本發(fā)明涉及溫度控制，特別是一種具有改良的電功率管理的溫度控制系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)：

在液體流或氣體流的熱管理領(lǐng)域中，經(jīng)由加熱裝置進行溫度控制已存在很長時間。功率要求取決于流量、所要溫度范圍及溫度改變速率而改變。加熱元件通常利用電阻來加熱，其通常使用鎢絲來作為電阻元件。借由使液體或氣體流過加熱鎢絲，且借由使電流通過該鎢絲而將能量轉(zhuǎn)移至該流體，借此使其變熱。加熱器的許多商業(yè)器具需要直流電(DC)功率。因此，交流電(AC)至DC轉(zhuǎn)換器通常用以將輸入電壓分配至負(fù)載點(POL)。

加熱絲具有非恒定電阻特性：電阻通常隨溫度增加。非恒定電阻特性使得其難以進行精確的溫度控制，因為控制此類型的加熱器的典型方式為使用固定電壓(AC或DC)接通或斷開加熱器以控制電流的工作循環(huán)。此類型的溫度控制會在系統(tǒng)中引起溫度的不當(dāng)波動以及電噪音。此外，所供應(yīng)的功率(或電源)的功率因素(power factor)亦會波動。此等波動有時被稱作閃爍噪音，且取決于該系統(tǒng)必須在哪一國際標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)操作而存在對允許多少閃爍噪音(flicker noise)的限制。不同地區(qū)位置亦具有不同的可用功率(或電源)，且由附接至同一電源的其他裝備引起的波動亦會引起液體或氣體的溫度的波動。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種溫度控制系統(tǒng)及其方法，其獨立于所供應(yīng)系統(tǒng)電壓且可減少閃爍噪音并改良溫度控制的功率因素。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種溫度控制系統(tǒng)，其用于控制受測裝置(DUT)的溫度。該溫度控制系統(tǒng)的一實施例包含：一第一通道、一第二通道、一加熱元件、一DUT腔室、一轉(zhuǎn)換器、一第一比例-積分-微分(PID)控制器及至少一切換調(diào)節(jié)器。該第一通道連接至一第一閥以自該第一閥接收一第一空氣。該第二通道連接至一第二閥以自該第二閥接收一第二空氣。該加熱元件安置于該第一通道及該第二通道下游以根據(jù)一輸入DC功率對該第一空氣及該第二空氣中的至少一個進行加熱，以便提供具有一所要溫度的混合空氣。該DUT腔室安置于該加熱元件下游以接收該混合空氣且用以容納該DUT。該轉(zhuǎn)換器用以接收一AC功率(或電源)且提供一DC功率(或電源)。該第一PID控制器經(jīng)組態(tài)以根據(jù)該加熱元件的一第一量測信號及一第一設(shè)定點來提供一第一輸入信號。該第一量測信號代表由加熱元件消耗的功率值，且該第一設(shè)定點代表待供應(yīng)至該加熱元件的一所要輸入功率。該切換調(diào)節(jié)器耦接至該轉(zhuǎn)換器及該第一PID控制器以接收該第一輸入信號且將該輸入功率提供至該加熱元件。

為了更好地實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種用于一受測裝置(DUT)的溫度控制系統(tǒng)，其包含：

一第一通道，其連接至一第一閥以自該第一閥接收一第一空氣；

一第二通道，其連接至一第二閥以自該第二閥接收一第二空氣；

一加熱元件，其設(shè)置于該第一通道及該第二通道下游以根據(jù)一輸入功率對該第一空氣或該第二空氣進行加熱，從而將具有一溫度的一空氣提供至設(shè)置于該加熱元件下游的一DUT腔室；及

一控制電路，其用以根據(jù)該加熱元件的一功率量測信號以及該DUT的一所要溫度或一混合腔室的一所要出口溫度來調(diào)整該輸入功率，其中該加熱元件位于該混合腔室中

為了更好地實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提供了一種用于一受測裝置(DUT)的一溫度控制系統(tǒng)的溫度控制方法，該方法包含：

