專利名稱：對(duì)被測(cè)試的電子器件進(jìn)行溫度控制的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及溫度控制系統(tǒng)，用于在電子器件的測(cè)試中保持該電子器件為一預(yù)定的溫度。
背景技術(shù)：
在電子工業(yè)中已應(yīng)用了測(cè)試裝置對(duì)保持一個(gè)預(yù)定的溫度下的集成電路和其它電子器件的操作進(jìn)行測(cè)試。一般來說，所述測(cè)試裝置包括一個(gè)具有溫控表面的感熱頭與要測(cè)試的電子器件相接觸。所述感熱頭被同時(shí)能夠加熱和冷卻以保持在一預(yù)定的溫度下。該測(cè)試設(shè)備的使用者(即電子器件的制造者)通常指定所述感熱頭能夠在±3℃變化的條件下保持預(yù)定的溫度。
對(duì)于某些這樣的測(cè)試設(shè)備，所述預(yù)定溫度可以由指導(dǎo)測(cè)試處理的技術(shù)員作選擇而變化。因此，電子器件能夠被在多個(gè)溫度下進(jìn)行測(cè)試以模仿各種操作條件的變化。為了在所述感熱頭上產(chǎn)生所希望的溫度，這些設(shè)備上具有循環(huán)的涼的流體通過所述感熱頭，如水或乙二醇。所述流體自身在一個(gè)包括一個(gè)分離的致冷系統(tǒng)的包括蒸發(fā)器的換熱器內(nèi)被冷卻。換言之，所述蒸發(fā)器被所述致冷系統(tǒng)冷卻，然后用于冷卻所述循環(huán)流體。當(dāng)有必要以保持所述預(yù)定溫度時(shí)，可以由與所述感熱頭配合使用的加熱元件加熱。
該使用一個(gè)分離的流體環(huán)路的已有技術(shù)有明顯的不足。例如，對(duì)所述流體環(huán)路要附加維護(hù)上的要求。而且，所述流體回路的整個(gè)“冷卻側(cè)”經(jīng)常在露點(diǎn)以下，因此要求龐大的絕熱隔離層。而且它經(jīng)常在測(cè)試開始前要用一個(gè)小時(shí)才能使使用了流體回路的系統(tǒng)達(dá)到所要求的溫度。所述流體回路也增加測(cè)試系統(tǒng)的尺寸和對(duì)動(dòng)力消耗的要求。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一用于控制被測(cè)試的電子器件溫度的裝置。該裝置包括一個(gè)感熱頭，它具有一個(gè)與所述電子器件熱接觸的溫控表面。所述感熱頭限定一個(gè)流動(dòng)通道以流過一致冷流體以使在所述電子器件和所述感熱頭之間傳導(dǎo)熱能。
該裝置進(jìn)一步包括一個(gè)冷卻系統(tǒng)，它與所述感熱頭的流動(dòng)通道流體連通以向其供應(yīng)致冷流體。所述冷卻系統(tǒng)包括一個(gè)計(jì)量閥以調(diào)節(jié)所述致冷流體。該計(jì)量閥位于鄰近所述感熱頭的流動(dòng)通道以調(diào)節(jié)進(jìn)入所述感熱頭內(nèi)的致冷流體。一個(gè)控制器被操作以控制所述計(jì)量閥用于在所述溫控表面上保持一預(yù)定的溫度。
在一些示意性的實(shí)施例中，所述致冷系統(tǒng)包括一毛細(xì)管，它具有第一端和第二端。所述毛細(xì)管的第二端與所述感熱頭流動(dòng)通道的一個(gè)入口流體地連接。在這樣的實(shí)施例中，所述計(jì)量閥可以位于所述毛細(xì)管的第一端。
所述控制器最好適合于能夠讓使用者改變預(yù)定的溫度。關(guān)于此事，所述計(jì)量閥可以是一個(gè)由一個(gè)脈沖寬度調(diào)制信號(hào)操作的脈沖閥。例如，所述脈沖閥最好是每秒至少啟動(dòng)一次。所述控制器可以是一個(gè)PID(比例-積分-微分)控制器。
經(jīng)常希望在所述感熱頭上設(shè)置至少一個(gè)帶有控制器控制的加熱器裝置。例如，所述感熱頭可以裝備多個(gè)加熱管。
本發(fā)明的另一方面是提供一設(shè)備，它用于控制在測(cè)試下的電子器件的溫度。所述設(shè)備包括一個(gè)具有壓縮機(jī)和一冷凝器的致冷系統(tǒng)。所述致冷系統(tǒng)工作以在通過流體的流動(dòng)環(huán)路內(nèi)循環(huán)所述致冷流體以使所述致冷流體在汽相和液相狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換從而交替地吸收和釋放熱能。
