具有可调温度限制和可编程滞后电压的低成本散热保护电路

具有可调温度限制和可编程滞后电压的低成本散热保护电路,With adjuSTable temperature limit and programmable hysteresis voltage, low-cost thermal protection circuit

散热保护在许多电源系统中都非常重要。图 1显示了一个低成本的散热保护电路。其中LTC1998是一个用于电池监控的6引脚SOT-23封装比较器，在该电路中被用作散热保护。这个散热保护电路可提供非常有用的功能，利如可调跳变温度、可编程滞后电压和远端温度感测。

该电路采用一个负温度系数(NTC)热敏电阻RT来检测电路板温度。在正常情况下，LTC1998引脚1的电压(Vbatt)高于2.5V，因此LTC1998引脚6的电压(Vbattlo)为逻辑高电平。

当检测点温度升高时，LTC1998引脚1的电压(Vbatt)会因为RT阻抗而下降。如果Vbatt降至低于2.5V，那么LTC1998的内部比较器就会发生跳变，并且Vbattlo(引脚6)变成逻辑低电平。引脚6可以连接到相关电源的运行/软启动(使能/关断)控制端。因此，如果温度升高到预先设定的跳变点，就可以关断电源以防出现过热。

图1：具有可调温度门限、可编程滞后电压和远端温度感测特性的散热保护电路。

跳变温度门限可以用以下等式设定：

Vbatt=Vz×RT_(trip)/[R1+RT_(trip)]=2.5V (1)

选定NTC 热敏电阻和温度跳变门限以后，达到跳变点温度时的RT_(trip)value可以由电阻-温度曲线或热敏电阻制造商提供的数据表中的公式来确定。如果已知V_z(齐纳二极管上的电压)，那么R1的阻值就能用等式(1)计算出来。

加入可编程滞后电压是为了防止引脚6(Battlo)在跳变点上产生振荡。当发生温度跳变和电源关断以后，电路板温度开始下降。NTC热敏电阻阻抗增加，LTC1998引脚1(Vbatt)上的电压也随之升高。当Vbatt升至超过2.5V的某一预定值之后，LTC1998的内部比较器再次发生跳变。此时，引脚6(battlo、RUN/SS)变为逻辑高电平，并且电源可以恢复正常工作。

滞后电压可以通过引脚4(V_H.A)上的电压设定：

V_HYST=V_H.A/2=Vz×R3/(R2+R3)/2 (2)

选择好重启电源的温度值，滞后电压可以根据电阻-温度曲线或热敏电阻数据表中的公式来确定。然后就可以通过等式(2)选定R2和R3的值。

与片上温度感测模式不同，这个散热保护电路利用NTC热敏电阻来检测温度，因此有可能感测到远端的温度。一个纤巧的热敏电阻可以放置在远离LTC1998电路的位置，并对电路板上任何兴趣点的温度进行监视。

建议将电路的输入电压V_z电压设定在大约2.7V至5.5V之间。例如，如果系统中有一个3.3V的电压电源，那么V_z就可以直接连接到这个3.3V的电源上，这时将不需要R_z和齐纳二极管。

如果系统中没有提供合适的偏置电源，那么就需要利用R_z和齐纳二极管将保护电路连接到电源输入端。根据输入电压范围选择R_z和齐纳二极管。

图1中的电路采用了Murata公司生产的0603规格100K NTC热敏电阻(NCP18WF104J03RB)。R_z和齐纳二极管器件在大约3V至40V的输入电压范围内工作良好。

当V_IN为24V时，V_z约为3.3V，滞后电压为150mV。引脚1的跳变电压为2.5V，这是通过LTC1998的内部参考电压设定的。温度跳变门限大约在90oC，并有10oC的滞后(在这个温度范围内热敏电阻的温度系数大约为-0.3KΩ/oC)。也就是说，受控电源在温度高于90oC时将会关断，而在温度低于80oC时将恢复工作。

作者：Charlie Zhao, 凌力尔特公司