专利名称：温度保护设计方法、及温度保护测试方法
技术领域：
本发明涉及温度保护技术领域，尤其涉及温度保护设计方法、及温度保护测试方法。
背景技术：
温度保护也叫过热保护、超温保护，其产生背景是在某种条件下，被保护对象温度异常升高，超出设计的温度能力，导致被保护对象发生损坏，温度保护技术试图在被保护对象因为温度过高损坏前，触发保护机制，使被保护对象免于损坏，所述被保护对象为设备或设备上的某一功能模块。所述保护机制的实现原理为预先在被保护对象的某个选定位置布置过热保护器件，并根据过热保护器件设定位置的材料确定保护触发温度或根据经验确定保护触发温度。所述过热保护器件由温度传感器、逻辑判断部件以及后续电路组成，其中，逻辑判断部件一般为比较器、比较电路、分压采样的装置或反馈回路等，后续电路为开关或限流装置等。在被保护对象启动后，过热保护器件的温度传感器会实时检测其所在被保护对象位置的材料的温度，过热保护器件的逻辑判断部件会对所述检测到的温度和保护触发温度进行比较，当检测到的温度达到保护触发温度时，请求过热保护器件的后续电路动作，后续电路动作的方式为关断电源或强行限制电流或加大风扇转速增强散热能力等，一般是关断电源，从而达到保护效果。通过上述原理可以看到过热保护器件的设定位置和保护触发温度是温度保护技术的核心。温度保护技术分为温度保护设计和温度保护测试两部分。目前温度保护设计方法为设计人员按经验选择过热保护器件设定位置，根据过热保护器件设定位置材料确定保护触发温度或根据经验确定保护触发温度。也有设计人员根据计算机软件模拟仿真得到过热保护器件设定位置和保护触发温度。目前温度保护测试方法为将被保护对象进行整体加热，直到过热保护器件动作， 或者，使用热吹风等加热被保护对象对过热保护器件加热，触发过热保护器件动作从而判断过热保护设计是否成功。分析目前温度保护设计方法缺陷如下设计人员按经验选择过热保护器件设定位置，每个人的经验都是不一样的，按经验选择缺乏准确性，作为设计人员，经验必不可少，如果只有经验，难免出现错误。根据计算机模拟仿真得到过热保护器件设定位置和保护触发温度，被保护对象使用材料众多，形态多样，发热、散热能力在仿真中难以根据实际环境进行设定，调整工作量大。分析目前温度保护测试方法缺陷如下将被保护对象进行整体加热，直到过热保护器件动作，如果过热保护设计失败，过热保护器件位置设置错误或保护触发温度设置过高，过热保护器件将不能在被保护对象损坏前动作，被保护对象将有器件出现损坏，最坏情况是一个器件损坏后导致连锁反应，引起多处故障，这样，故障点查找和维修都很困难。因为温度保护测试方法是一直加热升温直到过热保护器件动作，如果过热保护设计未达到设计预期，则必定出现被保护对象损坏，并且是每测试一次损坏一次。而使用热吹风等局部加热被保护对象对过热保护器件加热，触发过热保护器件动作时，这种测试方法只能评定过热保护器件中的后续电路可以动作，也仅能达到这个目的， 这与检测过热保护器件位置和保护触发温度的设置是否正确的测试目的相去甚远。使用这个方法看似能够更快捷地测试，而实际测试完成后，并不能达到温度保护测试的目的，完全可能出现这样的情况被保护对象能够通过温度保护测试，却仍然因为过热损坏。综上所述，现有温度保护设计方法，按经验选择过热保护器件设定位置缺乏准确性；根据计算机模拟仿真进行设计，比较复杂，而且难以体现实际的环境，缺乏精确性。从而导致温度保护设计容易出现错误，会损坏被保护对象。现有温度保护测试方法，难以检测出过热保护器件位置和保护触发温度的设置是否正确，从而导致被保护对象测试时易出现损坏，或者被保护对象往往能够通过温度保护测试，工作时却仍然因为过热损坏。此外，也无法根据现有温度保护测试结果对温度保护设计方法进行调整。
发明内容
