notwendig ist, um eine bestimmte Temperatur (beispielsweise eine vorgegebene Maximaltemperatur) der Einhausung oder des Kühlkörpers zu erreichen, vorzugsweise bei einer bestimmten Umgebungstemperatur und/oder Einbausituation.
Die thermische Kennzahl kann eine Entscheidungsgrundlage oder ein Auswahlkriterium sein bei der Auswahl eines (beispielsweise möglichst kompakten) Gehäuses für eine gegebene elektronische Schaltung und/oder in einer Konzeptionierungsphase oder zur Elektronikentwicklung der Schaltung.
Die in Fig. 1 schwarz hervorgehebenen Merkmale dienen der Verdeutlichung der Bezeichnung mit Bezugszeichen. Die schwarz hervorgehobenen Merkmale können baugleich sein zu den entsprechenden, mit dünner Linie oder Umrandung gezeigten Merkmalen.
Jeder Leiterbahnabschnitt 108 ist Teil einer Leiterbahn 104. Jeder Leiterbahnabschnitt 108 hat an gegenüberliegenden Enden des jeweiligen Leiterbahnabschnitts 108 jeweils eine Anschlussstelle 122, beispielsweise eine Anschlussfläche oder Löt-Pad. Ist die Anschlussstelle 122 innerhalb der Platine 102, besteht eine elektrisch leitende Verbindung 110 zum benachbarten Leiterbahnabschnitt 108 als Teil derselben Leiterbahn 104. Ist die Anschlussstelle 122 am Rand der Platine 102, ist diese ein Ende 118 der jeweiligen Leiterbahn 104 und/oder zum Anschluss einer elektrisch leitenden Verbindung zur einerweiteren Leiterbahn 104 ausgebildet.
Im in Fig. 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel sind die Felder 106 Rechtecke, die vorzugsweise in Reihen 112 (auch: Zeilen) und Spalten 114 angeordnet sind. Die gezeigte Anzahl der Felder 106, Anzahl der Reihen 112 und/oder Anzahl der Spalten 114 ist nur beispielhaft.
Der in jedem Feld 106 angeordneten Leiterbahnabschnitt 108 ist länger als ein Umfang des Felds 106, beispielsweise mäanderförmig innerhalb der Fläche des jeweiligen Feldes 106. Durch die Länge deckt der Leiterbahnabschnitt 108 das jeweilige Feld 106 gleichmäßig ab für einen in der Fläche homogenen Wärmeeintrag. Ferner vergrößert sich mit der Länge bei gleicher Leiterbahndicke und/oder gleicher Leiterbahnbreite und/oder gleichem Leiterbahnmaterial der Ohm'sche Widerstand R des Leiterbahnabschnitts 108, welcher Grundlage der Verlustleistung Pveriust = R · I2 (d.h. der Leistung des Wärmeeintrags) im Feld 106 bei Bestromung I des jeweiligen Leiterbahnabschnitts 108 ist.
Die Platine 102 kann auch fachsprachlich als "Printed Circuit Board" oder PCB bezeichnet werden. Die Felder 106 können auch als Segmente bezeichnet werden. Da die Leiterbahnabschnitte 108 einen Ohm'schen Widerstand R aufweisen, kann die Platine 102 auch als R-PCB-Segment-Matrix bezeichnet werden. Die Felder 106 sind in Zeilen 112 und Spalten 114 angeordnete lokale Wärmequellen.
Eine (beispielsweise zweidimensionale und/oder geometrische) Form der Leiterbahnabschnitte 108 und/oder eine Größe der Leiterbahnabschnitte 108 kann einheitlich auf der gesamten Platine 102 und/oder für alle Felder 106 sein, wie exemplarisch anhand der Rechteck-Anordnung der Felder 106 im ersten Ausführungsbeispiel gezeigt ist. Dadurch kann die Vorrichtung 100 reproduzierbar und unabhängig von Standort und/oder Hersteller des Gehäuses dieses thermisch belasten zur Bestimmung der thermischen Kennzahl als eine Vergleichsgröße. Optional kann dieselbe Form skaliert zu unterschiedlichen Größen in entsprechend unterschiedlich großen Feldern 106 vorgesehen sein. Beispielsweise sind die Kantenlängen der unterschiedliche großen Felder 106 ein ganzzahliges Vielfaches eines Grundmaßes (auch: kleinster gemeinsamer Nenner). Die Platine 102 kann Felder 106 mit einer Kantenlänge gleich dem Grundmaß umfassen oder nicht.
