[发明专利]一种点阵式热源模拟装置

说明书

本发明公开了一种点阵式热源模拟装置，主要用以模拟电子元器件的发热状况，从而低成本地实现对特定目标散热器散热性能的评价。该装置由若干阵列小单元组成，每个单元为独立的热源模拟装置，由外壳、陶瓷保护壳、隔热材料、导热铜块(接地处理)、加热棒、耐高温隔热无机胶、热电偶、功率控制模块等部分组成，每个单元可独立或嵌入不锈钢收纳格栅形成阵列组合式工作。本发明可根据需要模拟发热元器件顶部发热面形状与热功率特点，由功率控制电源对点阵式热源模拟装置进行单独或并联加热，导热铜块内部嵌入的热电偶实时采集铜块温度，并闭环反馈至功率控制模块，实现对目标散热器性能指标的高效率、低成本检测。

技术领域

本发明公开了一种模拟热源发热并藉此评估散热器散热性能的点阵式热源模拟装置，属于热源模拟及散热器性能评估技术领域。

背景技术

随着科技的迅速发展，在电子高性能芯片、大型雷达、高端服务器等领域，电子元器件的功率密度逐渐增长，但随之而来的器件温度升高和热量堆积对各类设备的性能稳定和使用寿命产生了很大的负面影响，因此，如何在有限空间内实现高效的散热成为制约高性能、高集成电子设备发展的瓶颈。

高功率电子设备工作时，其释放的热量主要通过热传导从封装体内部传递到外部，之后通过外置散热器装置进行风冷或者液冷处理。这个过程中如何对散热器散热性能评估成为了重中之重的问题。目前，对于散热器散热性能评估主要采用模拟热源的方式，主要原因有三：1)直接采用价格贵重的功率器件在超载情况下容易发生损坏，成本高；2)采用实际功率器件作为发热源所需的测试线路较为复杂，实现难度高；3)功率器件的真实发热量比较难以确定。

在现有技术中，通常采用电阻式加热器作为功率器件的热源模拟装置，这种方法具有发热功率可控，供电电路简单、使用寿命长和成本低等优点；常见的电阻式加热器是以金属为载体并在金属内部嵌入加热电阻而组成，但其为立体热源，除了与散热器接触的工作面外，金属其它的侧面也会产生不容忽视的热散失，这往往难以评价由加热器传至散热器的真实热量。同时，该类热源模拟装置加热器体积较大，使得加热器发热分布不均匀，产生的效果与实际功率器件的发热分布差距较大，导致测量精度的不准确，从而影响散热器散热性能评估结果的准确性。此外，现有其它热源模拟系统自成一体，不可调节使用形状及其功率，不能满足多种热源模拟需求，适用性较差。

专利CN211406307U公开了一种高温模拟热源，其发热体位于密闭空腔的内部且紧贴导热体上顶面，隔热体包覆导热体侧壁和发热体，并减少了模块的体积，明显改善其热源热量分布不均匀的问题，但是该系统没有装配热电偶，没有考虑到高温模拟热源在实际工作中的温度反馈情况以及可控性；专利CN212321493U公开了一种模拟热源，其导热体开设有导热孔，加热体设置于导热孔内且形状与导热孔适配，导热孔包括圆孔和与圆孔底面贯通连接的扩热孔，同时也配备了模拟过程中的控制以及信息采集系统，但是该方法整体自成一体，不可实现区域化、局部化使用，不能满足复杂离散发热面应用场景需求，待进一步完善。

发明内容

发明要解决的技术问题

为解决现有技术中模拟热源发热分布不均，发热面形状单一、缺乏离散化模拟实际热源的条件、发热功率测量精度低等问题，本发明提供一种用于散热器性能评价的点阵式热源模拟装置。

技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种点阵式热源模拟装置，由加热单元、收纳格栅以及功率控制模块组成，加热单元为多个并呈点阵分布，位于收纳格栅中；加热单元包括加热棒、导热铜块、热电偶、地线、陶瓷保护壳、外壳，导热铜块底部开孔，加热棒无缝隙的插入到位于导热铜块底部开孔内，热电偶与地线固定于导热铜块底部孔内，导热铜块顶部暴露，外部四个侧面涂覆有耐高温隔热材料，底部出线面封装有耐高温隔热无机胶；陶瓷保护壳包裹于导热铜块所涂覆的隔热材料外侧，外壳包裹于陶瓷保护壳外部；功率控制模块与各个加热单元的加热棒以及热电偶连接。