在電源適配器的集成電路芯片中,驅(qū)動(dòng)器件等的功率消耗往往很大,電源適配器芯片中由于集成了高電壓和大電流的功率開關(guān)管,功耗會(huì)更大。功耗增大使芯片溫度升高,過高的溫度將導(dǎo)致半導(dǎo)體如初S管,三極管失效。當(dāng)芯片的工作溫度超過一定的溫度值后,芯片失效率成指數(shù)規(guī)律增加,并有可能使芯片燒毀。因此溫度是影響芯片穩(wěn)定性和可靠性的重要因素之一。為了保護(hù)芯片不受到永久性的損害,在芯片中集成過溫保護(hù)電路是非常有必要的。
什么是電源適配器過溫保護(hù)電路?
該電路屬于過溫保護(hù)電路,但溫度高于設(shè)定的保護(hù)點(diǎn)時(shí),關(guān)閉模塊輸出,當(dāng)溫度恢復(fù)后自動(dòng)開啟模塊。
電源適配器過溫保護(hù)電路組成原理圖
電源適配器過溫保護(hù)電路工作原理分析(主要功能、性能指標(biāo)及實(shí)現(xiàn)原理):
穩(wěn)壓管給U103MAX6501提供5V電壓,溫度正常時(shí),U103的五腳輸出高電平,當(dāng)溫度超過保護(hù)點(diǎn)時(shí)U103的五腳輸出低電平,當(dāng)溫度恢復(fù)后,U103的五腳輸出高電平。
4電路的優(yōu)缺點(diǎn)
該電路的優(yōu)點(diǎn):電路簡(jiǎn)單,精確度高。
缺點(diǎn):成本較高。
5應(yīng)用的注意事項(xiàng):
5.1 MAX6501的3腳和1腳相連時(shí),回差溫度是10℃,當(dāng)其3腳和地相連時(shí),回差溫度是2℃。
5.2 MAX6501的供電電壓不能超過7V,否則會(huì)損壞。
5.3 MAX6501一定要放置在最熱部分的附近。
過溫保護(hù)電路-熱敏電阻
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電源適配器過溫保護(hù)電路工作原理分析(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)算見下表:
4.5 過溫保護(hù)時(shí),R99的值
4.6 R99-SDNT2012X104J4250HT(F)是負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻,25°C時(shí)100k,過溫保護(hù)時(shí)阻值10k左右(見上表),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=11.9k R99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,不能反映模塊的最高器件的溫度,不過這可以在設(shè)計(jì)時(shí)解決,比如基板溫度在90℃保護(hù),實(shí)際板上器件最高溫度已達(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電源適配器過溫保護(hù)電路應(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。
所研究的電源適配器過溫保護(hù)電路不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工藝上容易實(shí)現(xiàn),而且抗干擾性能好。仿真結(jié)果表明,該電路很好實(shí)現(xiàn)了電源適配器過溫保護(hù)電路所要求的功能。