自一第一閥接收一第一空氣；

自一第二閥接收一第二空氣；

混合該第一空氣與該第二空氣以形成一混合空氣；

根據(jù)一加熱元件的一功率量測信號以及該DUT的一所要溫度或一混合腔室的一所要出口溫度來計算一輸入功率，其中該加熱元件位于該混合腔室中；及

借由將該輸入功率施加至該加熱元件而用該輸入功率來對該混合空氣進行加熱。

本發(fā)明的技術(shù)效果在于：

本發(fā)明可更好地控制至加熱設(shè)備的功率供應(yīng)以改良功率因素，以使得可更有效地使用電功率。可用于不同大小的加熱元件，且亦用以控制同一系統(tǒng)中的多個加熱元件。MCU 10亦可量測AC輸入電壓及電流以及供應(yīng)至切換調(diào)節(jié)器的預(yù)調(diào)節(jié)器電壓及電流。此外，亦可量測MCU 10中的關(guān)鍵組件的溫度。此等量測結(jié)果可用以確保MCU 10在安全操作條件內(nèi)操作，且可用以在組件失效的狀況下關(guān)閉MCU 10或系統(tǒng)。

以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。

附圖說明

圖1為用于本發(fā)明的一項實施例的溫度控制系統(tǒng)的功能方塊圖；

圖2為用于本發(fā)明的溫度控制系統(tǒng)的加熱器單元的實施例的示意圖；

圖3為加熱器單元的控制電路的功能方塊圖；

圖4為控制電路的第一實施例；

圖5為控制電路的第二實施例；

圖6為控制電路的第三實施例；

圖7為控制電路的第四實施例；

圖8為用于本發(fā)明的一項實施例的溫度控制方法的流程圖；

圖9為鎢絲的電阻率隨溫度線性地變化。

其中，附圖標(biāo)記

10：主控制單元(MCU)

20：壓縮機單元

30：加熱器單元

31：AC至DC升壓-降壓式轉(zhuǎn)換器單元

31a：AC至DC升壓式轉(zhuǎn)換器

32：混合腔室

32a：出口

33：比例-積分-微分(PID)控制單元

33a：第一比例-積分-微分(PID)控制器

33b：第二比例-積分-微分(PID)控制器

33c：第三比例-積分-微分(PID)控制器

34：加熱元件

36：流動通道

38：受測裝置(DUT)腔室

100：溫度控制系統(tǒng)

302：控制電路

304：控制電路

306：控制電路/系統(tǒng)

308：控制電路

361：第一通道

361a：外通道

361b：內(nèi)通道

362：第二通道

362a：外通道

362b：內(nèi)通道

363：加熱通道

381：受測裝置(DUT)

