开关电源设计实例之过温保护电路

515800686 · 发表于 2024-7-21 12:31:04

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)：

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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