Die Platine 102 ist auf der Seite, auf welcher die Leiterbahn 104 angeordnet oder aufgebracht ist (auch: erste Seite, Vorderseite oder Oberseite), kreuzungsfrei geritzt (auch: einfachgeritzt) als Sollbruchlinien 124. Auf der anderen Seite (auch: zweite Seite, Rückseite oder Unterseite) weist die Platine 102 Kreuzritze als Sollbruchlinien 124 auf. Fig. 2 zeigt schematisch die zweite Seite des ersten Ausführungsbeispiels. Durch die Sollbruchlinien 124 ist eine Vereinzelung der Platine 102 ermöglicht, vorzugsweise mit der Granularität der Felder 106. Indem Kreuzritze nur auf der zweiten Seite vorgesehen sind, ist die Verbindung 110 innerhalb der Platine 102 ermöglicht ohne die Vereinzelung der Platine 102 einzuschränken.
Jeder Anschluss 122 an jedem Ende 118 jeder Leiterbahn 104 ist dazu ausgebildet, einen elektrischen Leiter zu kontaktieren und vorzugsweise mechanisch zu verbinden, beispielsweise einen Pol eines Stromanschlusses (auch als In- bzw. Out-Anschluss bezeichnet) oder einen Brückenanschluss zu einer anderen Leiterbahn 104 (beispielsweise auf derselben Platine 102 oder auf einerweiteren Platine 102). Der Anschluss 122 kann eine Bohrung und/oder ein Kontakt- oder Löt-Pad umfassen.
Die Verbindung zwischen verschiedenen Leiterbahnen 104 ist allgemein mit Bezugszeichen 116 bezeichnet. Beispiele der Verbindungen 116 sind in den Figuren 6 bis 10 schematisch gezeigt. Der Stromanschluss ist allgemein mit Bezugszeichen 120 bezeichnet. Beispiele des Stromanschlusses 120 sind in den Figuren 6 bis 10 schematisch gezeigt.
Vorzugsweise sind die Spalten 114 und/oder Zeilen 112 auf einem Ritznutzenrand der Platine 102 beschriftet, beispielsweise jeweils fortlaufend nummeriert.
Die vorzugsweise sich entlang einer linearen Richtung erstreckende Anordnung der Leiterbahnabschnitte 104, die zur selben Leiterbahn 104 gehören, kann auch als eine Achse (oder im ersten Ausführungsbeispiel als Zeile 112) bezeichnet werden. Indem die Leiterbahn 104 an den Verbindungen 110 zwischen ihren Leiterbahnabschnitten 108 durchkontaktiert ist, können elektrische Brücken an diesen Anschlüssen 122 innerhalb der Platine 102 entfallen.
Die Felder 106 sind vorzugsweise quadratisch und/oder n-zählig rotationssymmetrisch, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 3 ist (beispielsweise 4-zählig rotationssymmetrisch). Die n-zählige Rotationssymmetrie ist vorteilhaft bei der Anordnung (d.h. Platzierung) der mindestens einen Platine 102 in der Einhausung oder am Kühlkörper. Beispielsweise können zwei oder mehr Platinen 102 mit zueinander um 360°/n (und/oder 2-360°/n, und/oder ..., und/oder (n-1)-360°/n) gedrehten Leiterbahnabschnitten 108 (d.h. hinsichtlich der Form der Leiterbahnabschnitten 108 gedrehten Leiterbahnabschnitten 108) relativ zueinander angeordnet sein, beispielsweise über die Verbindungen 116, und/oder in der Einhausung oder am Kühlkörper angeordnet sein.
Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 100 können aufgrund der Felder 106 und der entlang der Umrandung der Felder (beispielsweise auf der ersten Seite und/oder auf der zweiten Seite) verlaufenden Sollbruchlinien 124 feingliedrig, skalierbar, variierbar, homogen, teilbar und/oder verteilbar (beispielsweise hinsichtlich der Anordnung der Felder 106 und damit der Wärmequellen) sein. Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 100 können flach sein und somit einen geringen Konvektionswiderstand aufweisen.
Jedes Feld 106 und/oder jeder Leiterbahnabschnitt 108 kann dazu ausgebildet sein, Wärme (beispielsweise Abwärme der elektrischen Stromleitung) zu erzeugen bei der Bestromung, vorzugsweise durch jeden Leiterbahnabschnitt 108 als Ohm'schen Widerstand (beispielsweise aus Kupfer und/oder in Form eines Mäanders) und/oder durch mindestens ein Bauelement (beispielsweise einen elektrischen Widerstand).
