过温保护(Over Temperature Protection,OTP)是一种常见的电子保护功能,通常用于保护电路和电子设备不受高温的损害。当电路或设备的温度升高到超过预设阈值时,过温保护会自动触发,以便通过断开电源或限制电流来控制温度下降并防止进一步的加热。
过温保护功能
当管芯温度超过160℃时,过温保护电路输出控制信号OUTPUT输出为高电平;直到温度降至140℃时,过温保护电路输出控制信号OUTPUT才重新变为低电平。
过温保护电路
过温保护电路通常由温度传感器、比较器、触发器和开关管等部分组成。温度传感器通常是一种热敏电阻器,其电阻值随着温度的变化而变化。比较器则用来比较传感器输出的电压信号和一个预设的阈值电压信号,当传感器输出的电压信号超过阈值电压信号时,比较器输出一个高电平信号,触发保护电路切断电源,以保护设备。
热敏电阻器:温度传感器通常使用热敏电阻器,它的电阻值与温度成反比例关系。当温度升高时,电阻值减小;当温度降低时,电阻值增加。
比较器:比较器是一种电路,用于比较两个电压信号的大小。在过温保护电路中,比较器通常将热敏电阻器输出的电压信号与一个预设的阈值电压信号进行比较。当热敏电阻器输出的电压信号超过预设的阈值电压信号时,比较器输出高电平信号。
触发器:触发器是一种电路,用于在特定条件下切换输出状态。在过温保护电路中,触发器通常用来控制开关管,以实现切断电源的功能。
开关管:开关管是一种电子元件,可以控制电路的通断。在过温保护电路中,开关管通常被用来切断设备的电源,以保护设备。
过温保护电路工作流程:
温度传感器检测设备内部的温度,并将温度转换为电压信号输出。
比较器将温度传感器输出的电压信号与预设的阈值电压信号进行比较。
如果温度传感器输出的电压信号超过预设的阈值电压信号,比较器输出高电平信号。
高电平信号触发触发器,使其输出一个信号控制开关管切断设备的电源。
设备的电源被切断,设备停止工作,直到温度降低到安全范围内,保护电路才会自动重置,设备才能重新启动。
过温保护电路设计实例
1、确定要放置传感器的热点区域
这里最重要的是你可以识别到这些热点位置,这样保护才能达到目的。
2、设置OTP目标的触发点
当达到这个跳变点的时候,不会损坏设备。
3、选择你想要用的传感器类型
对于PCB板,成本比较低的选择是NTC热敏电阻。贴片或者插件都可以。
4、选择关联部件
与选择比较器、偏置电阻或者添加延迟/旁路电容一样,你可以添加迟滞。迟滞是一种防止2种状态持续变化的电阻。
5、进行计算和模拟
在设计实际电路之前,建议先进行模拟和计算。
6、搭建实际电路进行测试
如果要构建实际电路的话,就可能需要反复的去改进你的设计,为了减少迭代,建议在计算和模拟的时候下点功夫。
假设已经确定了系统的热点(步骤1),并且想要的是OTP触发点是80℃(步骤2)。这里使用的是NTC热敏电阻,然后使用带有参考和偏置电阻以及迟滞电路的比较器,同时添加了去耦电容。
过温保护电路图
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