所述設(shè)備進(jìn)一步包括一個(gè)具有溫控表面的感熱頭。所述感熱頭限定一個(gè)用于所述致冷流體的流動(dòng)通道以因此作為所述致冷系統(tǒng)的一個(gè)蒸發(fā)器。所述計(jì)量閥位于在流體的流動(dòng)環(huán)路靠近蒸發(fā)器的位置上。所述計(jì)量閥被操作以調(diào)節(jié)進(jìn)入所述感熱頭內(nèi)的致冷流體。一個(gè)控制器被操作以控制所述計(jì)量閥用于在所述溫控表面上保持一預(yù)定的溫度。
本發(fā)明進(jìn)一步還包括提供一個(gè)設(shè)備，它用于控制在測(cè)試下的電子器件的溫度。所述設(shè)備包括一個(gè)具有壓縮機(jī)和一冷凝器的致冷系統(tǒng)。所述致冷系統(tǒng)工作以在通過一流體的流動(dòng)環(huán)路內(nèi)循環(huán)所述致冷流體以使所述致冷流體在汽相和液相狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換從而交替地吸收和釋放熱能。
所述設(shè)備進(jìn)一步包括一個(gè)具有溫控表面的感熱頭。所述感熱頭限定一個(gè)用于所述致冷流體的流動(dòng)通道以因此作為所述致冷系統(tǒng)的一個(gè)蒸發(fā)器。至少一個(gè)加熱裝置被操作以向所述感熱頭供熱能。
一個(gè)計(jì)量閥位于在流體的流動(dòng)環(huán)路靠近蒸發(fā)器的位置上。所述計(jì)量閥被操作以調(diào)節(jié)進(jìn)入所述感熱頭內(nèi)的致冷流體。一個(gè)控制器被操作以控制所述計(jì)量閥用于在所述溫控表面上保持一預(yù)定的溫度。
本發(fā)明還有的方面是提供一個(gè)保持被測(cè)試的電子器件在一預(yù)定溫度的方法。所述方法的一個(gè)步驟包括提供一個(gè)具有冷卻和加熱能力的感熱頭，該感熱頭包括一個(gè)與所述電子器件熱接觸的控制溫度的表面。被所述電子器件即時(shí)消耗的電力的變化比率與一個(gè)預(yù)定的閾值作比較，如果所述變化率以某種方式表示出即時(shí)電力的消耗的下降超過所述閾值，所述感熱頭的加熱能力被選擇地啟動(dòng)。如果所述變化率以某種方式表示出即時(shí)電力的消耗的增加超過所述閾值，所述感熱頭的冷卻能力被選擇地啟動(dòng)。例如通過一個(gè)預(yù)定時(shí)間周期以充分操作而被啟動(dòng)，所述冷卻和加熱能力可以被選擇性地啟動(dòng)。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供一個(gè)致冷裝置，它循環(huán)致冷流體通過一流體流動(dòng)環(huán)路進(jìn)行循環(huán)以使所述致冷流體在汽相和液相狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換從而交替地吸收和釋放熱能。所述致冷裝置包括一壓縮機(jī)以增加所述致冷流體的壓力而使之成為汽態(tài)。同樣提供了一個(gè)冷凝器，當(dāng)所述致冷流體放熱并從中通過時(shí)變成液態(tài)。當(dāng)所述致冷流體通過一個(gè)蒸發(fā)器時(shí)吸收熱能并因此變?yōu)槠麘B(tài)。
一個(gè)計(jì)量閥位于在流體流動(dòng)環(huán)路靠近蒸發(fā)器的位置上。所述計(jì)量閥被操作以調(diào)節(jié)進(jìn)入所述蒸發(fā)器的致冷流體。一個(gè)控制器被操作以控制所述計(jì)量閥用于在所述溫控表面上保持一預(yù)定的溫度。
本發(fā)明的其它目的、特征和方面在下面將進(jìn)行詳細(xì)的描述。


本發(fā)明對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員的充分的和進(jìn)一步的公開，包括最好的模式在說明書的其余部分包括參考附圖進(jìn)行描述。在附圖中圖1是表示本發(fā)明控制被測(cè)試的電子器件溫度的設(shè)備的示意圖；圖2是表示圖1所示設(shè)備用于保持一個(gè)封閉環(huán)路系統(tǒng)在預(yù)定溫度下的工作方式的方框圖；圖3是表示當(dāng)圖1能夠增加所示設(shè)備精確性的所使用的一個(gè)附加的開環(huán)技術(shù)的流程圖；