Die Ausführungsbeispiele der Vorrichtung 100 können anwendbar sein als Wärmequelle zur Ermittlung von thermischen Kennzahlen. Vorzugsweise kann eine Verlustleistung (beispielsweise Pveriust [W]) und/oder eine Abwärme- Leitfähigkeit (beispielsweise Pveriust je Temperaturgradient [W/K]) mittels der Vorrichtung 100 als thermische Kennzahl bestimmbar sein, beispielsweise die thermische Kennzahl eines Gehäuses als Einhausung.
Alternativ oder ergänzend kann ein thermischer Widerstand Rth [K/W] als thermische Kennzahl bestimmbar sein. Der thermische Widerstand kann als Kennzahl eines Elektronikgehäuse, eines Kühlkörpers, einer Kombination von Elektronikgehäuse und mindestens einem Kühlkörper, eines Schaltkastens und/oder eines Schaltschranks (als Beispiele einer Einhausung und/oder eines Kühlkörpers) mittels der Vorrichtung bestimmbar sein.
Jedes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 kann eine Regelungseinheit (oder kurz: Regelung) und mindestens einen Temperatursensor umfassen. Beispielsweise erfasst ein erster Temperatursensor die Temperatur der Einhausung oder des Kühlkörpers. Ein zweiter Temperatursensor kann die Temperatur einer Umgebung außerhalb der Einhausung oder des Kühlkörpers erfassen. Die Regelung kann dazu ausgebildet sein, einen Strom am Stromanschluss 120 in Abhängigkeit von der erfassten Temperatur der Einhausung oder des Kühlkörpers zu regeln, vorzugsweise zum Erreichen (beispielsweise in einem stationären Zustand) einer Soll-Temperatur der Einhausung oder des Kühlkörpers (beispielsweise einer Soll-Temperatur von 100 °C). Die Soll-Temperatur kann die Maximaltemperatur der Einhausung oder des Kühlkörpers sein.
Alternativ oder ergänzend kann jedes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 eine Bestimmungseinheit umfassen. Die Bestimmungseinheit kann dazu ausgebildet sein, die zum Erreichen der Soll-Temperatur notwendige Verlustleistung als Funktion der Umgebungstemperatur zu bestimmen. Die Verlustleistung als Kennwert kann in einem Temperaturbereich der Umgebungstemperatur bestimmt werden, beispielsweise zwischen 20 °C und 100 °C oder zwischen einer normierten Raumtemperatur und der Soll- Temperatur der Einhausung, bei welcher die Verlustleistung per Definition Null ist. Alternativ oder ergänzend kann mittels Ausgleichsrechnung (beispielsweise mittels linearer Regression) eine (beispielsweise negative) Steigung der Verlustleistung als Funktion der Umgebungstemperatur bestimmt werden. Die Steigung (vorzugsweise ohne das negative Vorzeichen) kann dem thermischen Kennwert entsprechen.
Die Figuren 3 und 4 zeigen ein Ausführungsbeispiel eines der Felder 106 der Vorrichtung 100, beispielsweise gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Bezugszeichen, die mit jenen anderer Ausführungsbeispiele oder anderer Figuren übereinstimmen, können austauchbare oder übereinstimmende Merkmale bezeichnen.
Das in den Figuren 3 und 4 gezeigte Feld 106 kann durch Flerausbrechen entlang der Sollbruchlinien 124 aus der mindestens einen Platine 102 der Vorrichtung 100 als Nutzen entstanden sein. Alternativ kann das Feld 106 in der Vorrichtung 100 als eine einzelne Platine 102, beispielsweise als Flotspot 134, über Verbindungen 116 bestromt oder bestrombar sein. Die Fig. 5 zeigt eine Anordnung der Felder 106 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Felder 106 sind Dreiecke. Eine Parkettierung der Platine 102 in die Felder 106 ist platonisch oder regulär.
Fig. 6 zeigt eine Anordnung der Felder 106 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die Felder 106 sind Sechsecke. Die Parkettierung der Platine 102 ist platonisch oder regulär.
Die Achse entlang der die Leiterbahnelemente 106 derselben Leiterbahn 104 angeordnet sind kann diagonal auf der Platin verlaufen.
