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              電源適配器過溫保護電路

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              電源適配器過溫保護電路

              電源適配器的集成電路芯片中,驅動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管,功耗會更大。功耗增大使芯片溫度升高,過高的溫度將導致半導體如初S管,三極管失效。當芯片的工作溫度超過一定的溫度值后,芯片失效率成指數規律增加,并有可能使芯片燒毀。因此溫度是影響芯片穩定性和可靠性的重要因素之一。為了保護芯片不受到永久性的損害,在芯片中集成過溫保護電路是非常有必要的。
              什么是電源適配器過溫保護電路?
              該電路屬于過溫保護電路,但溫度高于設定的保護點時,關閉模塊輸出,當溫度恢復后自動開啟模塊。 
              電源適配器過溫保護電路組成原理圖

              電源適配器過溫保護電路工作原理分析(主要功能、性能指標及實現原理): 
              穩壓管給U103MAX6501提供5V電壓,溫度正常時,U103的五腳輸出高電平,當溫度超過保護點時U103的五腳輸出低電平,當溫度恢復后,U103的五腳輸出高電平。
              4電路的優缺點 
              該電路的優點:電路簡單,精確度高。 
              缺點:成本較高。
              5應用的注意事項: 
              5.1  MAX6501的3腳和1腳相連時,回差溫度是10℃,當其3腳和地相連時,回差溫度是2℃。 
              5.2  MAX6501的供電電壓不能超過7V,否則會損壞。
              5.3  MAX6501一定要放置在最熱部分的附近。
              過溫保護電路-熱敏電阻
              1概述(電路類別、實現主要功能描述): 
              本電路采用熱敏電阻檢測基板溫度,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致運放輸入電壓變化,從而實現運放的翻轉控制PWM芯片的輸出,進而將模塊關閉。 
              2電路組成(原理圖):

              3電源適配器過溫保護電路工作原理分析(主要功能、性能指標及實現原理,關鍵參數計算分析): 
              R99熱敏電阻是負溫度系數熱敏電阻,常溫時,R99=100k,R99與R94的分壓0.45V為U2運放的負輸入,遠低于運放的正輸入2.5V(R23與R97分壓),因此運放的輸出是高電平,對LM5025的SS端無影響,模塊正常工作。
              隨著基板溫度升高,R99電阻阻值減小,當減小到一定值時,使得運放的負輸入大于正輸入時,運放輸出低電平,將LM5025的SS拉低,從而關閉模塊輸出;溫度保護點可以適當調整R94,R23,R97的阻值而相應地調整。 
              模塊關閉輸出后(過溫保護),基板溫度會降低,R99阻值會增大,運放的負輸入會降低,為使運放的正常翻轉,引入電阻R98,原理是運放輸出低后,R98相當于與R97并聯,將運放的基準變低,拉開運放正負輸入的電壓間距,從而實現溫度回差。比如基板溫度90℃時保護,80℃時開啟。
              4關鍵參數計算分析
              4.1  運放正輸入電壓:VR97=Vref2=5/(1+R23/R97)=5/(1+10/10)=2.5V
              4.2  運放負輸入電壓VR94+0.007=VR97=5*R94/(R99+R94)+0.007, 
              4.3  得出溫度保護時熱敏電阻的阻值:R99(t)=(Vref*R24/(Vref*R97/(R23+R97)-0.007))-R94
              4.4  考慮容差時的計算見下表:


              4.5  過溫保護時,R99的值 

              4.6  R99-SDNT2012X104J4250HT(F)是負溫度系數的熱敏電阻,25°C時100k,過溫保護時阻值10k左右(見上表),計算溫度為:
              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時的電阻值,100k,計算出的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
              運放輸出低后,電阻R98(51k)就并在R97上,將基準拉低,新的基準電壓 Vref1=Vref*(R98//R97)/(R23+R98//R97)=2.28V 達到2.44V時,R99的阻值R99=Vref*R94/Vref1-R94=11.9k R99達到10.49k時,溫度按下表計算 

              溫度回差=82.6-77.3=5.3℃
              5電路的優缺點 
              優點:   溫度保護點及溫度回差很容進行調整
              缺點: 溫度準確度偏低
              電路比采用溫度開關略復雜 
              溫度保護時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,不過這可以在設計時解決,比如基板溫度在90℃保護,實際板上器件最高溫度已達130℃,就可以適當調整溫度保護點,從而起到保護作用。
              6電源適配器過溫保護電路應用的注意事項 
              盡量將熱敏電阻放置在發熱器件附近。

              所研究的電源適配器過溫保護電路不僅結構簡單,工藝上容易實現,而且抗干擾性能好。仿真結果表明,該電路很好實現了電源適配器過溫保護電路所要求的功能。

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              | 發布時間:2020.02.22    來源:
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