圖4表示能夠與圖1所示設(shè)備一起使用的一個(gè)感熱頭組件的較佳實(shí)施例的斜視立體圖；圖5是圖4所示的感熱頭組件的頂視圖；圖6是表示圖4所示感熱頭組件的部件分解圖；圖7是表示圖4所示感熱頭組件的露出所述溫控表面的底部視圖；圖8表示圖7中沿線8-8的剖視圖；圖9表示圖8中沿線9-9的剖視圖。
在本說明書和附圖中相同的附圖標(biāo)號(hào)表示本發(fā)明的相同或類似特性或元件。
具體實(shí)施例方式
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該明白現(xiàn)在的描述僅僅是示例性的實(shí)施例而不是想對(duì)本發(fā)明的各個(gè)方面限制，而所述各個(gè)方面僅以示例性的結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)施。
圖1表示控制一被測(cè)試的電子器件10溫度的設(shè)備(“DUT”)。在這種情況下，器件10是一個(gè)集成電路器件并被安裝在一個(gè)適當(dāng)?shù)臏y(cè)試固定器12上。測(cè)試固定器12為器件10供電，同時(shí)通過提供各種讀/寫命令對(duì)所述器件10的性能評(píng)估。
感熱頭14具有一個(gè)與所述器件10接觸的溫控表面16。在這種情況下，感熱頭14連接到一個(gè)可移動(dòng)的桿18的末端，而該桿18移動(dòng)操作使所述接觸表面16與所述器件10進(jìn)入或脫離接觸(如箭頭A所示)。例如桿18可以形成一個(gè)汽缸的活塞以將所述感熱頭定位到鄰接所要測(cè)試的器件上。
如所示，一個(gè)熱電偶20或其它適用的傳感器設(shè)置在溫控表面16上以指示所述器件10的溫度。該信號(hào)被送入一控制所述感熱頭14操作的處理器22以保持一預(yù)定的溫度。例如，由使用者在溫度選擇器上輸入所要保持的溫度。普通技術(shù)人員應(yīng)該明白處理器22和溫度選擇器的功能可以由一個(gè)單獨(dú)數(shù)字計(jì)算機(jī)或類似設(shè)備來完成。
感熱頭14最好構(gòu)成為具有冷卻和加熱兩種能力以在可能的較寬范圍內(nèi)準(zhǔn)確地保持溫度。在這種情況下，例如，感熱頭14具有一個(gè)冷卻部分26位于溫控表面16和一個(gè)加熱部分28之間。加熱部分28包括一個(gè)或多個(gè)加熱元件30以當(dāng)所述器件10的溫度下降到低于所希望的溫度時(shí)供應(yīng)熱能。一個(gè)與處理器22的控制相匹配的裝置32供應(yīng)所要求的電力以操作加熱元件30。
所述感熱頭14的冷卻部分26形成一個(gè)致冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器，該致冷系統(tǒng)還包括一壓縮機(jī)32和一冷凝器34。所述致冷系統(tǒng)使用致冷流體，如氟里昂R134a，將致冷流體進(jìn)行循環(huán)以交替地吸收和釋放熱能，根據(jù)已知的致冷循環(huán)，當(dāng)所述致冷流體在汽相和液相之間進(jìn)行變化而進(jìn)行吸熱和放熱。
特別是當(dāng)所述致冷流體由液態(tài)“蒸發(fā)”為汽態(tài)時(shí)，在器件10的位置處吸收大量的熱能。所述蒸發(fā)發(fā)生在設(shè)定在所述感熱頭14內(nèi)的致冷流體流動(dòng)通道36內(nèi)。在所述感熱頭14內(nèi)部存在的低壓氣體然后沿管38被供入加熱壓縮機(jī)32。得到的高壓氣體通過管40被送入冷凝器34，在冷凝器中放出所積累的熱能。結(jié)果，致冷流體被冷凝回到液態(tài)。
由冷凝器34來的高壓流體沿管42和毛細(xì)管44被回送到感熱頭14。在這種情況下在毛細(xì)管44和流體流動(dòng)通道36的交界面上形成一“膨脹閥”。具體地講，液態(tài)形式的致冷流體當(dāng)從毛細(xì)管44的一個(gè)小內(nèi)部直徑進(jìn)入到流動(dòng)通道36的入口的大的封閉體積時(shí)壓力會(huì)下降。如理想氣體定律的指導(dǎo)，該壓力的下降引起溫度的下降。