Ferner zeigt das dritte Ausführungsbeispiel ein Stromkreisnetzwerk 130, das in jedem Ausführungsbeispiel entsprechend realisierbar sein kann, bei dem ein Anteil der Gesamtstromstärke des Stromanschlusses 120 durch einen Leiterbahnabschnitt 108 zur Bildung einer Heißstelle 134 größer ist als der Anteil der Gesamtstromstärke durch die Warmstellen 132 der anderen Leiterbahnabschnitte 108. Vorzugsweise sind die Warmstellen 132 und Heißstellen 134 zueinander parallel geschaltet, wobei eine Anzahl der Leiterbahnabschnitte 108 als Warmstellen 132 (und damit ein Widerstand der entsprechenden Leiterbahn 104) größer ist als eine Anzahl des oder der Leiterbahnabschnitte 108 als Heißstelle oder Heißstellen 134.
Die Verlustleistung kann (aus Sicht des Wärmeeintrags) auch als Heizleistung bezeichnet werden.
Der Leiterbahnabschnitt 108 kann ein Beispiel für ein Heizelement 108 sein. Optional umfasst mindestens eines der Felder 106 ein Kühlelement, beispielsweise anstelle der Heizelemente 108. Mit anderen Worten, das Heizelement mindestens eines Felds 106 kann eine negative Abwärme erzeugen. Optional umfasst mindestens eines der Felder 106 (beispielsweise statt einem Heizelement oder einer Wärmequelle) eine negative Wärmequelle, d.h. eine Wärmesenke. Beispielsweise kann zumindest in einzelnen Feldern 106 die Offenbarung einer Wärmequelle durch eine Wärmesenke realisiert sein. Ebenso kann die "Abwärme" eine negative "Abwärme" umfassen. Beispielsweise kann die Erzeugung von Abwärme durch eine Ableitung von Wärme (vorzugsweise aus dem Gehäuse hinaus) oder eine (beispielsweise teilweise) Umsetzung von Wärme in eine andere Energieform (beispielsweise in Energie mit niedrigerer Entropie als die Wärme oder in athermische elektromagnetische Strahlung, Licht oder elektrischen Strom, vorzugsweise mittels des Seebeck- Effekts) realisiert sein.
Jedes Ausführungsbeispiel kann ergänzend Bereiche der Platine 102 umfassen, bei denen mindestens ein Heizelement 108 als Heißstelle 134 im Vergleich zu dem mindestens einen weiteren Heizelement 108 als Warmstelle 132 anders (vorzugsweise stärker) bestromt ist, um eine andere (vorzugsweise größere) Heizleistung zu erreichen. So ist es möglich, Heißstellen 134 (auch: Hotspots) der einzusetzenden Schaltung zu simulieren, d.h. , mittels der Vorrichtung 100 real nachzuahmen.
Ferner kann die Heizleistung der Heizelemente 108 mittels der Regelung geregelt sein. Beispielsweise kann die Heizleistung zeitabhängig sein, vorzugsweise um einen Thermostress zu erzeugen. Dadurch können Temperaturgradienten oder damit verbundene mechanische Spannungen im Gehäuse oder Kühlkörper geprüft werden.
Optional umfasst mindestens eines der Felder 106 ein Kühlelement, beispielsweise anstelle der Heizelemente 108. Das oder die Kühlelemente können an der Leiterplatte 102 angeordnet und/oder zur Versorgung mit Strom angeschlossen sein. Das Kühlelement oder jedes der Kühlelemente kann beispielsweise ein Peltier-Elemente umfassen.
Ferner kann ein jedes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 100 dazu ausgebildet sein, ein Elektronikgehäuse mit Kühlkörper thermisch zu belasten.
Beispielsweise können eine oder mehrere Platinen 102 der Vorrichtung 100 im Gehäuse parallel angeordnet sein. An einer oder beiden Stirnseiten der Platinen 102 (beispielsweise an einem Rand der parallelen Platinen 102) können die Kühlkörper angeordnet sein. Die Kühlkörper können an einer von der Platine 102 oder den Platinen 102 abgewandten Außenseite Lamellen umfassen. Der Kühlkörper kann oder die Kühlkörper können sich senkrecht zu einer Ebene der Platinen 102 erstrecken.
