本發(fā)明涉及無(wú)線通信技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種熱評(píng)估系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

在無(wú)線電通信研究領(lǐng)域，由于大功率發(fā)射電路設(shè)計(jì)所帶來(lái)的散熱問(wèn)題，一直是困擾設(shè)計(jì)人員的一個(gè)難題，尤其是機(jī)載通信產(chǎn)品領(lǐng)域，這個(gè)問(wèn)題顯得特別突出。

對(duì)于此類問(wèn)題，在以往的散熱設(shè)計(jì)思路中，由于結(jié)構(gòu)尺寸方面的要求較為寬松，因此可以采取粗放式的散熱設(shè)計(jì)方案，即散熱器的結(jié)構(gòu)尺寸遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于熱源的散熱需求。這種方式對(duì)熱源的識(shí)別與分析，散熱器的計(jì)算與論證以及散熱效果的評(píng)估等方面的要求都不太高，所以，根據(jù)一般經(jīng)驗(yàn)或者常識(shí)就可能使問(wèn)題得到解決。但是，隨著產(chǎn)品向高集成度和小型化發(fā)展，產(chǎn)品所面臨的體積和重量要求越來(lái)越高，在這種情況下，傳統(tǒng)粗放式的散熱設(shè)計(jì)理念勢(shì)必遭遇挑戰(zhàn)，并且很可能陷入兩難境地:滿足了散熱要求，就無(wú)法滿足體積或者重量的要求；而滿足了體積和重量要求又無(wú)法滿足散熱要求；或者，在散熱要求與體積、重量指標(biāo)之間反復(fù)進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，從而導(dǎo)致研制成本大幅度增加，以及研制周期嚴(yán)重拖延。

對(duì)于上述問(wèn)題，其根本矛盾在于熱功率與散熱器之間的平衡與匹配關(guān)系，而要解決這一矛盾，就必須先解決以下三個(gè)方面的問(wèn)題:

第一,識(shí)別熱源及熱傳輸路徑溫差；

第二,清楚散熱器材料導(dǎo)熱系數(shù)；

第三,掌握散熱功率與散熱器重量和結(jié)構(gòu)尺寸、材料導(dǎo)熱系數(shù)，以及環(huán)境溫度之間的函數(shù)關(guān)系。

但是，憑借傳統(tǒng)的熱設(shè)計(jì)理念和工程手段，根本無(wú)法解決，或者無(wú)法系統(tǒng)地解決上述三個(gè)方面的問(wèn)題，因此也就不能有效解決散熱設(shè)計(jì)所面臨的根本矛盾。這正是傳統(tǒng)熱設(shè)計(jì)理念所存在的最大瓶頸。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供了一種熱評(píng)估系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明公開(kāi)了一種熱評(píng)估系統(tǒng)，具體包括：

熱評(píng)估板，具有三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B，所述三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B相同，所述三端穩(wěn)壓管A安裝了散熱器，所述熱評(píng)估板用于檢測(cè)三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B的工作電流、工作電壓和工作溫度以及檢測(cè)環(huán)境溫度，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者單片機(jī)；

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者單片機(jī)，用于處理熱評(píng)估板發(fā)送的數(shù)據(jù)，建立熱評(píng)估工程函數(shù)；

接口板，用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者單片機(jī)和熱評(píng)估板之間的數(shù)據(jù)傳輸和電平轉(zhuǎn)換。