圖1所示的設(shè)備工作以在高準(zhǔn)確性下保持溫控表面16為選定的溫度。一般來說，該溫度可以容易地在整個(gè)指定的范圍控制在±3℃技術(shù)要求之內(nèi)，例如，在本較佳實(shí)施例中，該設(shè)備能夠在從-100℃到200℃之間的整個(gè)指定范圍以準(zhǔn)確性為±0.5℃條件下運(yùn)行。
為了更密切地控制所選擇的溫度，在鄰接感熱頭14處設(shè)置一個(gè)可操作的計(jì)量閥46以調(diào)節(jié)進(jìn)入流動(dòng)通道36的致冷流體的流動(dòng)。雖然打算使用各種定量閥，但所示的實(shí)施例使用一個(gè)普通關(guān)閉螺線管脈沖閥，它由一個(gè)脈寬調(diào)制脈沖(PWM)信號(hào)控制。所述PWM信號(hào)的工作循環(huán)由處理器22進(jìn)行選擇以保持所希望的溫度。
計(jì)量閥46最好布置在流動(dòng)通道36入口18英寸處以調(diào)節(jié)致冷流體的流動(dòng)以不產(chǎn)生實(shí)際上的時(shí)間延遲。在圖示的實(shí)施例中，例如計(jì)量閥46可以位于毛細(xì)管44的入口處。通常毛細(xì)管44會(huì)具有不超過12英寸的長度。毛細(xì)管44的相對(duì)短的長度和小內(nèi)徑確保計(jì)量閥46和溫控表面16的溫度之間的快速反應(yīng)時(shí)間。
Kryotech有限公司，作為本發(fā)明的設(shè)計(jì)者，以前已經(jīng)開發(fā)了測(cè)試設(shè)備，其中所述感熱頭在一致冷系統(tǒng)中作為一蒸發(fā)器的結(jié)構(gòu)。致冷流體以液態(tài)流過所述感熱頭，并在該處膨脹。引起溫度的下降從被測(cè)試的電子器件吸收熱能以保證預(yù)定的溫度。在這樣的系統(tǒng)中，使用靠近該冷凝器出口的一個(gè)閥，它由一個(gè)定量控制器控制其操作。如在本發(fā)明的許多實(shí)施例一樣，在致冷流體流動(dòng)循環(huán)內(nèi)，所述壓縮機(jī)和冷凝器被布置離開所述感熱頭幾英尺(例如4-5英尺)遠(yuǎn)。一部分是由于所述閥的布置距離，該系統(tǒng)僅能夠以±10℃的準(zhǔn)確性控制所選擇的溫度。
一個(gè)圖1所示設(shè)備形式的封閉循環(huán)控制系統(tǒng)的總體框圖在圖2中顯示。在這種情況下，雖然普通技術(shù)人員會(huì)明白各種模擬系統(tǒng)同樣可以在本發(fā)明中使用，但該控制系統(tǒng)表明是一個(gè)數(shù)字控制系統(tǒng)。如圖所示，熱電偶20提供一個(gè)連續(xù)的溫度信號(hào)y(t)，它被取樣和被數(shù)字化，如在標(biāo)號(hào)48所示，以獲得一個(gè)溫度信號(hào)的取樣y(kT).然后信號(hào)y(kT)與理想的溫度信號(hào)r(kT)作比較，如在標(biāo)號(hào)50所示，以產(chǎn)生一個(gè)誤差信號(hào)e(kT)。
如在標(biāo)號(hào)52所示，處理器22對(duì)誤差信號(hào)e(kT)進(jìn)行一個(gè)控制算法的處理以產(chǎn)生一個(gè)修正信號(hào)u(kT)。在現(xiàn)在的較佳實(shí)施例中，該控制算法可以是一個(gè)比例-微分-積分(PID)控制算法，如圖所示。所述修正信號(hào)是脈寬調(diào)制脈沖，如標(biāo)號(hào)54所示，或被轉(zhuǎn)換成為其它的適當(dāng)?shù)哪M信號(hào)u(t)，以用于溫度控制設(shè)備(或裝置)標(biāo)號(hào)56的操作。例如，所述修正信號(hào)u(kT)可以包含系統(tǒng)的冷卻和加熱能力的兩個(gè)操作的指令。
應(yīng)該明白在圖2所示的閉環(huán)系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)操作條件保證所希望的溫度是非常有效的。最好，該系統(tǒng)至少每秒一次地進(jìn)行溫度信號(hào)的取樣并產(chǎn)生一個(gè)所希望的修正信號(hào)。例如，通過現(xiàn)在的較佳實(shí)施例的控制系統(tǒng)的該閉環(huán)部分，在表面16的溫度至少在每300ms被取樣。