Die Vorrichtung 100 kann als Matrix (d.h. mit den Feldern 106 in Reihen und Spalten) vorliegen. Aus dieser Matrix kann mittels der Sollbruchlinien 124 eine für die Einhausung (beispielsweise das Gehäuse) oder den Kühlkörper angepasste Form oder vorgesehene Form (fachsprachlich auch als "PCB Outline" bezeichnet) herausgebrochen werden. Das resultierende Ausführungsbeispiel kann spezifisch und/oder in größtmöglicher Verbindung oder Anzahl der Felder 106 (auch: Segmentverbindung) in einen Querschnitt des jeweiligen Gehäuses passen und/oder anordenbar sein. Optional können mehrere Platinen (die vorzugsweise jeweils aus einer Matrix herausgebrochen sind oder jeweils durch Herausbrechen geformt sind) elektrisch in Reihe gebrückt (beispielsweise mit Brücken 116). Sodann die thermische Kennzahl bestimmt werden.
Die Figuren 7 bis 10 zeigen Varianten des ersten Ausführungsbeispiels, die jeweils gebrückt sind und/oder durch Herausbrechen einzelner Reihen 112, einzelner Spalten 114 und/oder einzelner Felder 106 geformt sind. Vorzugsweise werden nur so viele Felder 106 herausgebrochen, bis die Platine 102 in das Gehäuse passt, also den Querschnitt vollständig oder mit der Granularität der Felder 106 maximal ausfüllt.
Die Figuren 7 und 8 zeigen erste und zweite Varianten des ersten Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 100. Ist die Vorrichtung 100 zur thermischen Belastung eines Gehäuses 200 als Beispiel der Einhausung im Gehäuse 200 angeordnet oder anordenbar. Der Stromanschluss 120 ist von außerhalb des Gehäuses 200 zugänglich, beispielsweise gespeist von der Regelung.
Jedes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung ist vorzugsweise zur Bestimmung des thermischen Kennwerts (fachsprachlich auch als Benchmark bezeichnet) eines Kühlkörper ausgebildet. Der thermische Kennwert kann die Eignung des Kühlkörpers 300 für den Anwendungszweck (d.h. eine Schaltung entsprechender Wärmelast) prüfen.
Die Figuren 9 und 10 zeigen Varianten des ersten Ausführungsbeispiels, die mit der zweiten Seite an einem Kühlkörper 300 zum Wärmetransport anliegen oder in Anlage bringbar sind.
In Varianten jedes Ausführungsbeispiels der Vorrichtung 100 kann die erste Seite an einem Kühlkörper 300 zum Wärmetransport anliegen oder in Anlage bringbar sind. Dadurch kann eine Wärmeleitfähigkeit des Systems aus Vorrichtung 100 und Kühlkörper verbessert sein.
Beispielsweise ist zwischen der ersten Seite und dem Kühlkörper 300 ein Wärmeleitmaterial (fachsprachlich auch "Thermal Interface Material" oder TIM, beispielsweise eine Wärmeleitpaste) angeordnet, vorzugsweise vollflächig, zur Wärmeleitung zwischen den Leiterbahnabschnitten 108 und der ersten Seite und/oder zur stoffschlüssigen Verbindung zwischen der ersten Seite und dem Kühlkörper 300.
Das Wärmeleitmaterial kann elektrisch isolierend sein. Das Wärmeleitmaterial kann die Leiterbahnen 104, vorzugsweise die Leiterbahnabschnitten 108 und/oder die Anschlussstellen 122 und/oder die leitenden Verbindungen 110 zwischen aneinandergrenzenden Leiterbahnabschnitten 108, der ersten Seite vom Kühlkörper räumlich beabstanden. In jedem Ausführungsbeispiel können die Leiterbahnen 104, vorzugsweise die Leiterbahnabschnitten 108 und/oder die Anschlussstellen 122 und/oder die leitenden Verbindungen 110 zwischen aneinandergrenzenden Leiterbahnabschnitten 108, auf der ersten Seite oberflächlich elektrisch isoliert sein und/oder mit einem elektrischen isolierenden Material (beispielsweise einem Schutzlack) überschichtet und/oder (vorzugsweise in Sandwich-Bauweise) innerhalb der Platine (102) angeordnet sein.
Durch das Herausbrechen entlang der Sollbruchlinien 124 können die Varianten unterschiedlicher Größe mit (vorzugsweise hinsichtlich Kantenlänge der Felder 106 und/oder Form der Leiterbahnabschnitte 108) einheitlichen Feldern 106 und/oder Leiterbahnabschnitten 108 gebildet sein. Die Größe ist dabei an den thermisch zu belastenden Kühlkörper 300 angepasst.