有鉴于此，本发明提出一种温度保护设计方法，可以提高选择过热保护器件设定位置和保护触发温度的准确性，快速、准确、低成本、低风险的完成温度保护设计。本发明的另一目的是提出一种温度保护测试方法，可以提高过热保护测试的有效性，快速、准确、低成本、低风险的完成温度保护测试。为达到上述目的，本发明实施例的技术方案是这样实现的一种温度保护设计方法，包括以下步骤Si、确定被保护对象的各个可能损坏位置，在各个可能损坏位置处设置温度检测
装置；根据各个可能损坏位置的最高正常工作温度或最高耐受温度、和预先设定的安全量，确定各个可能损坏位置的温度阈值；S2、设置被保护对象工作在任意一工作模式，对被保护对象均勻、持续加热，直至任一温度检测装置首次检测到被检测可能损坏位置的温度达到其温度阈值时，则使被保护对象在所述温度阈值下持续工作的时间达到预先设定的时间长度；若被保护对象无损坏， 则设定该可能损坏位置为该工作模式下过热保护器件的待定设置位置；测试其它可能损坏位置在被保护对象以所述温度阈值下持续工作时的温度并记录；S3、选择被保护对象的另一个工作模式，重复执行步骤S2，直至选择完被保护对象的所有工作模式，得到各种工作模式下过热保护器件的待定设置位置、以及任一过热保护器件的待定设置位置处在各种工作模式下的测量温度；S4、从所述各种工作模式下过热保护器件的待定设置位置中，选择至少一个过热保护器件的待定设置位置作为过热保护器件的设置位置，将选择的所述过热保护器件的待定设置位置在各种工作模式下的测量温度中最低的温度设定为过热保护器件的保护触发温度。一种温度保护测试方法，包括以下步骤确定被保护对象的各个可能损坏位置，在各个可能损坏位置设置温度检测装置；根据各个可能损坏位置的最高正常工作温度或最高耐受温度、和预先设定的安全量，确定各个可能损坏位置的温度阈值；设置被保护对象在任意工作模式，对被保护对象均勻、持续加热，直至任一温度检测装置首次检测到被检测可能损坏位置的温度达到其温度阈值，使被保护对象在所述温度阈值下持续工作的时间达到预先设定的时间长度，若被保护对象无损坏，则测试通过，若被保护对象出现损坏，则测试不通过。本发明的有益效果为，通过温度测量，以实测数据作为温度保护设计、温度保护测试结果的判断依据，可以提高选择过热保护器件设定位置和保护触发温度的准确性，提高过热保护测试的有效性。采用本发明方法，可以快速、准确、低成本、低风险的完成温度保护设计、测试。
图1为本发明实施例的温度保护设计方法流程图；图2为本发明实施例的温度保护测试方法流程图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过具体实施例并参见附图，对本发明进行详细说明。本发明提供一种建立在温度测量基础上，以实测数据作为温度保护设计、温度保护测试结果判断依据的方法。采用本发明方法，可以快速、准确、低成本、低风险的完成温度保护设计、测试。本发明首先分析被保护对象可能存在的过热损坏原因并找出每种过热损坏原因下有可能出现过热损坏的位置，再分别查找这些可能过热损坏位置的材料资料，测量这些可能过热损坏位置在被保护对象各种工作模式下的温度阈值，得到这些可能过热损坏位置的温度数据，从而确定各种工作模式下的过热保护器件的待定设置位置及其温度阈值，然后将多个过热保护器件的待定设置位置进行优化，最终确定过热保护器件设置位置和保护触发温度。本发明实施例的温度保护设计方法流程如图1所示，包括以下步骤步骤101 确定被保护对象的各个可能损坏位置，在各个可能损坏位置处设置温度检测装置。可能损坏位置是指被保护对象上的某处位置，该处本身为发热源或是靠近发热源且耐高温能力差的器件或组件。所述器件是指承受或可能承受电应力的元件；所述组件是指除器件外，用于固定、 连接、隔离、散热等作用而使用的机械、结构等装置。其中，如电源开关管就是属于器件，如结构件就是属于组件。所述温度检测装置为温度探头或可能损坏位置自带温度检测装置，一般为温度传感器。