由于電子器件的小的質(zhì)量，它們?cè)跍囟壬系膭×易兓煊谝粋€(gè)純閉環(huán)系統(tǒng)能夠進(jìn)行的有效的補(bǔ)償。因?yàn)檫@樣的溫度變化實(shí)際上總是由于功率消耗上的變化(具有某些小的熱延遲)，所述電子器件的功率消耗即刻地能夠直接用于預(yù)測(cè)在器件溫度上的迅速變化。因此，如圖1所示，處理器22最好接受測(cè)試固定器12來的信號(hào)58，以指示所述電子器件的功率消耗。
圖3表示處理器22使用由測(cè)試固定器12的功率消耗的方法。在處理已開始(如60所示)，所述器件10的功率消耗被取樣(如62所示)。為了迅速對(duì)預(yù)測(cè)的溫度變化的作出反應(yīng)，處理器22最好每秒對(duì)功率消耗取樣多次。例如，根據(jù)本發(fā)明的現(xiàn)在的較佳實(shí)施例，可以在每秒取樣20-50此或更多。
功率消耗的變化率(即所述功率消耗的第一導(dǎo)數(shù))然后與一個(gè)預(yù)定的閾值(如64所示)進(jìn)行比較。如果該變化率不超過所述閾值，該處理環(huán)返回以用于下次取樣。
當(dāng)所述變化率的確超過所述預(yù)定的閾值時(shí)，處理器22決定所述功率消耗是否正在增加或正在降低(如66所示)。一個(gè)正的功率變化表示電子器件上的溫度將上升。同樣地，一個(gè)負(fù)的功率變化表示電子器件的溫度將下降。當(dāng)這些情況發(fā)生時(shí)，要立即動(dòng)作以消除這些預(yù)測(cè)的溫度變化。
例如，當(dāng)所述功率消耗變化率超過在正方向的所述閾值時(shí)，系統(tǒng)可以被啟動(dòng)進(jìn)入一個(gè)完全冷卻的模式(如68所示)。當(dāng)所述功率消耗變化率超過在負(fù)方向的所述閾值時(shí)，系統(tǒng)可以被啟動(dòng)進(jìn)入一個(gè)完全加熱的模式(如70所示)。最好地，該開環(huán)控制系統(tǒng)要保持完全冷卻或加熱一足夠長的時(shí)間以消除急劇的溫度變化。在現(xiàn)在的較佳實(shí)施例中，例如該加熱或冷卻的全“開”操作被保持大約200毫秒。然后所述閉環(huán)控制系統(tǒng)繼續(xù)與平常一樣地保持電子器件的溫度。
圖4-6表示一感熱頭組件，它能夠使用在圖1所示的設(shè)備中，組件72包括一個(gè)感熱頭74，它具有一個(gè)冷卻部分76并與一個(gè)加熱部分78裝在一起。致冷流體通過毛細(xì)管80進(jìn)入冷卻部分76并由出口管82排出。在這種情況下，加熱部分78限定多個(gè)橫向孔84，在其中插入相應(yīng)的加熱管。熱電偶的引線由一中心橫向孔86中引出。
如圖所示，感熱頭74可以是適合于與特殊結(jié)構(gòu)的插座蓋88相匹配的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，例如插座蓋88包括一對(duì)直立的校準(zhǔn)銷90。銷90被放在位于所述感熱頭74的下表面的相鄰近的一對(duì)耳部92之間的區(qū)域上。
最好地，所述感熱頭74被放在一個(gè)由適當(dāng)?shù)慕^緣材料如尼龍6/6形成的腔體塊94內(nèi)。為方便感熱頭74與被測(cè)試的器件之間的進(jìn)一步的匹配，在所述腔體塊94上安裝一個(gè)萬向支架組件96。在這種情況下，組件96包括一個(gè)下部平板98和一個(gè)上部平板100，它們之間由多個(gè)角柱相互連接，如柱102。每個(gè)角柱由一個(gè)螺旋彈簧如彈簧104所述環(huán)繞以推動(dòng)所述板98和板100相互離開。
如圖7所示，在所述感熱頭74的底面限定一溫控表面106。表面106最好被拋光或其它的結(jié)構(gòu)以顯示出特別的平并且因此具有相當(dāng)高的反射率。在所示的表面106所限定的一中心孔108內(nèi)裝有所述熱電偶。
參考圖8能夠更容易地解釋所述感熱頭74的進(jìn)一步的結(jié)構(gòu)。普通技術(shù)人員應(yīng)該明白，感熱頭74最好由高熱傳導(dǎo)率的材料制成。在同時(shí)，感熱頭74被制成具有小的質(zhì)量以能夠迅速傳導(dǎo)熱能。關(guān)于這一點(diǎn)，冷卻部分76可以由銅形成而加熱部分78由黃銅形成?？梢酝ㄟ^如釬焊的方法將該兩個(gè)部件結(jié)合在一起以獲得一個(gè)一體的結(jié)構(gòu)。