Das Prinzip der Einheitlichkeit der Form des Leiterbahnabschnitts 108 zur Bestimmung vergleichbarer thermischer Kennwerte kann auch auf unterschiedlich große Gehäuse angewandt werden.
Die Leiterplatte 102 ist mit Leiterbahnabschnitten 108 als Heizelemente versehen, die miteinander (beim Bezugszeichen 110) elektrisch verbunden sind. Die Anordnung der Felder 106 und/oder die Verbindung 110 kann zeilen- und/oder spaltenweise erfolgen.
In einem ersten Ansatz kann in jedem Ausführungsbeispiel am Ende jeder Zeile 112 eine elektrische Verbindung 116 zur nächsten Zeile 112 sein, so dass das letzte Heizelemente 108 einer Zeile 112 mit dem ersten Heizelement 108 der nächsten Zeile verbunden ist.
In einem zweiten Ansatz kann in jedem Ausführungsbeispiel die Verbindungen 110 und/oder die Verbindung 116 Leiterbrücken (kurz: Brücken) umfassen oder durch diese realisiert sein. Eine oder jede der Leiterbrücken kann durch ein Kabel gesetzt sein und/oder in der jeweiligen Platine 102 der Vorrichtung 100 (beispielsweise in einem Leiterplattennutzen) vorgesehen sein. Optional kann jedes Feld 106 mehr als 2 Verbindungen 110 umfassen, die wahlweise und/oder nach Bedarf durchtrennbar sind. Ferner können der erste Ansatz und der zweite Ansatz in einer Vorrichtung 100 kombiniert sein. Beispielsweise können für verschiedene Verbindungen 110 und/oder verschiedene Verbindungen 116 jeweils der erste Ansatz und der zweite Ansatz umgesetzt sein. Obwohl die Erfindung in Bezug auf exemplarische Ausführungsbeispiele beschrieben worden ist, ist es für einen Fachmann ersichtlich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente als Ersatz verwendet werden können. Ferner können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Anwendung der Vorrichtung oder ein bestimmtes Material an die Lehre der Erfindung anzupassen. Folglich ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfasst alle Ausführungsbeispiele, die in den Bereich der beigefügten Patentansprüche fallen.
Bezugszeichenliste
Vorrichtung 100
Platine 102 Leiterbahn 104
Feld 106
Leiterbahnabschnitt, vorzugsweise Heizelement 108
Leitende Verbindung zwischen Leiterbahnabschnitten 110
Reihe von Feldern 112 Spalte von Feldern 114
Leitende Verbindung zwischen Leiterbahnen, vorzugsweise Brücken 116
Ende der Leiterbahn 118
Stromanschluss oder Stromquelle 120
Anschlussstelle 122 Sollbruchlinie 124
Bruchkante 126
Stromkreisnetzwerk 130
Warmstelle 132
Heißstelle oder Hotspot 134 Einhausung 200
Kühlkörper 300

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (100) zur thermischen Belastung einer Einhausung (200) und/oder eines Kühlkörpers (300), umfassend: mindestens eine in der Einhausung (200) oder am Kühlkörper (300) angeordnete oder anordenbare Platine (102), die jeweils mindestens eine Leiterbahn (104) umfasst, und die jeweils mindestens zwei Felder (106) umfasst, innerhalb denen jeweils ein durchgehend elektrisch leitender Leiterbahnabschnitt (108) der mindestens einen Leiterbahn (104) verläuft, wobei eine Weglänge des Leiterbahnabschnitts (108) innerhalb jedes der mindestens zwei Felder (106) größer ist als eine oder jede Kantenlänge des jeweiligen Feldes (106) oder eine oder jede Diagonale des jeweiligen Feldes (106) oder ein Umfang des jeweiligen Feldes (106), und wobei die Leiterbahnabschnitte (108) jeweils dazu ausgebildet sind, abhängig von einer Bestromung der jeweiligen Leiterbahn (104) die Einhausung (200) und/oder den Kühlkörper (300) thermisch zu belasten.
2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 , wobei jeder Leiterbahnabschnitt (108) ein Ohm’scher Leiter ist.
3. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Leiterbahnabschnitt (108) jedes der mindestens zwei Felder (106) der mindestens einen Platine (102) mit dem Leiterbahnabschnitt (108) mindestens eines an das jeweilige Feld angrenzenden Feldes derselben Platine (102) innerhalb der Platine (102) elektrisch leitend verbunden (110) ist.
4. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zur selben Leiterbahn (104) der mindestens einen Leiterbahn (104) gehörenden Leiterbahnabschnitte (108) und/oder die innerhalb der Platine (102) miteinander elektrisch leitend verbundenen Leiterbahnabschnitte (108) in Reihe geschaltet sind und/oder die jeweilige Leiterbahn (104) bilden.
5. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die mindestens eine Platine (102) mehrere Leiterbahnen (104) umfasst.
6. Vorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei die Felder (106) in Reihen (112) und Spalten (114) auf der jeweiligen Platine (102) angeordnet sind und jede Reihe oder jede Spalte eine der Leiterbahnen (104) umfasst.
7. Vorrichtung (100) nach Anspruch 5 oder 6, ferner umfassend: mindestens eine elektrisch leitende Verbindung (116), vorzugsweise Verdrahtung oder Überbrückung, zwischen Enden (118) verschiedener Leiterbahnen (104) derselben Platine (102), vorzugsweise auf derselben Platine (102) benachbarter Leiterbahnen (104).
8. Vorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei die verschiedenen Leiterbahnen (104) derselben Platine (102) über die elektrisch leitende Verbindung (116) in Reihe geschaltet und/oder parallelgeschaltet sind, vorzugsweise in einem Stromkreisnetzwerk (130).
9. Vorrichtung (100) nach Anspruch 8, wobei das Stromkreisnetzwerk (130) eine ungleiche Bestromung (132, 134) der einzelnen Leiterbahnabschnitte (108) bestimmt, vorzugsweise ein Verhältnis unterschiedlicher Stromstärken durch die jeweiligen Leiterbahnabschnitte (108) und/oder eine inhomogene Verlustleistung oder Leistungsdichte verschiedener Leiterbahnabschnitte (108).
10. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die mindestens eine elektrisch leitende Verbindung jeweils zwei innerhalb der Platine (102) unverbundene Enden der Leiterbahnabschnitte (108) oder der Leiterbahnen (104) verbindet.
11. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Felder (106): jeweils umlaufend begrenzt sind; und/oder Polygone, vorzugsweise regelmäßige Polygone, Sechsecke, Rechtecke, Quadrate oder Dreiecke, sind; und/oder
Elementarzellen eines periodischen Gitters auf der Platine (102); und/oder zueinander parallel ausgerichtete Kanten aufweisen.
12. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Felder (106) Kacheln einer Parkettierung einer ersten Seite der Platine (102) sind, vorzugsweise einer Platonischen Parkettierung oder einer demiregulären Parkettierung oder einer Archimedischen Parkettierung.
13. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei Kantenlängen zueinander paralleler Kanten verschiedener Felder (106) kommensurabel sind.
14. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Felder (106) Rechteckflächen sind und eine Linienform verschiedener Felder (106) zueinander um 90°, 180° oder 270° gedreht ist.
15. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei jeder Leiterbahnabschnitt (108) innerhalb der jeweiligen Rechteckfläche verzweigungsfrei und/oder kreuzungsfrei ist und/oder in einer Lage der Platine (102) verläuft.
16. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, ferner umfassend: eine Stromquelle (120), die zur Bestromung der mindestens einen Leiterbahn (104) ausgebildet ist.
17. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei eine oder jede der mindestens einen Platine (102) jeweils eine erste Seite und eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite aufweist, und wobei die erste Seite die mindestens zwei Felder (106) umfasst und wobei die zweite Seite an der Einhausung (200) oder an dem Kühlkörper (300) anliegt oder in Anlage bringbar ist.
18. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, ferner umfassend: einen Temperatursensor, die dazu ausgebildet ist, eine Temperatur der Einhausung (200) oder des Kühlkörpers (300) zu erfassen; und eine Regeleinheit, die dazu ausgebildet ist, die Bestromung der mindestens einen Leiterbahn (104) abhängig von einer vom Temperatursensor erfassten Temperatur zu regeln, vorzugsweise eine Leistungsaufnahme der Bestromung als Funktion der Temperatur zu speichern.
19. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, wobei die Felder (106) in Reihen und Spalten auf der jeweiligen Platine (102) angeordnet sind, optional wobei eine Anzahl der Felder (106) in mindestens zwei Spalten und/oder mindestens zwei Reihen voneinander verschieden ist.
20. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 19, wobei jeder Leiterbahnabschnitt (108) jeweils zwei Anschlussstellen (122), vorzugsweise Kontaktflächen und/oder Lötpunkte, an gegenüberliegenden Rändern der jeweiligen Rechteckfläche umfasst.
21. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, wobei eine Linienform der Leiterbahnabschnitte (108) in den allen oder mindestens zwei Feldern (106) übereinstimmt.
22. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, wobei die Felder (106) unterschiedliche Größen aufweisen und eine Linienform der Leiterbahnabschnitte (108) in den jeweiligen Feldern (106) entsprechend der Größe der jeweiligen Rechteckfläche skaliert ist.
23. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wobei die Felder (106) von Sollbruchlinien (124) der jeweiligen Platine (102) berandet sind.
24. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, wobei auf einer ersten Seite der mindestens einen Platine (102) die Felder (106) in Reihen und Spalten angeordnet sind, und die erste Seite der jeweiligen Platine (102) kreuzungsfreie Sollbruchlinien entlang Ränder der Felder (106) in Richtung der Reihen, vorzugsweise nicht in Richtung der Spalten, aufweist, und wobei eine der ersten Seite gegenüberliegende zweite Seite der jeweiligen Platine (102) sich kreuzende Sollbruchlinien entlang der Ränder der Felder (106) auf der ersten Seite in Richtung der Reihen und/oder der Spalten aufweist.
25. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 24, wobei eine Linienform jedes Leiterbahnabschnitts (108) innerhalb des jeweiligen Feldes (106) mäanderförmig ist.
26. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 25, wobei die mindestens eine Platine (102) mindestens ein Feld umfasst, innerhalb dem ein elektrothermischer Wandler, vorzugsweise ein Peltier- Element, dazu angeordnet ist, einen Temperaturgradienten zu erzeugen.
27. Vorrichtung (100) nach Anspruch 26, wobei der Temperaturgradienten parallel zur Platine (102) ist und einen Wärmetransport innerhalb der Platine (102) anzutreiben vermag, oder wobei der Temperaturgradienten senkrecht zur Platine (102) ist und einen Wärmetransport mit der Umgebung anzutreiben vermag.
28. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 27, wobei die Einhausung (200) ein Gehäuse, eine Verkofferung oder ein Schaltschrank ist.
29. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 28, ferner die Einhausung (200) oder den Kühlkörper (300) umfassend, wobei eine Kontur der Platine (102) einer innenseitigen Kontur der Einhausung (200), einem Querschnitt der Einhausung (200) oder einer Wärmekontaktfläche des Kühlkörpers (300) entspricht.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1145882A (en) * 1966-10-14 1969-03-19 Sanders Associates Inc Electrical resistance heating articles
US5381510A (en) * 1991-03-15 1995-01-10 In-Touch Products Co. In-line fluid heating apparatus with gradation of heat energy from inlet to outlet
WO2009107209A1 (ja) * 2008-02-27 2009-09-03 株式会社渕上ミクロ ヒータ装置及び測定装置並びに熱伝導率推定方法
WO2009117408A1 (en) * 2008-03-18 2009-09-24 Watlow Electric Manufacturing Company Layered heater system with honeycomb core structure
RU2012139451A (ru) * 2010-03-16 2014-04-27 Баркей Гмбх Унд Ко. Кг Устройство для нагревания движущихся текучих сред, а также способ его изготовления
DE102011051031A1 (de) * 2010-09-09 2012-03-15 Saint-Gobain Glass France Transparente Scheibe mit Heizbeschichtung
DE112017005328T5 (de) * 2016-10-21 2019-08-01 Med-Tech Inc. Erwärmungsvorrichtung und Infusionssystem
DE102017001461A1 (de) * 2017-02-08 2018-08-09 Gebr. Krallmann Gmbh Heiz- und/oder Kühlvorrichtung für einen Festkörper oder einen Fluidstrom
EP3852505B1 (de) * 2020-01-17 2023-12-06 Aptiv Technologies Limited Elektronische steuereinheit
CN116235378A (zh) * 2020-06-11 2023-06-06 恩文特服务有限责任公司 用于控制数字断路器的系统和方法
WO2022031791A1 (en) * 2020-08-04 2022-02-10 Micropen Technologies Corporation Fluid conduit assemblies and fluid transport systems

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