具有可調(diào)溫度限制和可編程滯后電壓的散熱保護(hù)電路
散熱保護(hù)在許多電源系統(tǒng)中都非常重要。下圖顯示了一個低成本的散熱保護(hù)電路。其中LTC1998是一個用于電池監(jiān)控的6引腳SOT-23封裝比較器,在該電路中被用作散熱保護(hù)。這個散熱保護(hù)電路可提供非常有用的功能,例如可調(diào)跳變溫度、可編程滯后電壓和遠(yuǎn)端溫度感測。
該電路采用一個負(fù)溫度系數(shù)(NTC)熱敏電阻RT來檢測電路板溫度。在正常情況下,LTC1998引腳1的電壓(Vbatt)高于2.5V,因此LTC1998引腳6的電壓(Vbattlo)為邏輯高電平。
當(dāng)檢測點(diǎn)溫度升高時,LTC1998引腳1的電壓(Vbatt)會因?yàn)镽T阻抗而下降。如果Vbatt降至低于2.5V,那么LTC1998的內(nèi)部比較器就會發(fā)生跳變,并且Vbattlo(引腳6)變成邏輯低電平。引腳6可以連接到相關(guān)電源的運(yùn)行/軟啟動(使能/關(guān)斷)控制端。因此,如果溫度升高到預(yù)先設(shè)定的跳變點(diǎn),就可以關(guān)斷電源以防出現(xiàn)過熱。
跳變溫度門限可以用以下等式設(shè)定:
Vbatt=Vz×RT(trip)/[R1+RT(trip)]=2.5V (1)
選定NTC熱敏電阻和溫度跳變門限以后,達(dá)到跳變點(diǎn)溫度時的RT(trip)value可以由電阻-溫度曲線或熱敏電阻制造商提供的數(shù)據(jù)表中的公式來確定。如果已知Vz(齊納二極管上的電壓),那么R1的阻值就能用式(1)計(jì)算出來。
加入可編程滯后電壓是為了防止引腳6(Battlo)在跳變點(diǎn)上產(chǎn)生振蕩。當(dāng)發(fā)生溫度跳變和電源關(guān)斷以后,電路板溫度開始下降。NTC熱敏電阻阻抗增加,LTC1998引腳1(Vbatt)上的電壓也隨之升高。當(dāng)Vbatt升至超過2.5V的某一預(yù)定值之后,LTC1998的內(nèi)部比較器再次發(fā)生跳變。此時,引腳6(battlo、RUN/SS)變?yōu)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/邏輯">邏輯高電平,并且電源可以恢復(fù)正常工作。 滯后電壓可以通過引腳4(VH.A)上的電壓設(shè)定:
VHYST=VH.A/2=Vz×R3/(R2+R3)/2 (2)
選擇好重啟電源的溫度值,滯后電壓可以根據(jù)電阻-溫度曲線或熱敏電阻數(shù)據(jù)表中的公式來確定。然后就可以通過式(2)選定R2和R3的值。
與片上溫度感測模式不同,這個散熱保護(hù)電路利用NTC熱敏電阻來檢測溫度,因此有可能感測到遠(yuǎn)端的溫度。一個纖巧的熱敏電阻可以放置在遠(yuǎn)離LTC1998電路的位置,并對電路板上任何興趣點(diǎn)的溫度進(jìn)行監(jiān)視。
建議將電路的輸入電壓Vz設(shè)定在大約2.7V至5.5V之間。例如,如果系統(tǒng)中有一個3.3V的電壓電源,那么Vz就可以直接連接到這個3.3V的電源上,這時將不需要Rz和齊納二極管。如果系統(tǒng)中沒有提供合適的偏置電源,那么就需要利用Rz和齊納二極管將保護(hù)電路連接到電源輸入端。根據(jù)輸入電壓范圍選擇Rz和齊納二極管。
左圖中的電路采用了Murata公司生產(chǎn)的0603規(guī)格100K NTC熱敏電阻(NCP18WF104J03RB)。Rz和齊納二極管器件在大約3V至40V的輸入電壓范圍內(nèi)工作良好。
當(dāng)VIN為24V時,Vz約為3.3V,滯后電壓為150mV。引腳1的跳變電壓為2.5V,這是通過LTC1998的內(nèi)部參考電壓設(shè)定的。溫度跳變門限大約在90℃,并有10℃的滯后(在這個溫度范圍內(nèi)熱敏電阻的溫度系數(shù)大約為-0.3kΩ/℃)。也就是說,受控電源在溫度高于90℃時將會關(guān)斷,而在溫度低于80℃時將恢復(fù)工作。
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