A：電流表

CV1：第一閥

CV2：第二閥

IH：電流

S：調(diào)節(jié)器

S1：第一切換調(diào)節(jié)器

S100：步驟

S120：步驟

S140：步驟

S160：步驟

S2：第二切換調(diào)節(jié)器

S3：第三切換調(diào)節(jié)器

T1、T1：出口溫度感測器

T2、T2：受測裝置(DUT)溫度感測器

V：電壓表

VH：直流電(DC)電壓

Vout,1：第一輸出電壓

Vout,2：第二輸出電壓

Vout,3：第三輸出電壓

Σ：加法器

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作具體的描述：

在圖1中為用于本發(fā)明的一項實施例的溫度控制系統(tǒng)100，以便提供對受測裝置或DUT(Device Under Test)的熱管理的說明。溫度控制系統(tǒng)100包含主控制單元(MCU)10、壓縮機單元20及加熱器單元30。MCU 10可為具有分別耦接至第一閥CV1、第二閥CV2、壓縮機單元20及加熱器單元30的多個I/O端子的處理器，以使得可將信號發(fā)送至第一閥CV1、第二閥CV2、壓縮機單元20及加熱器單元30，且自第一閥CV1、第二閥CV2、壓縮機單元20及加熱器單元30接收信號。MCU 10可控制第一閥CV1以調(diào)節(jié)流動至第一通道361中的冷空氣(或經(jīng)處理空氣)的流量，且控制第二閥CV2以調(diào)節(jié)流動至第二通道362中的周圍空氣的流量。MCU 10能夠控制第一空氣流動至第一通道361中之前的溫度，且能夠根據(jù)輸入功率、第二空氣的流量、以及第一空氣的流量及溫度來控制混合空氣的溫度。舉例而言，若輸入功率固定且混合空氣的溫度需要降低，則MCU 10可在第一空氣流動至第一通道361中之前控制第一空氣的流量使其增加及/或控制第一空氣的溫度使其降低。此外，若混合空氣的溫度需要升高，則MCU 10例如可在第一空氣流動至第一通道361中之前控制第一空氣的溫度使其升高。且若輸入功率并不固定，且若混合空氣的溫度需要升高，則MCU 10可控制第一空氣的溫度使其升高、控制第一空氣的量使其減小、控制第二空氣的量使其增加、及/或控制輸入功率使其增加，且MCU 10可根據(jù)環(huán)境條件或使用者的設(shè)定來選擇能量有效方式或快速實現(xiàn)方式。且輸入功率可根據(jù)DUT或加熱器單元30的所要溫度而判定。MCU 10可取決于所要應(yīng)用模式而選擇性地或同時將控制信號發(fā)送至壓縮機單元20及加熱器單元30。一種應(yīng)用的類型為熱沖擊測試，該測試涉及自穩(wěn)定狀態(tài)快速加熱至升高的控制溫度，以便最大化測試速度，借此減少每一測試的成本。對于此情形，需要準(zhǔn)確的溫度控制以提供可靠且可重復(fù)的測試結(jié)果。其中，舉例而言，防止控制溫度過高同時提供功率預(yù)算的有效使用為其重要研究議題。

結(jié)合圖1、圖2中例示加熱器單元30的示意圖，其中加熱器單元30包括混合腔室32、加熱元件34、第一通道361、第二通道362、加熱通道363及DUT腔室38?；旌锨皇?2能夠分別接收冷空氣及周圍空氣以用于對流加熱。冷空氣自壓縮機單元20遞送至混合腔室32，且周圍空氣可經(jīng)由空氣過濾器(未圖示)提供。較佳地，混合腔室32裝備有第一閥CV1及第二閥CV2，以便分別調(diào)節(jié)進入混合腔室32的冷空氣及周圍空氣的流量。第一通道361包括外通道361a及內(nèi)通道361b。第一通道361的外通道361a連接至第一閥CV1以接收自壓縮機單元20產(chǎn)生的冷空氣。第二通道362包括外通道362a及內(nèi)通道362b。第二通道362的外通道362a連接至第二閥CV2以自第二閥CV2接收周圍空氣。DUT腔室38用以容納DUT 381以使得DUT 381可在有限空間內(nèi)經(jīng)受熱處理。具體而言，DUT腔室38自混合腔室32的出口32a接收出口空氣，且出口空氣可直接或間接地流過DUT 381。此外，DUT腔室38具有用于排出出口空氣的另一出口(圖未示)。

在一些實施例中，自CV1接收的冷空氣于第一方向流入外通道361a中，且于實質(zhì)上與第一方向相反的第二方向流入內(nèi)通道361b中。同樣地，自CV2接收的周圍空氣以第一方向流入外通道362a中，且以實質(zhì)上與第一方向相反的第二方向流入內(nèi)通道362b中。

在一些實施例中，混合腔室32可呈圓(柱)形形狀且流動通道36呈環(huán)形形狀。此外，加熱元件34設(shè)置于加熱通道363中。請參考圖2，其為示意性截面圖用以為混合腔室32的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。第一通道361的外通道361a及第二通道362的外通道362a可整合為外環(huán)通道，且第一通道361的內(nèi)通道361b及第二通道362的內(nèi)通道362b可整合為內(nèi)環(huán)通道。因此，來自CV1的冷空氣可遇到來自CV2的周圍空氣，之后該空氣在實質(zhì)上與第二方向相反的第三方向流入至加熱通道363中。

在一些實施例中，混合腔室32具有能夠個別地連接至若干DUT腔室38的若干出口32a。多于一個的DUT腔室38可同時自該等出口32a接收出口空氣。當(dāng)然，亦可允許使DUT腔室38一次自一個出口32a接收出口空氣。

