一种散热测试方法及系统和发热装置发明专利

专利名称：一种散热测试方法及系统和发热装置

专利类型：发明专利

专利申请号：CN201910292044.9

专利申请（专利权）人：中兴通讯股份有限公司
权利人地址：广东省深圳市南山区高新技术产业园科技南路中兴通讯大厦

专利发明（设计）人：刘发举

专利摘要：本发明提供了一种散热测试方法及系统和发热装置，其中散热测试方法，应用于散热测试系统，该散热测试系统包括发热装置和散热装置，其中，该发热装置包括电源单元、发热单元和温度传感器，该电源单元和该发热单元相连，该方法包括：根据该电源单元输出功率调整该发热单元的发热功率；测量该发热单元的温度；在到达预设温度阈值的情况下，启动散热装置进行散热处理。通过本发明，解决了相关技术中开发过程中芯片散热测试精度低周期长的问题，提升芯片散热测试的精度和测试周期。

主权利要求：一种散热测试方法及系统和发热装置
技术领域
[0001] 本发明涉及数据网络通信领域，尤其是涉及到一种散热测试方法及系统和发热装置。
背景技术
[0002] 通信网络高速发展伴随着高流量大带宽的处理要求，对通信设备性能要求越来越高，随之而来的是对芯片的功耗要求也越来越高，芯片和通信设备的散热变得异常重要。目前常规的散热设计，主要就是通过软件仿真，把芯片热耗等参数输入到系统模型中计算，得到芯片仿真计算后的温度值，再对比是否满足芯片温度要求。这种方式存在很多缺陷，比如：第一、仿真精确度不是很高，仿真结果和最终实测数据差距较大，容易造成返工，也即单板PCB和结构重新设计，从而极大影响项目进度和造成成本浪费；第二、仿真模型建立和参数调整，包括不限于器件位置调整，过程繁琐且效率非常低，需要多次修改调整，耗时费力。针对相关技术中开发过程芯片散热测试的精确度低、周期长的问题，现有技术还未提出有效的解决方案。

