1概述(電路類別、實(shí)現(xiàn)主要功能描述):
本電路采用
熱敏電阻檢測(cè)基板溫度,熱敏電阻阻值隨基板溫度變化而變化,熱敏電阻阻值的變化導(dǎo)致運(yùn)放輸入電壓變化,從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)放的翻轉(zhuǎn)控制PWM芯片的輸出,進(jìn)而將模塊關(guān)閉。
2電路組成(原理圖):
3工作原理分析(主要功能、性能指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)原理,關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算分析):
R99熱敏電阻是負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻,常溫時(shí),R99=100k,R99與R94的分壓0.45V為U2運(yùn)放的負(fù)輸入,遠(yuǎn)低于運(yùn)放的正輸入2.5V(R23與R97分壓),因此運(yùn)放的輸出是高電平,對(duì)LM5025的SS端無(wú)影響,模塊正常工作。
隨著基板溫度升高,R99電阻阻值減小,當(dāng)減小到一定值時(shí),使得運(yùn)放的負(fù)輸入大于正輸入時(shí),運(yùn)放輸出低電平,將LM5025的SS拉低,從而關(guān)閉模塊輸出;溫度保護(hù)點(diǎn)可以適當(dāng)調(diào)整R94,R23,R97的阻值而相應(yīng)地調(diào)整。
模塊關(guān)閉輸出后(過(guò)溫保護(hù)),基板溫度會(huì)降低,R99阻值會(huì)增大,運(yùn)放的負(fù)輸入會(huì)降低,為使運(yùn)放的正常翻轉(zhuǎn),引入電阻R98,原理是運(yùn)放輸出低后,R98相當(dāng)于與R97并聯(lián),將運(yùn)放的基準(zhǔn)變低,拉開(kāi)運(yùn)放正負(fù)輸入的電壓間距,從而實(shí)現(xiàn)溫度回差。比如基板溫度90℃時(shí)保護(hù),80℃時(shí)開(kāi)啟。
4關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算分析
4.1運(yùn)放正輸入電壓:VR97=Vref2=5/(1+R23/R97)=5/(1+10/10)=2.5V
4.2運(yùn)放負(fù)輸入電壓VR94+0.007=VR97=5*R94/(R99+R94)+0.007,
4.3得出溫度保護(hù)時(shí)熱敏電阻的阻值:R99(t)=(Vref*R24/(Vref*R97/(R23+R97)-0.007))-R94
4.4考慮容差時(shí)的計(jì)算見(jiàn)下表:
4.5過(guò)溫保護(hù)時(shí),R99的值
4.6R99-SDNT2012X104J4250HT(F)是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,25°C時(shí)100k,過(guò)溫保護(hù)時(shí)阻值10k左右(見(jiàn)上表),計(jì)算溫度為:
Rt=R*e(B(1/T1-1/T2))T1=1/(ln(Rt/R)/B+1/T2))
T2:常溫25°C,上式中T2=273.15+25=298.15;B:4250±3%;R:25°C時(shí)的電阻值,100k,計(jì)算出的T1值也是加了273.15后的值,因此下表中t1=T1-273.15,是攝氏度。Rt:溫度變化后的阻值,10k,9.704k,10.304k,見(jiàn)上表
4.7回差
運(yùn)放輸出低后,電阻R98(51k)就并在R97上,將基準(zhǔn)拉低,新的基準(zhǔn)電壓Vref1=Vref*(R98//R97)/(R23+R98//R97)=2.28V達(dá)到2.44V時(shí),R99的阻值R99=Vref*R94/Vref1-R94=11.9kR99達(dá)到10.49k時(shí),溫度按下表計(jì)算
溫度回差=82.6-77.3=5.3℃
5電路的優(yōu)缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):溫度保護(hù)點(diǎn)及溫度回差很容進(jìn)行調(diào)整
缺點(diǎn):溫度準(zhǔn)確度偏低
電路比采用溫度開(kāi)關(guān)略復(fù)雜
溫度保護(hù)時(shí)反映的是熱敏電阻附近的基板溫度,不能反映模塊的高器件的溫度,不過(guò)這可以在設(shè)計(jì)時(shí)解決,比如基板溫度在90℃保護(hù),實(shí)際板上器件高溫度已達(dá)130℃,就可以適當(dāng)調(diào)整溫度保護(hù)點(diǎn),從而起到保護(hù)作用。
6應(yīng)用的注意事項(xiàng)
盡量將熱敏電阻放置在發(fā)熱器件附近。
PTC熱敏電阻大致上分為高分子PTC熱敏電阻和陶瓷PTC熱敏電阻。高分子PTC熱敏電阻是指其材料為有機(jī)聚合物搭配導(dǎo)電粒子進(jìn)行使用;而陶瓷PTC熱敏電阻則主要以無(wú)機(jī)粒子(如碳酸鋇等)搭配使用的。它們之間的差別在于:高分子PTC熱敏電阻與陶瓷PTC熱敏電阻的初始阻值、動(dòng)作時(shí)間(對(duì)事故事件的反應(yīng)時(shí)間)以及尺寸大小均在顯著差別,且在具有相同維持電流的高分子PTC熱敏電阻與陶瓷PTC熱敏電阻相比,高分子PTC熱敏電阻尺寸更小、阻值更低,同時(shí)反應(yīng)更快。
熱敏電阻的伏安特性即電流-電壓特性,簡(jiǎn)寫為U-I特性。它表示在熱敏電阻兩端施加的電壓和通過(guò)熱敏電阻的電流在熱敏電阻與周圍介質(zhì)達(dá)到熱平衡時(shí),即加在熱敏電阻上的電功率與耗散功率相等時(shí)的相互關(guān)系。
電源電路通電的瞬間,外部電源的能量首先轉(zhuǎn)移到輸入濾波電容上。使用
NTC熱敏電阻既可以限制浪涌電流,同時(shí)在溫度升高的時(shí)候阻值變低,從而減小NTC熱敏電阻本身的功耗。后,可以使用繼電器等外圍電路進(jìn)一步降低NTC熱敏電阻作為限流電阻的功耗。
溫度檢測(cè)——利用熱敏電阻阻值隨溫度變化的特性,使用電阻進(jìn)行串聯(lián)分壓,送人ADC檢測(cè),通過(guò)單片機(jī)計(jì)算相應(yīng)的電壓對(duì)應(yīng)的溫度,顯示溫度或者控制其他設(shè)備。
其原理是NTC熱敏電阻在剛上電時(shí),具備一定的電阻值,可以限定流過(guò)電路的電流,抵抗浪涌。隨著通電時(shí)間加長(zhǎng),NTC熱敏電阻發(fā)熱,電阻變小,又不會(huì)影響后續(xù)電路工作,不會(huì)損耗過(guò)多能量。