熱敏電阻器使DC/DC變換器限流特性線性化解決方案

　　最近推出的各種集成式降壓DC/DC變換器均已采取對外接低側(cè)MOSFET同步整流器的電壓降采樣的方法,無需高側(cè)電流檢測電阻器。這種拓?fù)涔?jié)省了檢測電阻器的成本和印制電路板的空間,也適當(dāng)提高了電路效率。但是,MOSFET的導(dǎo)通電阻與溫度有很大的相關(guān)性,它決定了限流大小。所幸的是,某些新型DC/DC變換器（如Maxim公司的MAX1714）可以從外部調(diào)整限流閾值。圖1的電路顯示如何用一只熱敏電阻器對電路的輸出電流限制作出溫度補(bǔ)償。

　　MAX1714 IC1第6腳的線性限流（ILIM）輸入范圍從0.5V至2V,對應(yīng)的限流閾值分別為 50 mV 至 200mV。在默認(rèn)限流設(shè)置值 100 mV 時(shí),電路在 25℃時(shí)的限流大小為7.5A。但是,圖2顯示限流值的變化范圍可從 -40℃的 9A 到 85℃的6A。為設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),先搭出模型電路,用外部電源改變 MAX1714 的限流輸入電壓,從而使輸出電流極限值保持恒定。在整個(gè)電路的工作溫度范圍內(nèi),每間隔10℃重復(fù)一次測量。

　　要補(bǔ)償IC1的溫度變化,可以從多種電阻-熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲羞M(jìn)行選擇。首先,需要選擇一個(gè)合適的熱敏電阻器,描繪出其電阻隨溫度而變化的特性。由于MAX1714限流輸入腳是一個(gè)相對高輸入阻抗的電壓跟隨級,因此該熱敏電阻器標(biāo)稱電阻要求高達(dá)100 kΩ。廉價(jià)熱敏電阻器的阻值-溫度特性有明顯的非線性關(guān)系,但有一種相對簡單的線性化方案,即將熱敏電阻器并聯(lián)上一個(gè)具有與該熱敏電阻器相同標(biāo)稱阻值的固定電阻器（參考文獻(xiàn)）。在圖1的網(wǎng)絡(luò)中,R1對熱敏電阻器線性化,R2和R3則分別設(shè)定限流電壓-溫度特性曲線的斜率和截距。

　　為獲得最優(yōu)的R2、R3值,我們準(zhǔn)備了一個(gè)電子表,其中包含了原始的限流電壓-溫度數(shù)據(jù),并為網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)電阻器增加了一欄,同時(shí)還有熱敏電阻器規(guī)格表的電阻與溫度關(guān)系數(shù)據(jù)。在觀察電路的溫度與電壓轉(zhuǎn)換功能關(guān)系時(shí),我們改變電子表中R2和R3的值,直到轉(zhuǎn)換功能最接近于測量到的限流電壓-溫度數(shù)據(jù)。最后,我們構(gòu)建好電路,并在整個(gè)溫度范圍內(nèi)對其測試,發(fā)現(xiàn)它有相當(dāng)平坦的響應(yīng)。

　　圖2中經(jīng)校正的輸出特性曲率（紅跡線）是熱敏電阻器所特有的。雖然平坦度不十分理想,但校正后的曲線仍比原曲線（黑跡線）有很大的改進(jìn),足以滿足原設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求。如果要實(shí)現(xiàn)更精密的補(bǔ)償,可以選擇不同的熱敏電阻器,或者采用多個(gè)熱敏電阻器。