发明内容
[0003] 本发明提供了一种电信设备及单板电源保护方法，解决了相关技术中开发过程中芯片散热测试精度低周期长的问题。
[0004] 根据本发明的一个方面，提供一种散热测试方法，应用于散热测试系统，该散热测试系统包括发热装置和散热装置，其中，该发热装置包括电源单元、发热单元和温度传感器，该电源单元和该发热单元相连，该方法包括：根据该电源单元输出功率调整该发热单元的发热功率；测量该发热单元的温度；在到达预设温度阈值的情况下，启动散热装置进行散热处理。
[0005] 进一步，通过控制该电源单元的输出电压调整该发热单元的发热功率。
[0006] 进一步，该散热装置为风扇，在启动该散热装置进行散热处理之后，该方法还包括：根据测量温度调整该风扇转速。
[0007] 进一步，该根据测量温度调整该风扇转速包括：在该测量温度升高的情况下，增加该风扇的转速；在该测量温度下降的情况下，维持或降低该风扇的转速。
[0008] 进一步，该根据测量温度调整该风扇转速包括：通过调整风扇转速信号的频率调整该风扇转速，该风扇转速信号为脉冲信号，该风扇运转一周产生两组脉冲信号。
[0009] 进一步，在根据测量温度调整该风扇转速之后，该方法还包括：保存发热功率、测量温度与风扇转速之间的对应关系。
[0010] 根据本发明的另一方面，提供一种散热测试系统，包括发热装置和散热装置，其中，该发热装置包括电源单元、至少一个发热单元和温度传感器，该电源单元和该发热单元相连，该系统包括：该至少一个发热单元，用于根据该电源单元输出功率调整自身的发热功率；该温度传感器，用于测量该发热单元的温度；该散热装置，用于在到达预设温度阈值的情况下，进行散热处理。
[0011] 进一步，发热单元为陶瓷发热片，通过调整具备不同阻值和/或尺寸的陶瓷发热片模拟不同芯片的发热场景。
[0012] 根据本发明的另一方面，提供一种发热装置，用于散热测试系统，该发热装置包括电源单元和至少一个发热单元，其特征在于：该电源单元，用于向该至少一个发热单元输出电压或电流；该至少一个发热单元，用于根据该电源单元输出功率调整自身的发热功率。
[0013] 进一步，发热单元为陶瓷发热片，通过调整具备不同阻值和/或尺寸的陶瓷发热片模拟不同芯片的发热场景。
[0014] 通过本发明，根据该电源单元输出功率调整该发热单元的发热功率；测量该发热单元的温度；在到达预设温度阈值的情况下，启动散热装置进行散热处理，解决了相关技术中开发过程中芯片散热测试精度低周期长的问题，提升芯片散热测试的精度和测试周期。
附图说明
[0015] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0016] 图1是根据本发明实施例的散热测试方法的流程图；
[0017] 图2是根据本发明实施例的散热测试系统的结构框图；
[0018] 图3是根据本发明实施例的发热装置的结构框图；
[0019] 图4是根据本发明优选实施例的可编程模拟发散热系统的结构示意图一；
[0020] 图5是根据本发明优选实施例的可编程模拟发散热系统的结构示意图二；
[0021] 图6是根据本发明优选实施例的可编辑模拟发散热方法的流程图。
具体实施方式
[0022] 下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0023] 在本实施例中提供了一种散热测试方法，应用于散热测试系统，该散热测试系统包括发热装置和散热装置，其中，该发热装置包括电源单元、发热单元和温度传感器，该电源单元和该发热单元相连，图1是根据本发明实施例的散热测试方法的流程图，如图1所示：
[0024] 步骤S102,根据该电源单元输出功率调整该发热单元的发热功率；
[0025] 值得一提的是，该散热测试方法可以通过控制该电源单元的输出电压调整该发热单元的发热功率。
[0026] 步骤S104，测量该发热单元的温度；
[0027] 步骤S106，在到达预设温度阈值的情况下，启动散热装置进行散热处理。
[0028] 在一种优选实施例中，该散热装置为风扇，在启动该散热装置进行散热处理之后，该散热测试系统可以根据测量温度调整该风扇转速。通过在该测量温度升高的情况下，增加该风扇的转速；在该测量温度下降的情况下，维持或降低该风扇的转速模拟真实的散热场景。
[0029] 可选地，风扇转速可以通过如下方式进行调整。由于风扇运转一周产生两组脉冲信号，通过调整风扇转速信号的频率，也即调整脉冲信号的频率可以调整该风扇转速。
[0030] 优选地，该散热测试方法还包括：保存发热功率、测量温度与风扇转速之间的对应关系，便于后续数据的记录、整理和分析，从而达到自动测试的目的。
[0031] 图2是根据本发明实施例的散热测试系统的结构框图，如图2所示，包括发热装置21和散热装置22，其中，该发热装置包括电源单元212、至少一个发热单元214和温度传感器
216，该电源单元212和该发热单元214相连，该系统包括：该至少一个发热单元214，用于根据该电源单元212输出功率调整自身的发热功率；该温度传感器216，用于测量该发热单元的温度；该散热装置22，用于在到达预设温度阈值的情况下，进行散热处理。

[0032] 图3是根据本发明实施例的发热装置的结构框图，用于散热测试系统，如图3所示，该发热装置包括电源单元32和至少一个发热单元34，其特征在于：
[0033] 该电源单元32，用于向该至少一个发热单元34输出电压或电流；
[0034] 该至少一个发热单元34，用于根据该电源单元32输出功率调整自身的发热功率。
[0035] 优选地，该发热单元为陶瓷发热片，通过调整具备不同阻值和/或尺寸的陶瓷发热片模拟不同芯片的发热场景。
[0036] 图4是根据本发明优选实施例的可编程模拟发散热系统的结构示意图一，用于通信设备散热测试，如图4所示，
[0037] 该可编程模拟发热装置能够根据输入命令参数精准控制模拟芯片的发热功率，同时可以控制散热系统进行散热测试，自动记录相关测试数据。该可编程模拟发热装置包括：
[0038] 该控制模块401通过I2C总线连接该发热模块404和405，下文以404为例介绍，用于控制该发热模块404中电源单元4042向发热单元4044输出电压，并根据功耗监控来调整输出，形成闭环，进而控制发热功耗。该控制模块404通过I2C总线连接该监控模块402，对该发热模块404中发热单元4044的功耗和温度进行监测，并根据监测到的温度值，和预设参数调整散热装置406的转速，并实时采集风扇转速以模拟散热场景，达到测试目的。该控制模块404还通过接口模块403进行接口总线转换，可以连接到计算机，实现通过计算机对发热和散热测试过程的控制。

