在每次測試中,我們快速提升了器件的耗散功率,然后逐步降低功率。其實現方式是通過快速改變電源電壓以增加器件的靜態電流,從而改變耗散功率。這種功率波動會導致測試期間的溫度變化,因此我們可以通過持續監測內部溫度和功率來計算系統的熱參數。在這些實驗中,溫度流動與通常的預期相反:溫度變化來自物體,而傳感器則隨物體變化。由于傳感器的熱質量較小,因此有可能快速加熱傳感器,從而產生接近理想的熱階躍函數的情況,從而允許在特定條件下使用高斯階躍公式。以下步驟概述了測試設置:
- 熱敏頭設置
- 在穩定且受控的 +21°C 溫度(接近室溫)下安裝了巨大的銅熱敏頭,以盡量減少對流氣流的影響。這確保了傳感器在測試過程中的自熱不會影響熱敏頭的溫度。
- 為了避免 PCB 底部的 CB 發生短路,銅熱敏頭上覆蓋了 1mil Kapton? 膠帶,從而將熱敏頭與測試板電氣隔離。
- 熱接觸優化
- 在測試板和熱敏頭之間涂抹了一層薄薄的導熱油脂來改善熱接觸。
- 為了進一步穩定熱接觸并防止溫度從受測器件 (DUT) 泄漏到周圍空氣,測試板由一個多孔橡膠棒通過可控力度壓在熱敏頭上。
- 試驗箱條件
- 為了避免室內空氣流動的影響,測試之前將連接測試板的熱敏頭放入一個封閉的試驗箱內并保持至少 15 分鐘。
- DUT 設置
- 一次僅測試一個 DUT,以確保準確性。
- 每個測試板都在 V+ 引腳上安裝一個 0.1μF 表面貼裝電壓電源陶瓷電容器并以 GND 為基準。
- I2C 總線以 400kHz 的頻率運行,上拉電壓為 3V,這在測試過程中不會發生變化。
- DUT 電源會在測試期間按以下步驟變化:3V → 5.5V → 3V。這會導致器件電源功耗發生變化:0.4mW → 5.5mW → 0.4mW。每個電源電壓階躍的時間為 15 秒。
- DUT 處于連續轉換模式,取 8 次內部平均值,轉換之間無停頓。溫度數據每 150ms 從 DUT 傳輸一次。
圖 3-2 展示了測試設置,其中包含熱敏頭、一個連接的示例測試板和實驗中使用的橡膠棒。