加熱元件34可為隨著電通過該元件且遇到電阻而產(chǎn)生熱的卷曲結(jié)構(gòu)。加熱元件34可由金屬、陶瓷或復(fù)合材料制成，但不限于此。隨著冷空氣及/或周圍空氣流動通過通道36且通過加熱元件34，其混合空氣吸收由加熱元件34產(chǎn)生的熱能且在升高溫度下流出混合腔室32以對DUT腔室38內(nèi)的DUT 381進行加熱。

基于使用者設(shè)定，MCU 10能夠選擇性地或同時地發(fā)送命令以驅(qū)動壓縮機單元20及加熱器單元30。換言之，MCU 10可管理待供應(yīng)至各別單元20、30的電功率的量。舉例而言，為對DUT 381進行加熱處理，可電力開啟壓縮機單元20與加熱器單元30兩者以提供熱空氣用于加熱。但對于冷卻操作，可接通壓縮機單元20而不啟動加熱器單元30，以使得DUT 381可曝露于冷空氣用于冷卻。為判定哪一啟動模式最適合使用，一些考慮因素可為(但不限于)冷空氣及周圍空氣的流動速率或流量、混合腔室32的所要出口溫度、所要DUT溫度以及總功率消耗。關(guān)于上文所提及的因素，混合腔室32的出口溫度以及DUT溫度可分別借由出口溫度感測器T1及DUT溫度感測器T2量測。

請參看圖3，其例示用于本發(fā)明的一實施例的加熱器單元30的控制電路302的功能方塊圖。控制電路302包含AC至DC升壓-降壓式轉(zhuǎn)換器單元31及比例-積分-微分(PID)控制單元33，但轉(zhuǎn)換器單元與控制單元33可為其他類型的元件，不以此為限。AC至DC升壓-降壓式轉(zhuǎn)換器單元31可自可供應(yīng)120V AC或240V AC的電源接收AC電壓，但不限于此。接著，AC至DC升壓-降壓式轉(zhuǎn)換器單元31可將AC功率(電源)轉(zhuǎn)換成DC功率(電源)，且根據(jù)來自PID控制單元33的輸入信號來調(diào)節(jié)其電壓位準(zhǔn)。升壓-降壓式轉(zhuǎn)換器單元31使經(jīng)調(diào)節(jié)的電壓在大輸入范圍上獨立且減除AC輸入電壓上的波動，且因此減少閃爍噪音。標(biāo)稱230V AC系統(tǒng)可提供的典型電壓將為約400V DC。此經(jīng)調(diào)節(jié)的DC功率接著被提供至加熱元件34，該加熱元件經(jīng)由至少一個感測器將所量測到的輸出信號提供回至PID控制單元33以用于回饋分析及控制(稍后待論述)。

接下來，圖3、圖4進一步例示解釋控制電路302的電路圖。亦即，AC至DC升壓-降壓式轉(zhuǎn)換器單元31包含AC至DC升壓式轉(zhuǎn)換器31a及可由MCU 10(或PID控制單元33)控制的至少一個切換調(diào)節(jié)器。所使用切換調(diào)節(jié)器的數(shù)目取決于所需的總功率及溫度控制中所需的解決方案。出于例示性目的，針對本實施例提供三個切換調(diào)節(jié)器且將其稱作第一切換調(diào)節(jié)器S1、第二切換調(diào)節(jié)器S2及第三切換調(diào)節(jié)器S3。然而，切換調(diào)節(jié)器的數(shù)目不限于此。PID控制單元33包含第一PID控制器33a，但應(yīng)注意，可使用多于一個PID控制器，如稍后將解釋的。切換調(diào)節(jié)器S1、S2、S3為用于可使電壓步降的降壓型調(diào)節(jié)器，亦可具不同的電壓步長。切換調(diào)節(jié)器的基本工作組件包括借由集成電路控制的主動開關(guān)、整流器及濾波器元件。加熱元件34可具有3000至3500W的功率額定值。該電路亦包括分別用以量測電路中的電流及加熱元件34上的電壓的電流表A及電壓表V。

對于此實施例，AC至DC升壓式轉(zhuǎn)換器31a可獲取輸入AC功率且將其轉(zhuǎn)換成在具升高的電壓位準(zhǔn)下的DC功率。作為負(fù)載(亦即，加熱元件34)對DC功率的要求，轉(zhuǎn)換器31a充當(dāng)用于將DC電壓保持在某些邊界內(nèi)的第一組件。此外，轉(zhuǎn)換器31a亦保護DC側(cè)以免具有AC側(cè)的電壓/電流中的不規(guī)則性。對于本實施例，轉(zhuǎn)換器31a可輸出在380至400V DC的范圍內(nèi)的電壓位準(zhǔn)。

