开关电源设计实例之过温保护电路

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开关电源设计实例之保护电路实例详解之过温保护电路

过温保护电路

1概述(电路类别、实现主要功能描述):

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。

2电路组成(原理图):

开关电源设计实例之过温保护电路开关电源设计实例之过温保护电路

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):

开关电源设计实例之过温保护电路

3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:

开关电源设计实例之过温保护电路

4.5 过温保护时,R99的值

开关电源设计实例之过温保护电路

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

开关电源设计实例之过温保护电路

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

开关电源设计实例之过温保护电路

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应用的注意事项

尽量将热敏电阻放置在发热器件附近。

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