本文是对ISO16750-4:2023版翻译和解读的第2集,针对温度类试验进行介绍和解读,第1集内容请点击如下连接:
ISO16750-4:2023中文版翻译加详细解读-第1集-电源网 (dianyuan.com)
温度类试验是公认的比较简单的试验项目,但是殊不知,试验方法细节仍然有很多难点,先看标准内容:
如上ISO16750-4:2023的5.1章节,是恒定温度试验,一共4项,分别是高低温存储和高低温工作试验。测试方法参照IEC60068-2-1和-2-2两个标准。对于常规试验来讲,按照客户标准或者零部件安装位置选择对应的最高及最低工作温度就可以开展恒温试验。
但是需要特别注意的就是Ad和Bd两项测试方法,也就是高低温工作试验中如果存在样品进入工作模式后自发热的情况下,如何开展试验。这也是当前新能源车时代很多大功率零部件面临比较常见的问题,传统燃油车仅有少量的和发动机驱动相关电子零部件会存在这个问题。
关于自发热样件如何开展测试,后续单独开专题文章讨论。
5.2章节温度阶梯试验,按照图中描述顺序,以每步5度的温差步长,从常温20℃到最低温再到最高温,再返回到20℃的这一个过程。样品在每个温度阶梯点达到温度稳定后,执行一次功能测试。
此试验的风险点在于,如何确保在每个温度点样品都可以达到温度稳定,同时基于Usmin和Usmax两种电压开展功能测试。请注意每个温度点的功能测试要尽快完成,然后关闭样品功能后再进行温度的切换,否则会给样品带来自发热的温升影响该项试验的测试目的。
5.3章节介绍的温度循环测试,5.3.1是特定温度变化率的温度循环试验,也就是我们常说的线性温度变化试验,缩写常为PTC。在2023版中,对此章节有较大的更新,其引用的试验方法标准IEC60068-2-14也在2023年进行了更新。所以对此实验大家需要仔细理解。
需要注意的是,在温度循环过程中,需要切换样品的工作模式,降温过程中产品不工作,但是在温度最低点要执行一次功能测试,测试时间要短,避免带来样品自发热。在升温过程分阶段进入不同的工作模式,一定要注意按照标准执行。
上面几页内容,定义了小型轻型的零部件如何开展此项试验,分位常规温度循环和带有热浸的温度循环曲线。
5.3.1后面几页内容,介绍了大型重型DUT的试验方法,主要差异在于大型DUT自身热比重较大,在温度变化过程中会有一定的延迟。
在特定变化率的温度循环试验中,如何确保温度曲线符合标准是尤为重要的,在IEC60068-2-14:2023版中,给出了清晰的曲线描述,如下:
图中明确定义了曲线各个阶段的Tolerance,很多朋友都问过我,为什么温度循环曲线精准跑出来那么困难,主要还是因为对于标准中各个阶段的公差理解不够,曲线中很多地方是可以放宽公差要求的。但是如何理解图中间描述的0.1t1 but>5min and <15min,这里也想听听大家的建议,难道短于5分钟还不可以吗?
而在GMW3172:2022中,给出了一个更加符合实际情况的曲线,如下:
上图中红色虚线代表的就是样品自身温度,这个温度曲线才真正意义上可以代表实际情况。
而上述提到的无论ISO16750标准还是GMW3172、VW80000等主流标准,PTC参照的实验方法都是IEC60068-2-14,所以这几个标准可以结合着看,有助于对此试验的理解。
5.3.2章节定义了另外一项温度循环试验,特定转换时间的温度变化,也就是常说的温度冲击试验Thermal Shock,很多朋友说温度冲击简单了吧,但是细看IEC60068-2-14的曲线,又会发现玄机。
这个图片是最贴近真实情况的温度曲线,无论是环境箱温度还是DUT温度,都不可能达到理想的温度冲击曲线,所以这个曲线中,最重要的仍然是理解各个温度点的公差范围,需要谨慎对待。ΔTs一般是5K,每个主机厂标准有所不同,但是TA和TB的Tolerance,需要参照IEC60068-2-1和-2-2来进行判定,不同的温度值可以有不同的范围,还请大家根据情况仔细研究。
5.3章节是温度循环试验,可以采用客户标准中的循环数,也可能作为温度循环耐久试验来开展,此时就需要根据Coffin Manson和Norris Lanzberg公式进行计算,相关的加速模型计算,我会有专门的视频讲解。
非常感谢大家的阅读,本文章对ISO16750-4:2023温度类试验内容进行了翻译和解读,后面文章也会对其他试验内容进行介绍,资料整理不易,转载请注明出处,如发现不正之处请多指教。
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