圖9表示能夠限定在冷卻部分76內(nèi)的示例性的流動(dòng)通道110。在這種情況下，致冷流體通過入口112進(jìn)入并沿盤旋型的流動(dòng)通道110運(yùn)動(dòng)。由于致冷流體在通過出口114離開之前的蒸發(fā)而吸收熱能。在本實(shí)施例中，通過在沿通路的長度上獨(dú)特的鉆孔連接在一起形成所述流動(dòng)通道110。
能夠看到本發(fā)明提供用于保持被測(cè)試的電子器件在一選定的溫度下的設(shè)備和方法。因?yàn)樵撓到y(tǒng)使用進(jìn)行循環(huán)的致冷流體替代了一流體的回路，減少了流體回路的各種缺點(diǎn)。例如由于除了蒸發(fā)器和壓縮機(jī)的吸入管的所有部件保持在環(huán)境溫度，不需要象在流體回路系統(tǒng)中所要求的對(duì)管路進(jìn)行隔熱絕緣。以同樣的原因，許多在流體回路中存在的冷凝排放器同樣被減少。與已有的流體回路系統(tǒng)相比較，改進(jìn)了啟動(dòng)時(shí)間和能量利用率。
對(duì)已顯示和描述的本發(fā)明的較佳實(shí)施例，普通技術(shù)人員能夠在不背離本發(fā)明的精神和范圍下作出各種修改和變化。應(yīng)該明白各種實(shí)施的方面能夠在整體和部分上相互變化。而且，普通技術(shù)人員應(yīng)該明白上述的描述僅僅是示例性的，并不是想對(duì)本發(fā)明作出限制，本發(fā)明由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.用于控制一被測(cè)試的電子器件溫度的設(shè)備，所述設(shè)備包括具有與所述電子器件熱接觸的溫控表面的感熱頭；所述感熱頭限定一用于通過致冷流體的流動(dòng)通道以在所述電子器件和所述感熱頭之間傳導(dǎo)熱能；致冷系統(tǒng)，它與所述感熱頭的流動(dòng)通道流體連通以將致冷流體供應(yīng)到該處；所述致冷系統(tǒng)包括一調(diào)節(jié)所述致冷流體流動(dòng)的計(jì)量閥，所述計(jì)量閥位于鄰近所述感熱頭的流動(dòng)通道的位置以調(diào)節(jié)所述致冷流體進(jìn)入所述感熱頭；及控制器，它用于控制所述計(jì)量閥以保持所述溫控表面的溫度為預(yù)定溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述致冷系統(tǒng)包括具有第一端和第二端的毛細(xì)管，所述毛細(xì)管的第二端與所述感熱頭的流動(dòng)通道的入口流體連通。
3.如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其特征在于所述計(jì)量閥位于所述毛細(xì)管的第一端。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述控制器適合于使所述預(yù)定溫度由使用者進(jìn)行變化。
5.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述計(jì)量閥是一個(gè)由脈寬調(diào)制脈沖信號(hào)控制的脈沖閥。
6.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述計(jì)量閥至少每秒啟動(dòng)一次。
7.如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其特征在于所述控制器是一比例積分微分型控制器。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其特征在于所述感熱頭還包括至少一個(gè)加熱器裝置，同樣由所述控制器控制該加熱器裝置的操作。
9.如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其特征在于所述至少一個(gè)加熱器裝置包括多個(gè)加熱管。