步骤102 根据各个可能损坏位置的最高正常工作温度或最高耐受温度和预先设定的安全量，确定各个可能损坏位置的温度阈值。所述最高正常工作温度是指器件或组件本身正常工作才能保证其它器件或组件不损坏，超过最高正常工作温度温度，该器件或组件本身可能不损坏，但会损坏其它部分。所述最高耐受温度是指器件或组件本身没有正常工作的概念，超过最高耐受温度，就损坏了，比如塑料类结构件。查找资料，确定可能损坏位置材料的最高正常工作温度或最高耐受温度。最高正常工作温度或最高耐受温度是各种材料的基本属性，在各种材料的使用说明上均会标注。将可能损坏位置最高正常工作温度或最高耐受温度下浮预先设定的安全量，将下浮后的温度作为各个可能损坏位置的温度阈值。器件或组件的材质不同，需下浮的安全量可不一致。例如，某芯片结温150°C，可能会下浮5 20°C作为安全量，而某电容上限为 85°C，可能会下浮5 10°C作为安全量。即对于任一可能损坏位置温度阈值等于该可能损坏位置材料的最高正常工作温度或最高耐受温度减去该可能损坏位置的安全量所述安全量是温度阈值与最高正常工作温度或最高耐受温度的差值。安全量大小的确定与使用对可靠性的要求、产品设计寿命要求、材料温度特性有关。具体如下材料(器件或组件)最高正常工作温度或最高耐受温度一般是由材料生产商提供。超过最高正常工作温度或最高耐受温度使用，将会带来损坏，一般都不考虑超温使用。 按照失效理论，材料越接近温度极限值，其失效率就越高，按失效概率，材料的使用温度区间应尽可能远离温度极限值。而从成本考虑，使用越接近极限值(不超过极限值)，其经济效益就越好，不同极限值的材料的价格存在差异。这两个要求是矛盾的，安全量越大，经济效益越差，可靠性越高；安全量越小，经济效益越好，可靠性越差。使用中必须在两者间找到一个平衡，这个平衡点就是实际使用环境，看使用是否更侧重于可靠性。例如，若使用环境对可靠性要求不高，那么只需要将最高正常工作温度或最高耐受温度的3%、5%或8%作为安全量即可；若对可靠性要求较高，则可预留最高正常工作温度或最高耐受温度的10^^15^^20%作为安全量，若有特别要求，还可以考虑增加安全量。另外一项需考虑的就是产品的设计使用寿命，要求使用寿命越长，安全量越大。除这些通用考虑外，需根据材料温度特性进行考虑，一些材质中包含有液体和塑料的易老化材料需特别考虑，如电解电容，长期工作温度每升高10度，使用寿命将下降一半，类似材料就要增加安全量，避免长期工作在温度上限附近而导致材料迅速老化。综上所述，安全量选取取决于三个因素使用对材料可靠性的要求；材料使用寿命设计要求；材料的温度特性。因此，对于不同的可能损坏位置材料，可根据实际的应用需要、参考上述三个因素预先设定合适的安全量，从而可以得到各个可能损坏位置的温度阈值。步骤103 设置被保护对象工作在任意一工作模式，对被保护对象均勻、持续加热，直至任一温度检测装置首次检测到被检测可能损坏位置的温度达到其温度阈值时，则使被保护对象在所述温度阈值下持续工作的时间达到预先设定的时间长度；若被保护对象无损坏，则设定该可能损坏位置为该工作模式下过热保护器件的待定设置位置；测试其它
7可能损坏位置在被保护对象以所述温度阈值下持续工作时的温度并记录。所述被保护对象的各种工作模式，如电子设备的各种输入电压低压、额定、高压； 散热装置工作情况散热装置散热良好、散热装置散热异常、散热装置失效。让被保护对象工作在各种工作模式中的任一工作模式i下时，在环境试验箱中对被保护对象均勻、持续加热，同时观察各个可能损坏位置温度，直至某一个可能损坏位置首先达到其温度阈值。在环境试验箱内持续升温被保护对象，均勻受热条件下，总会有一个可能损坏位置的温度第一个达到温度阈值，这个可能损坏位置记为Ic1，它的温度阈值记为、。