第一PID控制器33a為功率控制回路回饋機制，其中第一PID控制器33a可將第一輸入信號提供至各別切換調(diào)節(jié)器S1、S2、S3。第一輸入信號基于第一量測信號與第一設(shè)定點之間的差異(或差值)。此差異亦被稱作第一誤差。對于本實施例，第一量測信號借由加熱元件34所消耗的實際功率的量測結(jié)果來產(chǎn)生。實際功率的量測結(jié)果可借由電流表A及電壓表V獲得，其中電流表A量測電路中流經(jīng)加熱元件34的電流IH，而電壓表量測加熱元件34上的DC電壓VH。換言之，電流表A用以提供電流感測信號的電流感測器，且電壓表用以提供電壓感測信號的電壓感測器。接著，由于電功率為電流與電壓的乘積(亦即，PH＝IH×VH)，因此可獲得由加熱元件34消耗的實際功率的量測結(jié)果。亦即，自電流感測信號及電壓感測信號產(chǎn)生第一量測信號。同時，第一設(shè)定點為待供應(yīng)至加熱元件34的所要輸入功率。舉例而言，此第一設(shè)定點可借由前文所提及的MCU 10給出，且儲存于第一PID控制器33a的存儲器中。實際上，加熱元件34需要的實際輸入功率與DUT 381的所要溫度或混合腔室32的所要出口溫度有關(guān)，且若知曉DUT 381的所要溫度或混合腔室32的出口或其他位置的所要溫度，則可大致知曉加熱元件34需要用以對混合空氣進行加熱的所要輸入功率。因此，可預(yù)先根據(jù)所要溫度來計算所要輸入功率。在一些實施例中，可預(yù)先作出對應(yīng)于所要溫度的所要輸入功率的映射表且將其儲存于MCU 10中，以使得可快速判定所要輸入功率。且若使用者設(shè)定所要溫度，則所需的所要輸入功率信息可緊接著自該表獲得。在一些實施例中，若預(yù)先將更多信息給予MCU 10，則提供至PID控制器33a的所要輸入功率信息可更準(zhǔn)確。額外信息可選自以下：第二空氣的流量、第二空氣的溫度、第一空氣的流量、及第一空氣的溫度。在一些實施例中，可預(yù)先作出對應(yīng)于所要溫度的所要輸入功率以及額外信息的映射表且將其儲存于MCU 10中，以使得可快速判定所要輸入功率信息。舉例而言，若由加熱元件34消耗的實際功率小于供應(yīng)至加熱元件34的所要輸入功率，則輸入功率可相應(yīng)地增加。

先前所提及的第一輸入信號可借由第一PID控制器33a選擇性地提供至切換調(diào)節(jié)器S1、S2及S3，以便啟動調(diào)節(jié)器S中的選定者或全部。舉例而言，在一項實施例中，在切換循環(huán)的周期的第一間隔期間，第一PID控制器33a可接通第一切換調(diào)節(jié)器S1及第二切換調(diào)節(jié)器S2且斷開第三切換調(diào)節(jié)器S3。接著，在切換循環(huán)的同一周期的第二間隔期間，可接通第二切換調(diào)節(jié)器S2及第三切換調(diào)節(jié)器S3且可斷開切換調(diào)節(jié)器S1。在切換循環(huán)的同一周期的第三間隔期間，第一PID控制器33a可接通第一切換調(diào)節(jié)器S1及第三切換調(diào)節(jié)器S3且斷開第二切換調(diào)節(jié)器S2。在另一實施例中，第一PID控制器33a可用以在整個切換循環(huán)期間接通所有切換調(diào)節(jié)器。必要時，可視需要調(diào)整間隔及切換組態(tài)的數(shù)目以提供用于驅(qū)動加熱元件34的所要輸入電壓。在一或多個切換調(diào)節(jié)器已借由第一輸入信號啟動之后，經(jīng)啟動的切換調(diào)節(jié)器可自轉(zhuǎn)換器31a接收輸入電壓且根據(jù)第一誤差(亦即，第一量測信號及第一設(shè)定點之間的差異)來提供步降電壓。