10.用于控制一被測(cè)試的電子器件溫度的設(shè)備，所述的設(shè)備包括包括一壓縮機(jī)和一冷凝器的致冷系統(tǒng)，所述致冷系統(tǒng)被操作以通過在流體的流動(dòng)回路內(nèi)循環(huán)致冷流體使所述致冷流體在汽相和液相之間變化從而交替地吸收和釋放熱能；具有一溫控表面的感熱頭，所述感熱頭限定一致冷流體的流動(dòng)通道以因此作為所述致冷系統(tǒng)的一蒸發(fā)器；和位于所述流體的流動(dòng)回路的蒸發(fā)器附近可操作的計(jì)量閥，所述計(jì)量閥被操作以調(diào)節(jié)所述致冷流體進(jìn)入所述感熱頭內(nèi)的流動(dòng)通道用于保持所述溫控表面為預(yù)定的溫度。
11.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于致冷系統(tǒng)包括具有第一端和第二端的毛細(xì)管，所述毛細(xì)管的第二端與所述感熱頭的流動(dòng)通道的入口流體連通。
12.如權(quán)利要求11所述的設(shè)備，其特征在于所述計(jì)量閥位于所述毛細(xì)管的第一端。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于所述計(jì)量閥是一個(gè)由脈寬調(diào)制脈沖信號(hào)控制的脈沖閥。
14.如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其特征在于還包括一控制器，以產(chǎn)生所述的脈寬調(diào)制脈沖信號(hào)，所述控制器適合于使所述預(yù)定溫度由使用者進(jìn)行變化。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其特征在于所述控制器是一比例積分微分型控制器。
16.如權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其特征在于所述感熱頭還包括至少一個(gè)加熱器裝置，當(dāng)需要保持所述預(yù)定的溫度時(shí)，該加熱器裝置操作以向所述溫控表面供應(yīng)熱能。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于所述至少一個(gè)加熱器裝置包括多個(gè)加熱管。
18.用于控制一被測(cè)試的電子器件溫度的設(shè)備，所述的設(shè)備包括包括一壓縮機(jī)和一冷凝器的致冷系統(tǒng)，所述致冷系統(tǒng)被操作以在通過流體的流動(dòng)回路內(nèi)循環(huán)致冷流體使所述致冷流體在汽相和液相之間變化從而交替地吸收和釋放熱能；具有一溫控表面的感熱頭，所述感熱頭限定一致冷流體的流動(dòng)通道以因此作為所述致冷系統(tǒng)的一蒸發(fā)器；至少一個(gè)可操作的加熱器裝置，向所述感熱頭供應(yīng)熱能。位于所述流體的流動(dòng)回路的蒸發(fā)器附近的計(jì)量閥，所述計(jì)量閥被操作以調(diào)節(jié)所述致冷流體進(jìn)入所述感熱頭內(nèi)的流動(dòng)通道；和用于保持所述溫控表面為預(yù)定的溫度，同時(shí)控制所述計(jì)量閥和所述至少一個(gè)加熱器裝置的控制器。
19.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于致冷系統(tǒng)包括具有第一端和第二端的毛細(xì)管，所述毛細(xì)管的第二端與所述感熱頭的流動(dòng)通道的入口流體連通。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其特征在于所述計(jì)量閥位于所述毛細(xì)管的第一端。
21.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于所述計(jì)量閥是一個(gè)由脈寬調(diào)制脈沖信號(hào)控制的脈沖閥。
22.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于所述控制器適合于使所述預(yù)定溫度由使用者進(jìn)行變化。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其特征在于所述控制器是一比例積分微分型控制器。
