具有可調(diào)溫度限制和可編程滯后電壓的低成本散熱保護(hù)電路

散熱保護(hù)在許多電源系統(tǒng)中都非常重要。圖 1顯示了一個(gè)低成本的散熱保護(hù)電路。其中LTC1998是一個(gè)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(gè)散熱保護(hù)電路可提供非常有用的功能，利如可調(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(gè)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(shí)，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。

圖1：具有可調(diào)溫度門限、可編程滯后電壓和遠(yuǎn)端溫度感測特性的散熱保護(hù)電路。

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(shí)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V_z(齊納二極管上的電壓)，那么R1的阻值就能用等式(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(shí)，引腳6(battlo、RUN/SS)變?yōu)檫壿嫺唠娖剑⑶译娫纯梢曰謴?fù)正常工作。

滯后電壓可以通過引腳4(V_H.A)上的電壓設(shè)定：

V_HYST=V_H.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。然后就可以通過等式(2)選定R2和R3的值。

與片上溫度感測模式不同，這個(gè)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(gè)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V_z電壓設(shè)定在大約2.7V至5.5V之間。例如，如果系統(tǒng)中有一個(gè)3.3V的電壓電源，那么V_z就可以直接連接到這個(gè)3.3V的電源上，這時(shí)將不需要R_z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R_z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R_z和齊納二極管。

圖1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)。R_z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)V_IN為24V時(shí)，V_z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90oC，并有10oC的滯后(在這個(gè)溫度范圍內(nèi)熱敏電阻的溫度系數(shù)大約為-0.3KΩ/oC)。也就是說，受控電源在溫度高于90oC時(shí)將會關(guān)斷，而在溫度低于80oC時(shí)將恢復(fù)工作。

作者：Charlie Zhao, 凌力爾特公司