進(jìn)一步的，所述熱評(píng)估板包括熱評(píng)估電路A、熱評(píng)估電路B和測(cè)試接口，所述熱評(píng)估電路A包括數(shù)字溫度傳感器A、三端穩(wěn)壓管A、電流檢測(cè)電路A、電壓檢測(cè)電路A、A/D轉(zhuǎn)換器AA和A/D轉(zhuǎn)換器AB，所述數(shù)字溫度傳感器A連接三端穩(wěn)壓管A，所述三端穩(wěn)壓管A分別連接了電流檢測(cè)電路A和電壓檢測(cè)電路A，所述電流檢測(cè)電路A連接了A/D轉(zhuǎn)換器AA，所述電壓檢測(cè)電路A連接了A/D轉(zhuǎn)換器AB；所述熱評(píng)估電路B包括數(shù)字溫度傳感器B、三端穩(wěn)壓管B、電流檢測(cè)電路B、電壓檢測(cè)電路B、A/D轉(zhuǎn)換器BA和A/D轉(zhuǎn)換器BB，所述數(shù)字溫度傳感器B連接三端穩(wěn)壓管B，所述三端穩(wěn)壓管B分別連接了電流檢測(cè)電路B和電壓檢測(cè)電路B，所述電流檢測(cè)電路B連接了A/D轉(zhuǎn)換器BA，所述電壓檢測(cè)電路B連接了A/D轉(zhuǎn)換器BB；所述A/D轉(zhuǎn)換器AA、A/D轉(zhuǎn)換器AB、A/D轉(zhuǎn)換器BA和A/D轉(zhuǎn)換器BB均連接測(cè)試接口；工作狀態(tài)時(shí)調(diào)節(jié)三端穩(wěn)壓管A的功率輸出幅度，使得三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B的工作溫度相同。

進(jìn)一步的，所述測(cè)試接口包括分別連接A/D轉(zhuǎn)換器AA、A/D轉(zhuǎn)換器AB、A/D轉(zhuǎn)換器BA和A/D轉(zhuǎn)換器BB的電流數(shù)據(jù)接口A、電壓數(shù)據(jù)接口A、電流數(shù)據(jù)接口B和電壓數(shù)據(jù)接口B。

進(jìn)一步的，所述熱評(píng)估板還包括與數(shù)字溫度傳感器A和數(shù)字溫度傳感器B并聯(lián)的溫度傳感器C，用于檢測(cè)環(huán)境溫度。

進(jìn)一步的，所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者單片機(jī)建立的熱評(píng)估工程函數(shù)為：其中P為熱功率，單位為W；S為散熱器表面積，單位為cm²；M為散熱器重量，單位為g；T₀為環(huán)境溫度,單位為℃；T₁為工作溫度，單位為℃；λ—導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/(m·℃)；δ為工程修正參數(shù)，單位為g；K為修正系數(shù)。

進(jìn)一步的，所述接口板包括輸入接口、電平轉(zhuǎn)換電路和輸出接口，所述輸入接口具有分別與電流數(shù)據(jù)接口A、電壓數(shù)據(jù)接口A、電流數(shù)據(jù)接口B和電壓數(shù)據(jù)接口B對(duì)應(yīng)的接口，以及分別與數(shù)字溫度傳感器A、數(shù)字溫度傳感器B和數(shù)字溫度傳感器C對(duì)應(yīng)的接口。

本發(fā)明還公開(kāi)了一種熱評(píng)估方法，具體包括以下步驟:步驟一、設(shè)置相同的三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B，并給三端穩(wěn)壓管A安裝散熱器；步驟二、調(diào)節(jié)三端穩(wěn)壓管A的熱功率輸出幅度，保持三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B溫度相同，獲取此時(shí)的工作溫度T₁和熱功率P；步驟三、建立熱評(píng)估工程函數(shù)其中P為熱功率，單位為W；S為散熱器表面積，單位為cm²；M為散熱器重量，單位為g；T₀為環(huán)境溫度,單位為℃；T₁為工作溫度，單位為℃；λ—導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/(m·℃)；δ為工程修正參數(shù)，單位為g；K為修正系數(shù)；步驟四、測(cè)量散熱器獲得散熱器表面積S、散熱器重量M及環(huán)境溫度T₀，并根據(jù)散熱器材料規(guī)格查詢導(dǎo)熱系數(shù)λ，可以求得修正系數(shù)K；步驟五、根據(jù)熱評(píng)估工程函數(shù)，獲取已知散熱器的熱功率p與工作溫度T₁的關(guān)系。