24.如權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其特征在于所述至少一個(gè)加熱器裝置包括多個(gè)加熱管。
25.用于控制一被測(cè)試的電子器件溫度的方法，所述方法包括(a)提供一能夠同時(shí)具有冷卻能力和加熱能力的感熱頭，所述感熱頭包括與所述電子器件熱接觸的溫控表面；(b)決定所述電子器件的即時(shí)性電力消耗變化率；(c)將所述的變化率與一預(yù)定的閾值相比較；(d)如果所述變化率超過所述閾值而指示即時(shí)的電力消耗為下降，選擇啟動(dòng)所述感熱頭的所述加熱功能；和(e)如果所述變化率超過所述閾值而指示即時(shí)的電力消耗為增加，選擇啟動(dòng)所述感熱頭的所述冷卻功能。
26.如權(quán)利要求25所述方法，其中在步驟(d)和(e)中分別被選擇的啟動(dòng)所述冷卻能力和所述加熱能力要被充分操作持續(xù)一個(gè)預(yù)定的時(shí)間。
27.致冷設(shè)備，它操作以在流體的流動(dòng)回路內(nèi)循環(huán)所述致冷流體從而使所述致冷流體在汽相和液相之間變化從而交替地吸收和釋放熱能；所述致冷設(shè)備包括一壓縮機(jī)，為汽相的所述致冷流體增加壓力；一冷凝器，在其中所述致冷流體釋放熱能并因此在通過它時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)橐合?；一蒸發(fā)器，在其中所述致冷流體吸收熱能并因此在通過它時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)槠啵灰挥?jì)量閥，可操作地位于在所述流體的流動(dòng)回路中的鄰近所述蒸發(fā)器的位置，所述計(jì)量閥被操作以調(diào)節(jié)致冷流體進(jìn)入所述蒸發(fā)器；及一控制器，為了保持所述蒸發(fā)器為一預(yù)定溫度控制所述計(jì)量閥。
28.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于致冷設(shè)備包括具有第一端和第二端的毛細(xì)管，所述毛細(xì)管的第二端與所述感熱頭的流動(dòng)通道的入口流體連通。
29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其特征在于所述計(jì)量閥位于所述毛細(xì)管第一端。
30.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于所述計(jì)量閥是一個(gè)由脈寬調(diào)制脈沖信號(hào)控制的脈沖閥。
31.如權(quán)利要求30所述的設(shè)備，其特征在于所述控制器是一比例積分微分型控制器。
32.如權(quán)利要求27所述的設(shè)備，其特征在于所述控制器適合于使所述預(yù)定溫度由使用者進(jìn)行變化。
全文摘要
用于控制一被測(cè)試的電子器件(10)溫度的設(shè)備，所述設(shè)備包括一個(gè)具有與所述電子器件(10)熱接觸的溫控表面(16)的感熱頭(14)；所述感熱頭(14)限定一用于通過致冷流體的流動(dòng)通道(36)以在所述電子器件(10)和所述感熱頭(14)之間傳導(dǎo)熱能；一致冷系統(tǒng)，它與所述感熱頭的流動(dòng)通道(36)流體連通以將致冷流體供應(yīng)到該處；所述致冷系統(tǒng)包括一調(diào)節(jié)所述致冷流體流動(dòng)的計(jì)量閥(46)以調(diào)節(jié)所述致冷流體進(jìn)入所述感熱頭(14)；一控制器(22)，它用于控制所述計(jì)量閥(46)以保持所述溫控表面(16)的溫度為預(yù)定溫度。
文檔編號(hào)B01L7/00GK1537217SQ02812057
公開日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2002年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月31日
發(fā)明者查爾斯·B·沃爾, 辛西婭·M·巴恩斯, M 巴恩斯, 查爾斯 B 沃爾 申請(qǐng)人:克里奧泰克公司