过温保护电路设计分析

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过温保护电路设计分析

在电源适配器的集成电路芯片中，驱动器件等的功率消耗往往很大，电源适配器芯片中由于集成了高电压和大电流的功率开关管，功耗会更大。功耗增大使芯片温度升高，过高的温度将导致半导体如初S管，三极管失效。当芯片的工作温度超过一定的温度值后，芯片失效率成指数规律增加，并有可能使芯片烧毁。因此温度是影响芯片稳定性和可靠性的重要因素之一。为了保护芯片不受到永久性的损害，在芯片中集成过温保护电路是非常有必要的。
什么是电源适配器过温保护电路？
该电路属于过温保护电路，但温度高于设定的保护点时，关闭模块输出，当温度恢复后自动开启模块。
电源适配器过温保护电路组成原理图

电源适配器过温保护电路工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理):
稳压管给U103MAX6501提供5V电压，温度正常时，U103的五脚输出高电平，当温度超过保护点时U103的五脚输出低电平，当温度恢复后，U103的五脚输出高电平。
4电路的优缺点
该电路的优点：电路简单，精确度高。
缺点：成本较高。
5应用的注意事项：
5.1 MAX6501的3脚和1脚相连时，回差温度是10℃，当其3脚和地相连时，回差温度是2℃。
5.2 MAX6501的供电电压不能超过7V，否则会损坏。
5.3 MAX6501一定要放置在最热部分的附近。
过温保护电路-热敏电阻
1概述（电路类别、实现主要功能描述）：
本电路采用热敏电阻检测基板温度，热敏电阻阻值随基板温度变化而变化，热敏电阻阻值的变化导致运放输入电压变化，从而实现运放的翻转控制PWM芯片的输出，进而将模块关闭。
2电路组成（原理图）：

3电源适配器过温保护电路工作原理分析(主要功能、性能指标及实现原理，关键参数计算分析)：
R99热敏电阻是负温度系数热敏电阻，常温时，R99=100k，R99与R94的分压0.45V为U2运放的负输入，远低于运放的正输入2.5V（R23与R97分压），因此运放的输出是高电平，对LM5025的SS端无影响，模块正常工作。
随着基板温度升高，R99电阻阻值减小，当减小到一定值时，使得运放的负输入大于正输入时，运放输出低电平，将LM5025的SS拉低，从而关闭模块输出；温度保护点可以适当调整R94，R23，R97的阻值而相应地调整。
模块关闭输出后（过温保护），基板温度会降低，R99阻值会增大，运放的负输入会降低，为使运放的正常翻转，引入电阻R98，原理是运放输出低后，R98相当于与R97并联，将运放的基准变低，拉开运放正负输入的电压间距，从而实现温度回差。比如基板温度90℃时保护，80℃时开启。
4关键参数计算分析
4.1 运放正输入电压：VR97=Vref2=5/（1+R23/R97）=5/（1+10/10）=2.5V
4.2 运放负输入电压VR94+0.007=VR97=5*R94/(R99+R94）+0.007,
4.3 得出温度保护时热敏电阻的阻值：R99（t）=（Vref*R24/（Vref*R97/（R23+R97）-0.007））-R94
4.4 考虑容差时的计算见下表：

4.5 过温保护时，R99的值

4.6 R99-SDNT2012X104J4250HT(F)是负温度系数的热敏电阻，25°C时100k，过温保护时阻值10k左右（见上表），计算温度为：
Rt=R*e(B(1/T1-1/T2)) T1=1/(ln(Rt/R)/B+1/T2))
T2:常温25°C，上式中T2=273.15+25=298.15；B：4250±3%；R：25°C时的电阻值，100k，计算出的T1值也是加了273.15后的值，因此下表中t1=T1-273.15，是摄氏度。Rt：温度变化后的阻值，10k，9.704k，10.304k，见上表

4.7 回差
运放输出低后，电阻R98（51k）就并在R97上，将基准拉低，新的基准电压 Vref1=Vref*（R98//R97）/（R23+R98//R97）=2.28V 达到2.44V时，R99的阻值R99=Vref*R94/Vref1-R94=11.9k R99达到10.49k时，温度按下表计算

温度回差=82.6-77.3=5.3℃
5电路的优缺点
优点: 温度保护点及温度回差很容进行调整
缺点：温度准确度偏低
电路比采用温度开关略复杂
温度保护时反映的是热敏电阻附近的基板温度，不能反映模块的最高器件的温度，不过这可以在设计时解决，比如基板温度在90℃保护，实际板上器件最高温度已达130℃，就可以适当调整温度保护点，从而起到保护作用。
6电源适配器过温保护电路应用的注意事项
尽量将热敏电阻放置在发热器件附近。

所研究的电源适配器过温保护电路不仅结构简单，工艺上容易实现，而且抗干扰性能好。仿真结果表明，该电路很好实现了电源适配器过温保护电路所要求的功能。

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| 发布时间：2020.02.22 来源：

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