對于切換調(diào)節(jié)器S1、S2及S3，第一切換調(diào)節(jié)器S1可用以提供第一輸出電壓Vout,1，第二切換調(diào)節(jié)器S2可經(jīng)組態(tài)以提供第二輸出電壓Vout,2，且第三切換調(diào)節(jié)器S3可經(jīng)組態(tài)以提供第三輸出電壓Vout,3，其中該等電壓中的每一個可為彼此不同。對于本實施例，切換調(diào)節(jié)器S1、S2、S3以并聯(lián)方式配置以執(zhí)行步降任務(wù)。舉例而言，用于切換調(diào)節(jié)器S1、S2、S3的步長可分別為1W、5W及30W。若至加熱元件34的目標(biāo)輸入功率為3126W，則切換調(diào)節(jié)器S1、S2及S3可分別提供1W、5W及3120W的輸入功率。接著，可經(jīng)由加法器Σ對各電壓進行求和以將3126W的最終輸入功率提供至加熱元件34。在一些實施例中，可將保護機構(gòu)添加至溫度控制系統(tǒng)100。舉例而言，若MCU 10可提供的最大功率為X，由壓縮機單元20消耗的功率為Y且由加熱器單元30消耗的功率為Z，則Z必須等于或小于(X-Y)的限制條件(展示于圖4中的條件1)可設(shè)定于第一PID控制器33a中，以使得溫度控制系統(tǒng)100將不會過載。

因此，借由利用升壓式轉(zhuǎn)換器31a、第一PID控制器33a以及切換調(diào)節(jié)器S1、S2、S3，可更準(zhǔn)確地控制至加熱元件34的所得輸入功率，此意謂可改良設(shè)備(亦即，加熱元件34)的功率因素。

此外，在本發(fā)明的第二實施例中，控制電路304進一步包含第二PID控制器33b及出口溫度感測器T1，如圖5中所展示。第二PID控制器33b耦接至第一PID控制器33a。詳言之，第二PID控制器33b提供第二輸入信號作為用于第一PID控制器33a的第一設(shè)定點。第二輸入信號基于第二量測信號與第二設(shè)定點之間的差異。對于本實施例，第二量測信號借由加熱器單元30的混合腔室32的出口溫度的量測結(jié)果來產(chǎn)生。該量測結(jié)果可借由耦接至混合腔室32的出口溫度感測器T1來獲得。同時，第二設(shè)定點指混合腔室32的所要出口溫度。舉例而言，可自一表獲得混合腔室32的出口溫度的量測結(jié)果及所要出口溫度的對應(yīng)功率及其功率差值，且可將其提供至第一PID控制器33a。舉例而言，若混合腔室32的出口溫度低于混合腔室32的所要出口溫度，則在進一步考慮由加熱元件34消耗的實際功率以及所量測到的溫度及所要溫度的對應(yīng)功率的情況下，可增加輸入功率。以上組態(tài)表示級聯(lián)式PID控制回路，其中第一PID控制器33a控制內(nèi)或次要控制回路，而第二PID控制器33b控制外或主要控制回路。

本發(fā)明的另一實例借由圖6中的控制電路306的第三實施例例示。在亦采用級聯(lián)控制方案的情況下，系統(tǒng)306進一步包括第三PID控制器33c及DUT溫度感測器T2。如同先前實施例，第三PID控制器33c耦接至第一PID控制器33a。詳言之，第三PID控制器33c提供第三輸入信號作為用于第一PID控制器33a的第一設(shè)定點。第三輸入信號基于第三量測信號與第三設(shè)定點之間的差異。對于本實施例，第三量測信號借由DUT的溫度量測結(jié)果來產(chǎn)生，其中該量測結(jié)果可借由耦接至DUT 381的溫度感測器T2獲得。第三設(shè)定點指DUT 381的所要溫度且可借由使用者給出。舉例而言，可自一表獲得DUT 381的溫度量測結(jié)果及DUT 381的所要溫度的對應(yīng)功率及其功率差，且可將其提供至第一PID控制器33a。