進(jìn)一步的，上述熱評(píng)估方法中步驟五還可以用以下過(guò)程代替：設(shè)定熱功率P的消耗需求以及能承受的工作溫度T₁，對(duì)散熱器的表面積、重量和材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用上述技術(shù)方案的有益效果為：可以將散熱需求與散熱設(shè)計(jì)兩者之間的關(guān)系實(shí)施工程量化，并直接通過(guò)熱評(píng)估工程函數(shù)關(guān)系式對(duì)相關(guān)要素進(jìn)行計(jì)算和確定，避免了繁瑣的試驗(yàn)摸底環(huán)節(jié)，提高了效率，節(jié)約了成本，并且確保了熱設(shè)計(jì)方案的成功率。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。

一種熱評(píng)估系統(tǒng)，具體包括：

熱評(píng)估板，具有三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B，所述三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B相同，所述三端穩(wěn)壓管A安裝了散熱器，所述熱評(píng)估板用于檢測(cè)三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B的工作電流、工作電壓和工作溫度以及檢測(cè)環(huán)境溫度，并將檢測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者單片機(jī)；

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者單片機(jī)，用于處理熱評(píng)估板發(fā)送的數(shù)據(jù)，建立熱評(píng)估工程函數(shù)；

接口板，用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者單片機(jī)和熱評(píng)估板之間的數(shù)據(jù)傳輸和電平轉(zhuǎn)換。

所述熱評(píng)估板包括熱評(píng)估電路A、熱評(píng)估電路B和測(cè)試接口，所述熱評(píng)估電路A包括數(shù)字溫度傳感器A、三端穩(wěn)壓管A、電流檢測(cè)電路A、電壓檢測(cè)電路A、A/D轉(zhuǎn)換器AA和A/D轉(zhuǎn)換器AB，所述數(shù)字溫度傳感器A連接三端穩(wěn)壓管A，所述三端穩(wěn)壓管A分別連接了電流檢測(cè)電路A和電壓檢測(cè)電路A，所述電流檢測(cè)電路A連接了A/D轉(zhuǎn)換器AA，所述電壓檢測(cè)電路A連接了A/D轉(zhuǎn)換器AB；所述熱評(píng)估電路B包括數(shù)字溫度傳感器B、三端穩(wěn)壓管B、電流檢測(cè)電路B、電壓檢測(cè)電路B、A/D轉(zhuǎn)換器BA和A/D轉(zhuǎn)換器BB，所述數(shù)字溫度傳感器B連接三端穩(wěn)壓管B，所述三端穩(wěn)壓管B分別連接了電流檢測(cè)電路B和電壓檢測(cè)電路B，所述電流檢測(cè)電路B連接了A/D轉(zhuǎn)換器BA，所述電壓檢測(cè)電路B連接了A/D轉(zhuǎn)換器BB；所述A/D轉(zhuǎn)換器AA、A/D轉(zhuǎn)換器AB、A/D轉(zhuǎn)換器BA和A/D轉(zhuǎn)換器BB均連接測(cè)試接口；工作狀態(tài)時(shí)調(diào)節(jié)三端穩(wěn)壓管A的功率輸出幅度，使得三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B的工作溫度相同。三端穩(wěn)壓管A中熱功率由電路自身和散熱器共同消耗，三端穩(wěn)壓管B中熱功率僅由電路本身消耗。調(diào)節(jié)三端穩(wěn)壓管A的熱功率輸出幅度，使得三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B的工作溫度T₁相同，再根據(jù)檢測(cè)得到的三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B的工作電壓和工作電流，就可以計(jì)算得到散熱器的熱功率P。

所述測(cè)試接口包括分別連接A/D轉(zhuǎn)換器AA、A/D轉(zhuǎn)換器AB、A/D轉(zhuǎn)換器BA和A/D轉(zhuǎn)換器BB的電流數(shù)據(jù)接口A、電壓數(shù)據(jù)接口A、電流數(shù)據(jù)接口B和電壓數(shù)據(jù)接口B。通過(guò)測(cè)試接口可以將三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B的工作電壓和工作電流通過(guò)接口板發(fā)送給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者單片機(jī)。

