[發明專利]溫度控制系統及其方法

有效

• 申請號: 201610824065.7
• 申請日: 2016-09-14
• 公開（公告）號: CN106873662B
• 公開（公告）日: 2019-02-26
• 發明（設計）人: 克里斯達·黑爾格·雅各布;張盈喬;李岳穎
• 申請（專利權）人: 旺矽科技股份有限公司
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 王玉雙;尚群

一種溫度控制系統及其方法，該系統包括一第一通道、一第二通道、一加熱元件、一DUT腔室、一轉換器、一第一PID控制器及至少一個切換調節器。該加熱元件設置于該第一通道及該第二通道下游以根據一輸入功率對來自該第一通道的第一空氣或來自該第二通道的第二空氣進行加熱，以便將具有一溫度的混合空氣提供至該DUT腔室中。該轉換器將一AC功率轉換成一DC功率。該第一PID控制器根據一第一設定點及由該加熱元件消耗的功率的一量測信號來提供一第一輸入信號。該輸入功率借由該切換調節器根據該第一輸入信號調整以驅動該加熱元件。因此，電功率的使用將更有效率。本發明還提供了用于該受測裝置的一溫度控制系統的溫度控制方法。

技術領域

本發明涉及溫度控制，特別是一種具有改良的電功率管理的溫度控制系統及其方法。

背景技術

在液體流或氣體流的熱管理領域中，經由加熱裝置進行溫度控制已存在很長時間。功率要求取決于流量、所要溫度范圍及溫度改變速率而改變。加熱元件通常利用電阻來加熱，其通常使用鎢絲來作為電阻元件。借由使液體或氣體流過加熱鎢絲，且借由使電流通過該鎢絲而將能量轉移至該流體，借此使其變熱。加熱器的許多商業器具需要直流電(DC)功率。因此，交流電(AC)至DC轉換器通常用以將輸入電壓分配至負載點(POL)。

加熱絲具有非恒定電阻特性：電阻通常隨溫度增加。非恒定電阻特性使得其難以進行精確的溫度控制，因為控制此類型的加熱器的典型方式為使用固定電壓(AC或DC)接通或斷開加熱器以控制電流的工作循環。此類型的溫度控制會在系統中引起溫度的不當波動以及電噪音。此外，所供應的功率(或電源)的功率因素(power factor)亦會波動。此等波動有時被稱作閃爍噪音，且取決于該系統必須在哪一國際標準內操作而存在對允許多少閃爍噪音(flicker noise)的限制。不同地區位置亦具有不同的可用功率(或電源)，且由附接至同一電源的其他裝備引起的波動亦會引起液體或氣體的溫度的波動。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種溫度控制系統及其方法，其獨立于所供應系統電壓且可減少閃爍噪音并改良溫度控制的功率因素。

為了實現上述目的，本發明提供了一種溫度控制系統，其用于控制受測裝置(DUT)的溫度。該溫度控制系統的一實施例包含：一第一通道、一第二通道、一加熱元件、一DUT腔室、一轉換器、一第一比例-積分-微分(PID)控制器及至少一切換調節器。該第一通道連接至一第一閥以自該第一閥接收一第一空氣。該第二通道連接至一第二閥以自該第二閥接收一第二空氣。該加熱元件安置于該第一通道及該第二通道下游以根據一輸入DC功率對該第一空氣及該第二空氣中的至少一個進行加熱，以便提供具有一所要溫度的混合空氣。該DUT腔室安置于該加熱元件下游以接收該混合空氣且用以容納該DUT。該轉換器用以接收一AC功率(或電源)且提供一DC功率(或電源)。該第一PID控制器經組態以根據該加熱元件的一第一量測信號及一第一設定點來提供一第一輸入信號。該第一量測信號代表由加熱元件消耗的功率值，且該第一設定點代表待供應至該加熱元件的一所要輸入功率。該切換調節器耦接至該轉換器及該第一PID控制器以接收該第一輸入信號且將該輸入功率提供至該加熱元件。

為了更好地實現上述目的，本發明還提供了一種用于一受測裝置(DUT)的溫度控制系統，其包含：

一第一通道，其連接至一第一閥以自該第一閥接收一第一空氣；

一第二通道，其連接至一第二閥以自該第二閥接收一第二空氣；

一加熱元件，其設置于該第一通道及該第二通道下游以根據一輸入功率對該第一空氣或該第二空氣進行加熱，從而將具有一溫度的一空氣提供至設置于該加熱元件下游的一DUT腔室；及

一控制電路，其用以根據該加熱元件的一功率量測信號以及該DUT的一所要溫度或一混合腔室的一所要出口溫度來調整該輸入功率，其中該加熱元件位于該混合腔室中