让被保护对象在可能损坏位置Ic1的温度阈值、下持续工作X小时，X为预先设定的时间长度，X的选取主要取决于被保护对象使用设计的应用分级，被保护对象使用按用途可分为家用、商业、工业、军用与及特殊应用等，可以对这几个应用环境设置对应的X值，不同应用环境下X的选取满足X家用< X商业< X工业< X军用< X特殊应用例如，一般情况下，可取X < 2小时。如果要求被保护对象多次达到过热保护器件的待定设置位置都能正常保护且不损坏，那么X就要增加；相应的，如果只要求很有限次数达到保护要求，那么X就可以减小。按预先设定的时间长度持续工作时，如果被保护对象无损坏，确定可能损坏位置 ki为所述工作模式i下的过热保护器件的待定设置位置Pl，、即为P1的温度阈值。此时，即在工作模式i下，可能损坏位置Ic1的温度达到温度阈值t1;且按预先设定的时间长度持续工作，被保护对象无损坏时，同步测量并记录其它可能损坏位置在工作模式i下的温度，以作为步骤105中选择过热保护器件设置位置以及保护触发温度的参考温度数据。在被保护对象的各种工作模式下都进行上述测试，从而得到被保护对象在各种工作模式下的过热保护器件的待定设置位置及其温度阈值，同时，也得到所有可能损坏位置在各种工作模式下出现过热保护器件的待定设置位置时的温度数据。温度测量记录表如表1所示
工可能损坏可Ab fJb最高正常温度过热出现过热过热保护作位置损坏工作温度阈值保护保护器件器件设置模位置或最高耐(0C)器件的待定设位置及保式位号受温度的待置位置时护触发温("C )定设各个可能度(°c )置位损坏位置
权利要求
1.一种温度保护设计方法，其特征在于，包括以下步骤51、确定被保护对象的各个可能损坏位置，在各个可能损坏位置处设置温度检测装置；根据各个可能损坏位置的最高正常工作温度或最高耐受温度、和预先设定的安全量， 确定各个可能损坏位置的温度阈值；52、设置被保护对象工作在任意一工作模式，对被保护对象均勻、持续加热，直至任一温度检测装置首次检测到被检测可能损坏位置的温度达到其温度阈值时，则使被保护对象在所述温度阈值下持续工作的时间达到预先设定的时间长度；若被保护对象无损坏，则设定该可能损坏位置为该工作模式下过热保护器件的待定设置位置；测量其它可能损坏位置在被保护对象以所述温度阈值下持续工作时的温度并记录；53、选择被保护对象的另一个工作模式，重复执行步骤S2，直至选择完被保护对象的所有工作模式，得到各种工作模式下过热保护器件的待定设置位置、以及任一过热保护器件的待定设置位置处在各种工作模式下的测量温度；54、从所述各种工作模式下过热保护器件的待定设置位置中，选择至少一个过热保护器件的待定设置位置作为过热保护器件的设置位置，将选择的所述过热保护器件的待定设置位置在各种工作模式下的测量温度中最低的温度设定为过热保护器件的保护触发温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述从所述各种工作模式下过热保护器件的待定设置位置中，选择至少一个过热保护器件的待定设置位置作为过热保护器件的设置位置，包括按照所有过热保护器件的待定设置位置处的温度阈值从低到高的顺序，依次判断所述温度阈值所对应的过热保护器件的待定设置位置是否适合设置过热保护器件，从中选择至少一个适合设置过热保护器件的位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述选择一个适合设置过热保护器件的位置的方法为按照以下因素选取有容置过热保护器件的空间、和/或空气流速低、和/或电磁干扰
