[发明专利]一种基于少量测点数据的电路板温度分布快速测试方法

说明书

本发明提供一种基于少量测点数据的电路板温度分布快速测试方法，包括将电路板功率器件按工作温度由高到低排序，选取前s个器件作为待测温度值的关键元器件；利用热电偶测量方法采集关键元器件的温度值；确定每个关键元器件的热功耗；明确每个关键器件的热阻；获取每个关键器件的几何坐标；将上述关键器件的参数作为输入，拟合电路板温度分布式；将电路板功率器件按工作温度由高到低排序，选取s个关键器件后的h个器件作为非关键器件，采集其上述参数数据对电路板温度分布式进行优化；迭代前一步骤，直至电路板温度分布式计算结果精度满足要求；计算电路板各点的温度值，绘制出电路板温度分布云图。

所属技术领域

本发明提供一种基于少量测点数据的电路板温度分布快速测试方法。该方法通过对电路板上少量关键元器件温度进行测量，并将其热阻、热功耗、位置等参数作为温度的主要影响因素进行高精度分析，实现对电路板整体温度分布进行快速测试。本发明属于电子产品(含电路板)温度测试与分析技术。该方法可在测量较少元器件温度值的基础上快速测试整个电路板的温度分布，可广泛应用于航空、航天、兵器、船舶、核工业等军工领域和新能源、通讯通信、轨道交通、机器人等民用领域中电路板产品的热测试与热分析、可靠性设计分析、仿真模型校核、测试试验验证等方面。

背景技术

电子产品朝着复杂化、集成化、小型化的方向发展，其在工作过程中所消耗的热能除做有用功之外，剩余热能会转化成大量热量，使电路板表层温度急剧上升，如果不能对电路板温度进行快速测试并进行合理的热分析与热设计，会使得电路板关键部位的元器件持续升温，最终导致元器件热失效，进而影响电子产品整体的可靠性。因此，能够实现对电路板温度分布的快速测试对于防止元器件热失效尤为重要。

目前常用的电子产品及电路板温度测试与分析方法主要包括电阻温度计和热电偶接触式方法、红外测量非接触式方法、以及有限元和计算流体力学仿真分析方法等。然而，在工程实际应用中，现有方法仍存在如下缺点及局限性：

1)当电路板和元器件尺寸较小时，使用电阻温度计或热电偶等接触式方法难以测量或测量误差较大；

2)采用非接触式方法测量电路板温度分布的测量精度有限或测量误差较大；

3)电路板温度测试方法大多集中于个别元器件的温度测试，而对于整板温度分布的测试尚有缺失；

4)采用仿真分析方法对电路板温度分布进行确定，往往周期长，效率低，不适应于工程上要求的快速响应等应用要求。

发明内容

针对上述缺点和局限性，本发明提出一种基于电路板大功率元器件分布选取少量高温关键元器件进行温度测量，再将关键元器件的热阻、热功耗、位置等参数等作为主要影响因素对电路板温度分布进行高精度分析，进而实现电路板及其元器件温度分布的快速测试，主要包括如下步骤：

(1)将电路板上功率元器件按工作温度由高到低排序，共选取s个元器件作为待测温度值的关键元器件；

(2)利用热电偶测量方法采集关键元器件的温度值t_i(i＝1,2,…,s)；

(3)查阅元器件数据手册，确定每个关键元器件的热功耗P_i(i＝1,2,…,s)；

(4)查阅元器件数据手册，明确每个关键元器件的热阻R_jai(i＝1,2,…,s)；

(5)查阅电路板设计原理图，获取每个关键元器件的几何坐标(x_i,y_i)(i＝1,2,…,s)；

(6)将步骤(2)至步骤(5)中测量的温度值及查阅手册所获取的关键元器件参数作为输入，拟合电路板温度分布式T(x,y,R_ja,P)；