在如圖7中所展示的第四實施例中，控制電路308并有第二PID控制器33b與第三PID控制器33c兩個。亦即，第三PID控制器33c耦接至第二PID控制器33b，該第二PID控制器耦接至第一PID控制器33a。第三PID控制器33c提供第三輸入信號作為用于第二PID控制器33b的第二設(shè)定點，且第二PID控制器33b提供第二輸入信號作為用于第一PID控制器33a的第一設(shè)定點。第二及第三輸入信號的特性已在先前段落中描述，為簡潔起見，在此將不再進一步詳細(xì)描述?；趫D5至圖7，此等多回路電路可提供不同替代的溫度控制策略。應(yīng)注意，可取決于使用者偏好而添加額外PID控制器。舉例而言，另一PID控制器可用以根據(jù)工作流體(例如，冷/周圍空氣)的質(zhì)量流動速率來控制加熱過程。

基于控制電路302，參看圖8例示對應(yīng)的溫度控制方法。在步驟S100中，借由升壓式轉(zhuǎn)換器31a接收輸入AC電壓。在步驟S120中，升壓式轉(zhuǎn)換器31a以升高位準(zhǔn)提供輸出DC電壓。在步驟S140中，借由第一PID控制器33a根據(jù)第一量測信號及第一設(shè)定點選擇性地或同時將第一輸入信號提供至切換調(diào)節(jié)器S1、S2及S3。接著，在步驟S160中，利用切換調(diào)節(jié)器S1、S2、S3產(chǎn)生步降的輸入DC電壓以用于驅(qū)動加熱元件34。

本發(fā)明中的切換調(diào)節(jié)器可具有不同的電流控制能力，因此提供功率控制的較好解決方案，從而允許在廣泛范圍上線性地控制至加熱器的功率。本發(fā)明可量測供應(yīng)至加熱元件34的電壓及電流，用以計算加熱元件中耗散的實際功率，且此等量測結(jié)果亦可用以動態(tài)地計算加熱元件的電阻。MCU 10可接著調(diào)整轉(zhuǎn)移至空氣的能量的量，因此使功率控制線性化。電阻量測結(jié)果可接著用以限制施加至加熱元件的功率，此因為該電阻與加熱元件34(例如，加熱絲)的溫度有關(guān)。加熱絲(例如，鎢絲)的電阻率隨著自身的溫度而增加，且電阻率與溫度之間的關(guān)系大致為線性的，如圖9中所展示。加熱絲的電阻可借由量測加熱絲上的電壓(V)及流經(jīng)其的電流(I)來計算，且借此加熱絲的電阻率可借由等式R＝V/I＝ρ·L/A獲得，其中R、ρ、L、A分別為加熱絲的電阻、電阻率、長度及截面積。因此，截止電阻率的限制條件(圖4中所展示的條件2)可設(shè)定于第一PID控制器33a中。一旦檢測到加熱絲的電阻率達(dá)到截止電阻率(其對應(yīng)截止溫度)，則功率便可被截止或減小以防止加熱元件34過載而損壞。此外，此情形允許MCU 10在長時間內(nèi)監(jiān)測加熱元件34。且電壓突增的出現(xiàn)可減至最少以保護加熱元件34免于在其安全溫度范圍外操作，因此提供加熱元件34的增加的壽命。MCU 10亦可控制溫度改變速率，其減少溫度的波動且亦促成較少閃爍噪音。

基于本發(fā)明的上文所提及的溫度控制系統(tǒng)100及其方法，可更好地控制至加熱設(shè)備的功率供應(yīng)以改良功率因素，以使得可更有效地使用電功率。上文所提及的溫度控制系統(tǒng)100及方法可用于不同大小的加熱元件，且亦用以控制同一系統(tǒng)中的多個加熱元件。MCU 10亦可量測AC輸入電壓及電流以及供應(yīng)至切換調(diào)節(jié)器的預(yù)調(diào)節(jié)器電壓及電流。此外，亦可量測MCU 10中的關(guān)鍵組件的溫度。此等量測結(jié)果可用以確保MCU 10在安全操作條件內(nèi)操作，且可用以在組件失效的狀況下關(guān)閉MCU 10或系統(tǒng)。

當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。