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怎么精确对自热后冷却的热时间常数(τc)测试

2020-11-3 17:07:50  58 热敏电阻 吉时利源表 温度检测
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本帖最后由 Kevin__ 于 2020-11-10 15:18 编辑

依具标准:IEC 60539-1:2002 / GB/T 6663.1-2007直热式负温度系数热敏电阻器 第一部分:总规范
测试系统:SM-2400A热敏电阻热时间常数&耗散系数测试系统
测试硬件:吉时利2450源表
测试软件: SM-2400A热敏电阻热时间常数&耗散系数测试系统软件
测式治具:精密SMD测试治具
测试环境:透明试验箱

《IEC 60539-1:2002 / GB/T 6663.1-2007直热式负温度系数热敏电阻器 第一部分:总规范》 4.12章节对自热后冷却的热时间常数测试进行了详细的描述:

4.12自热后冷却的热时间常数 (τc)
4.12.1   测量热敏电阻器在Tb = (358.15士2) K,Ta = (298.15±2)K和ti温度下按4.5中的说明测量零功率电阻值。Ti按以下公式进行计算:
Ti = Tb - (Tb - Ta) × 0.632
    记录测量结果。
    注:Ta和Tb也可以是详细规范中规定的其他值。
4.12.2除非详细规范另有说明,热敏电阻器应安装在4.10.2中说明的试验箱中。在插入该试验箱之前, 热敏电阻器应连接到图6所示的电路中。
    高阻抗电压表和电流表精度应优于1%。电阻测量仪器精度应不低于0.1%。


图6热时间常数测量电路


4.12.3测量方式应按照以下规定:

    闭合接点AA,调整电流Ⅰth;直到比率Uth/ Ith在Tb温度零功率电阻值的60%到80%以内,并且达到稳定的读数。投掷开关闭合接点BB并且当热敏电阻器达到温度Tb下的零功率电阻值时计时,直到Ti温度零功率电阻值时停止计时。
    开始和停止计时之间的时间就是热时间常数。
4.12.4热时间常数应在详细规范规定的范围内。

从上述规范要求分析,测试自热后冷却的热时间常数 (τc)难点如下:
  • 怎么简便讯速控制温度到Tb温度零功率电阻值的60%到80%以内,并且达到稳定的读数。
  • 怎么准确地记录热敏电阻温度到达Tb和Ti的时间(特别是对于0603、0402超小型的SMD热敏电阻器件,热时间常数在50~200ms之前,很显然通过人工控制开关切换的方式基本没有办法正确完成自热后冷却的热时间常数 (τc)的测试)。
  针对这些难点,运行吉时利公司的2450源表可以很好地在测试硬件上解决上述的问题(吉时利2450源表是一台集成精密电压源、精密电流源、调精度电压表及高精度电流表为一体的多功能仪表,并且具有快速的电压、电流的测试回读功能,最高可达3000次/秒的测试能力)。通过2450源表的恒压恒流功能可以精确控制输出使被测热敏电阻器件温升得到精确控制,通过2450源表的高速测试功能可以快速测试到温度Tb到温度Ti的时间变化(可精确到5ms)。通过我司自主开发的《SM-2400A热敏电阻热时间常数&耗散系数测试系统》软件,自动控制2450源表的自动加流使产品上升到Tb温度零功率电阻值的60%到80%以内,温度到达之后,系统软件会自动控制2450源表停止输出,并自动快速采集被测器件的降温过程的温度对时间的波形,下降到Ti温度电阻之后,软件停止采集并自动在波形上标记出Tb时间点和Ti时间点,计算出热时间常数结果。


测试系统框图




测试系统现场图




实测结果图

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