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使被保护对象在所述温度阈值下持续工作的时间达到预先设定的时间长度之后进一步包括若被保护对象发生损坏，则当确认材料质量不合格时，更换材料、维修后继续测试；当确认可能损坏位置的温度阈值设定错误时，根据可能损坏位置的最高正常工作温度或最高耐受温度、以及预先设定的安全量，重新设定该可能损坏位置的温度阈值，重新对该可能损坏位置进行测试；当确认遗漏了可能损坏位置时，将该点列入可能损坏位置，重新进行测试。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定被保护对象的各个可能损坏位置，包括将被保护对象上为发热源、或靠近发热源且耐高温能力差的器件或组件选定为所述被保护对象的各个可能损坏位置。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据各个可能损坏位置的最高正常工作温度或最高耐受温度、和预先设定的安全量，确定各个可能损坏位置的温度阈值，包括可能损坏位置的温度阈值等于该可能损坏位置的最高正常工作温度或最高耐受温度减去该可能损坏位置的安全量；所述可能损坏位置的安全量根据可能损坏位置材料的使用寿命设计要求、温度特性、 以及可靠性要求设定。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使被保护对象在所述温度阈值下持续工作的时间达到预先设定的时间长度，时间长度X的设定满足χ家用< χ商业< χ工业< χ军用< χ特殊应用χ家用、χ触、χ工业、χ军用、应用分别表示被保护对象用于家用、商业、工业、军用、特殊应用时设定的时间长度。
8.一种温度保护测试方法，其特征在于，包括以下步骤确定被保护对象的各个可能损坏位置，在各个可能损坏位置设置温度检测装置；根据各个可能损坏位置的最高正常工作温度或最高耐受温度、和预先设定的安全量， 确定各个可能损坏位置的温度阈值；设置被保护对象在任意工作模式，对被保护对象均勻、持续加热，直至任一温度检测装置首次检测到被检测可能损坏位置的温度达到其温度阈值，使被保护对象在所述温度阈值下持续工作的时间达到预先设定的时间长度，若被保护对象无损坏，则测试通过，若被保护对象出现损坏，则测试不通过。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述被保护对象的各个可能损坏位置进一步包括已设置过热保护器件的位置；所述在各个可能损坏位置设置温度检测装置，包括在各个可能损坏位置中除已设置过热保护器件的位置之外的其它位置均设置温度检测装置。
10.根据权利要求8所述的方法，所述根据各个可能损坏位置的最高正常工作温度或最高耐受温度、和预先设定的安全量，确定各个可能损坏位置的温度阈值，包括可能损坏位置的温度阈值等于该可能损坏位置的最高正常工作温度或最高耐受温度减去该可能损坏位置的安全量；所述可能损坏位置的安全量根据可能损坏位置材料的使用寿命设计要求、温度特性、 以及可靠性要求设定。
全文摘要
本发明公开温度保护设计方法，包括S1确定设备的各可能损坏位置并设置温度检测装置；确定各位置的温度阈值；S2.使设备工作在任一工作模式，加热设备，直至任一温度检测装置测到可能损坏位置U的温度达到其温度阈值T时，使设备在温度T工作达到预设时长；若设备无损坏，设定位置U为该工作模式下过热保护器件的待设位置；测量其它可能损坏位置在该工作模式的温度；S3.选择下一工作模式，执行S2，得到各工作模式下过热保护器件的待设位置；S4.从所有过热保护器件的待设位置中，选至少一个过热保护器件的待设位置为过热保护器件设置位置，将所述过热保护器件的待设位置在各工作模式的测量温度中最低的温度设为保护触发温度.本发明可提高温度保护设计的准确性。
文档编号G01R31/00GK102393765SQ201110328750
公开日2012年3月28日 申请日期2011年10月26日 优先权日2011年10月26日
发明者张波 申请人:迈普通信技术股份有限公司