过温保护电路没有想象中那么复杂,可以通过使用热敏电路和其他分立器件来设计。
( r2 I# F5 [/ w3 f# O4 d这里就简单地介绍一下过温保护电路的设计。
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一、如何设计过温保护电路这里就需要了解一些基础知识:
0 M1 W. [6 I6 f' h' _1、温度过高
' q7 a! x! Q% _, _9 H8 ~4 f2 R系统或者设备的温度超过其推荐范围的情况,就很容易把设备烧坏,就必须要对这种情况进行预防。! E# q* e) Y& W% `. @, ]) K
2、过温保护2 f+ z; d- E# e3 x5 D
这个就是表面意思,为系统或者设备提供过温保护
) u7 V- o5 y. ]4 O. ]2 s3、过温保护电路 Y9 v' L$ S! q# I
主要是保护任何系统或者设备受到过高温度的影响 ?" L9 z5 g1 h7 L3 R; [
4、 OTP
: ?* u5 L a o6 j" b, u也就是over temperature的缩写1 L4 Z: i9 Y, ]. }: Z
5、NYC热敏电阻8 h* }. n6 t, v& ]6 ^9 U0 ~3 i- J. @2 x/ F
负温度系数热敏电阻。随着温度升高,电阻降低。. a, F# w# L; \1 O ]
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二、过温保护电路设计的通用步骤1、确定要放置传感器的热点区域6 p# T! j6 ^; V; A6 _# W
这里最重要的是你可以识别到这些热点位置,这样保护才能达到目的。* ]4 s% z& F3 E3 v4 u/ A
2、设置OTP目标的触发点
2 g8 c H% I3 \' ^8 N$ i0 z- ?当达到这个跳变点的时候,不会损坏设备。
7 x0 F; `1 g5 `: ~. a" g( ]5 ^3、选择你想要用的传感器类型
& X4 t9 t: s5 h+ E$ |9 W7 ~1 w对于PCB板,成本比较低的选择是NTC热敏电阻。贴片或者插件都可以。5 p3 F# Z9 P3 d
4、选择关联部件$ S; |( k5 M$ C2 R( G1 L3 N
与选择比较器、偏置电阻或者添加延迟/旁路电容一样,你可以添加迟滞。迟滞是一种防止2种状态持续变化的电阻。) o6 a; P: O" s4 u9 u* c+ L$ E
5、进行计算和模拟) ~; C/ G4 `; P
在设计实际电路之前,建议先进行模拟和计算。
1 i: @3 V' m8 e* t- l6、搭建实际电路进行测试
- c! C3 s S* A# k如果要构建实际电路的话,就可能需要反复的去改进你的设计,为了减少迭代,建议在计算和模拟的时候下点功夫。
) H0 \. D: S! Z6 Q" x, }: q0 k7、优化设计
% q9 r, @ O4 |5 `4 d如果有了实际电路,就可以优化电路值。
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5 X/ W R) C+ Y8 g- D/ Y* F三、如何设计过温保护电力电路这里举一个简单的例子。* v% `( Z9 p" p2 p) w. Q; L9 @$ Z9 E
1、步骤1和步骤2
5 P, H( M5 ]8 G假设我已经确定了系统的热点(步骤1),并且我想要的是OTP触发点是80℃(步骤2)。
9 ^( S0 w4 ~$ A' W. v2、步骤3-步骤5
0 M% B" d6 z1 |, l6 S这里我使用的是NTC热敏电阻,然后使用带有参考和偏置电阻以及迟滞电路的比较器,同时话添加了去耦电容,下面为过温保护电路的设计。
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, l& y: e! U8 Z6 W d8 J7 m设计过温保护电力电路/ e, A4 U% a5 o- O
3、过温保护电路的工作原理
2 j# W7 s/ J8 _0 z# C/ }9 B0 u( w当未达到OTP设定点时,比较器的(X1)的正输入高于负输入。这就意味着,由于上拉电阻R2的存在,VOUT节点将看到VCC的电平。' k0 u: I5 E( ^' C
顺便说一下,X1是开漏型比较器,意味着当正输入高于负输入时,输出引脚将悬空,这也就是为什么要在VCC上添加一个1K的上拉电阻。7 e/ t% P/ _- M. d3 G
这里使用NTC热敏电阻。当热点位置的温度达到跳变点时,RNTC值将变小,使其两端的电压降低于参考电压(REF)。接着VOUT将为0。你可以将VOUT馈送到控制系统开启和关闭的电路。基本上,当 VOUT 为高时,系统不会关闭,而当 VOUT 为低时,系统将关闭。
, U1 }. K2 J5 m. ]# sD1和R1的目的是提供迟滞,当X1输出变低时,R1与RNTC形成并联,由于D1的存在,不是直接平行的,但D1的影响并不显著,在分析过程中可以忽略不计。只有当X1的正输入低于负输入时,输出才会变为低电平,差不多就是在OTP电路工作时,也就是发生过温时。; h8 H/ _- x/ i8 D5 M' M0 a
RNTC与R1并联,等效电压将远低于参考电压。因此在系统再次开启之前会有时间延迟,就可以防止在打开和关闭状态之间快速变化的情况。
2 R1 ?1 v% B, ^5 h9 z; }" f4、模拟运行
- S/ T4 U/ x& n K! w: c: A9 E这里就需要在模拟的时候检查电路响应。在模拟中,将热敏电阻的RNTC的电阻从500Ω更改为 10K。x 轴显示电阻,而 y 轴显示 VOUT、Votp 和 Vref 的电压电平。根据仿真结果,当 RTNC 的值在 1.75k 左右时,VOUT 将从低电平变为高电平。这是 RNTC 两端的电压超过参考电压的点。
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