汽車車廂內(nèi)的大多數(shù)電子器件都需要在沒有強制通風(fēng)冷卻的情況下，也能在高達(dá) 85°C 的環(huán)境中正常運行。產(chǎn)品鑒定中會要求證明即使在最高環(huán)境溫度下，電路板上的所有元件和布線也不會出現(xiàn)過熱。現(xiàn)有的高溫測試方法采用熱電偶，但這種方法耗時并且會遺漏潛在的熱點。但是，熱像儀可以捕捉到這些遺漏的熱點，并成為了室溫測試的最佳選擇。室溫測試會遺漏只有在高溫環(huán)境中才會顯現(xiàn)的熱點。

但是，不建議將熱像儀插入 85°C 的溫控箱內(nèi)，因為大多數(shù)此類熱像儀在超過 70°C 的溫度下會受損。將熱像儀穿過溫控箱玻璃前方也不是有效的做法，因為玻璃窗格會使目標(biāo)器件的熱像圖失真。

我提出的解決方案是在一個對流溫控箱中測試電子器件，雖然溫控箱的門是打開的，但會用紙板和膠帶蓋住，只留下一個小開口，從而捕捉良好、干凈的熱像圖。使用熱電偶時，為了驗證環(huán)境溫度是否已達(dá)到 85°C，需要將熱電偶放置在溫控箱中非常靠近受測板的位置。熱像儀的小開口不應(yīng)該形成測試阻礙，確保熱像儀能夠在溫控箱外捕捉熱像圖。

我找到一個舊的溫控箱，下面只有加熱線圈，沒有風(fēng)扇，僅依靠對流氣流進行熱傳導(dǎo)（圖 1）。此外，這個烘箱未配備可以在前門打開時將線圈關(guān)斷的互鎖功能。另一種可行的方案是使用較新的烘箱、斷開風(fēng)扇連接并破壞聯(lián)鎖功能，但不建議這樣做，因為制造商的保修將失效。

在受測板的左側(cè)是外部實驗室電源的 14V 輸入電源線，用于代表汽車電池電源。在受測板的右側(cè)是溫控箱內(nèi)的電阻負(fù)載連接，旨在提供 920mV/22A 輸出，用于代表應(yīng)用負(fù)載。可以看到三根用于熱電偶和輸出電壓檢測（正/負(fù)）的監(jiān)測線；這些線連接到萬用表以監(jiān)測溫度 (Tektronix TX3) 和輸出電壓 (Fluke 87 III)。

此處采用 Blue M DV-12A（也稱“重力烘箱”）溫控箱，前門尺寸為 12 x 12 英寸（深 12.5 英寸），在測試過程中用擋板覆蓋住（如圖 1 所示）。類似的烘箱很容易買到，價格在幾百美元左右。擋板上的方孔位置需確保外部熱像儀 (Flir E75) 可對準(zhǔn)受測板上溫度最高的區(qū)域。

測試過程中，受測板通過 14V 電源供電（電流消耗約 2A），用擋板覆蓋住溫控箱門。溫控箱線圈開啟，熱電偶上的目標(biāo)溫度設(shè)置調(diào)節(jié)為 85-87°C。整個運行過程大約耗時 30 分鐘，拍攝了三張熱像圖，拍攝間隔五分鐘，旨在驗證是否確實達(dá)到了熱穩(wěn)定狀態(tài)。此外，還監(jiān)測了實驗室電源的輸入電流來驗證這一穩(wěn)定狀態(tài)。由于轉(zhuǎn)換器中的傳導(dǎo)損耗隨著溫度升高而增加，因此在運行期間電流消耗按預(yù)期增加了約 1%。圖 2 所示為最終熱像圖。

圖 2 最終熱像圖顯示運行結(jié)束時的最高溫度為 131°C。請注意 FET 右側(cè)綠色的熱電偶圖像

在整個運行期間監(jiān)測到的輸出電壓保持在 919mV。在運行過程的最后 15 到 20 分鐘內(nèi)，隨著溫控箱線圈的開啟和關(guān)斷，熱電偶讀數(shù)在 85°C 和 88°C 之間變化。在九分鐘的時間跨度內(nèi)重復(fù)拍攝的熱像圖（?最高溫度相同）證實已達(dá)到熱穩(wěn)定狀態(tài)。

為了驗證環(huán)境溫度監(jiān)測情況，過程中同時采用了兩個熱電偶來監(jiān)測環(huán)境溫度：一個如圖 2 所示，另一個位于受測板下方但靠近受測板。兩個熱電偶監(jiān)測的讀數(shù)差異在 1°C 內(nèi)。為了進行額外驗證，可重復(fù)此過程，即在溫度最高的 FET 上粘接熱電偶，其最高溫度比熱像儀檢測到的溫度低 4-5°C。這還表明熱像儀將捕捉熱電偶遺漏的熱點。

總體而言，本文展示了汽車應(yīng)用中一種成本增加適中（假設(shè)可以使用現(xiàn)有熱像儀）但更全面的環(huán)境高溫測試方法。這種方法可以發(fā)現(xiàn)早期方法所遺漏的熱失控情況。由于不必粘接多個熱電偶，因此可以節(jié)省成本；即使需要購買二手對流烘箱，也可以通過節(jié)省的成本來輕松覆蓋這一支出。