所述熱評(píng)估板還包括與數(shù)字溫度傳感器A和數(shù)字溫度傳感器B并聯(lián)的溫度傳感器C，溫度傳感器C用于檢測(cè)環(huán)境溫度。

所述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者單片機(jī)建立的熱評(píng)估工程函數(shù)為：其中P為熱功率，單位為W；S為散熱器表面積，單位為cm²；M為散熱器重量，單位為g；T₀為環(huán)境溫度,單位為℃；T₁為工作溫度，單位為℃；λ為導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/(m·℃)；δ為工程修正參數(shù)，單位為g；K為修正系數(shù)。

所述接口板包括輸入接口、電平轉(zhuǎn)換電路和輸出接口，所述輸入接口具有分別與電流數(shù)據(jù)接口A、電壓數(shù)據(jù)接口A、電流數(shù)據(jù)接口B和電壓數(shù)據(jù)接口B對(duì)應(yīng)的接口，以及分別與數(shù)字溫度傳感器A、數(shù)字溫度傳感器B和數(shù)字溫度傳感器C對(duì)應(yīng)的接口。

本發(fā)明還公開(kāi)了上述熱評(píng)估系統(tǒng)的熱評(píng)估方法，具體包括以下步驟:步驟一、設(shè)置相同的三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B，并給三端穩(wěn)壓管A安裝散熱器；步驟二、調(diào)節(jié)三端穩(wěn)壓管A的熱功率輸出幅度，保持三端穩(wěn)壓管A和三端穩(wěn)壓管B溫度相同，獲取此時(shí)的工作溫度T₁和熱功率P；步驟三、建立熱評(píng)估工程函數(shù)其中P為熱功率，單位為W；S為散熱器表面積，單位為cm²；M為散熱器重量，單位為g；T₀為環(huán)境溫度,單位為℃；T₁為工作溫度，單位為℃；λ—導(dǎo)熱系數(shù)，單位為W/(m·℃)；δ為工程修正參數(shù)，單位為g；K為修正系數(shù)；步驟四、測(cè)量散熱器獲得散熱器表面積S、散熱器重量M及環(huán)境溫度T₀，并根據(jù)散熱器材料規(guī)格查詢導(dǎo)熱系數(shù)λ，可以求得修正系數(shù)K；步驟五、根據(jù)熱評(píng)估工程函數(shù)，獲取已知散熱器的熱功率p與工作溫度T₁的關(guān)系。計(jì)算獲取得到修正系數(shù)K之后，選定需要估算的散熱器，因?yàn)樯崞饕阎?，就可以測(cè)量散熱器表面積S、散熱器重量M，根據(jù)散熱器材料得到散熱器導(dǎo)熱系數(shù)λ，就可以根據(jù)熱評(píng)估工程函數(shù)得到獲取該散熱器的熱功率p與工作溫度T₁的關(guān)系，評(píng)估散熱器的散熱效果。

上述熱評(píng)估方法中步驟五還可以用以下過(guò)程代替：設(shè)定熱功率P的消耗需求以及能承受的工作溫度T₁，對(duì)散熱器的表面積、重量和材料進(jìn)行設(shè)計(jì)。獲取得到修正系數(shù)K之后，根據(jù)系統(tǒng)的散熱所需具有已知的熱功率消耗需求P和能承受的工作溫度T₁，就可以得到散熱器表面積S、散熱器重量和散熱器導(dǎo)熱系數(shù)λ的關(guān)系，設(shè)定散熱器表面積S、散熱器重量和散熱器導(dǎo)熱系數(shù)λ中兩個(gè)已知參數(shù)，就可以獲取符合要求的另一個(gè)參數(shù)。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說(shuō)明書(shū)中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過(guò)程的步驟或任何新的組合。如果本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神所做的非實(shí)質(zhì)性改變或改進(jìn)，都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)的范圍。