[0039] 图5是根据本发明优选实施例的可编程模拟发散热系统的结构示意图二，用于通信设备散热测试，如图5所示，
[0040] 控制模块501，该控制模块又包括MCU微控制单元(MicrocontrollerUnit)芯片、用于扩展总线接口的通用总线扩展芯片、用于电气隔离的光耦(opticalcoupler，英文缩写为OC)、用于数据采集记录或者预设参数存储的存储芯片；
[0041] 该通用总线扩展芯片包括不限于I2C、SMBUS、CAN，本实施例以I2C总线作为示例。该存储芯片包括但不限于E2PROM、FlashMemory，这里使用E2PROM作为示例。

[0042] 监控模块502，该监控模块包括用于I2C总线扩展的I2C总线扩展芯片，用于功率监测的功耗监控芯片，用于温度监测的温度监控芯片。
[0043] 接口模块503，该接口模块包括用于接口总线转换的接口转换芯片、RS232或USB等接口。该接口转换芯片可以为UART(UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter)。本实施例以UART和RS232接口作为示例。
[0044] 发热模块504，其中包括电源单元5042和陶瓷发热片5044；根据实际使用情况，本可编程模拟发热装置可以包括多个发热模块，以支持同时模拟多个芯片发热的场景。该发热单元包括不限于陶瓷发热片等电热元件，本发明实施例中以陶瓷发热片举例。进一步的，发热模块504还包括温度传感器用于测量陶瓷发热片5044的温度，该温度传感器可以为热电偶5046。
[0045] 散热装置506，该散热装置506与控制模块501相连，可用于对发热模块504进行散热。该散热装置可以为风扇，本发明实施例以此作为示例。
[0046] 图6是根据本发明优选实施例的可编辑模拟发散热方法的流程图，如图6所示，所示方法包括：
[0047] 步骤S602，系统上电初始化，通过接口转换芯片将UART接口转换成RS232总线接口以实现将控制模块101中的MCU连接到计算机串口；
[0048] 步骤S604，计算机将预设参数传输给MCU，该MCU完成预设参数的设置，该预设参数至少包括发热功率、温度阀值、风扇转速阀值；
[0049] 步骤S606，MCU根据命令通过I2C_n设置发热模块104中电源单元的输出电压；
[0050] 步骤S608，监控模块102中功率监控芯片监控电源单元的输出功率，并通过I2C_1反馈给MCU形成闭环，MCU通过反馈值调整输出，最终达到预设的发热功率模拟芯片发热。
[0051] 步骤S610，发热片的温度通过温度传感器进行测量，并将测量值传递给监控模块102中温度监控芯片，该监控模块102将测量温度反馈给MCU，MCU根据预设的温度阀值，输出PWM(PulseWidthModulation)脉宽调制信号，控制启动(或关闭)风扇，并监控风扇转速信号FG(FrequencyGenerator)频率发生器，来调整风扇转速形成闭环，以实现对发热模块中陶瓷发热片进行散热，使得陶瓷发热片的温度保持在一个预定的范围内，该预定范围满足被模拟的芯片温度要求。该FG频率发生器根据风扇反馈脉冲频率计算出风扇转速，其中，风扇转一周输出两个由高到低脉冲。

[0052] 步骤S612，MCU将发热功耗、温度、风扇转速等相关参数通过I2C_0定时记录到E2PROM中保存，便于后续数据的记录、整理和分析，从而达到自动测试的目的。
[0053] 显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
[0054] 以上该仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

专利地区：广东

专利申请日期：2019-04-09

专利公开日期：2023-12-15

专利公告号：CN111800305B