熱插拔電路的過熱保護新方法

一些提供商建議在熱插拔電路中使用的NTC熱敏電阻，由金屬氧化物構成，最常用的氧化物為錳、鎳、鈷、鐵、銅和鈦氧化物。制造商用的NTC熱敏電阻采用基本的陶瓷技術，與幾十年前的沒多大差別。

圖3：采用NTC熱敏電阻進行過熱保護的典 型離散熱插拔電路。

圖3為一種典型的分離式熱插拔電路的原理圖，它采用NTC熱敏電阻來進行過熱保護。NTC熱敏電阻應當放置于離功率FET盡可能近(例如放在板的背面)。圖3所示的電路熱保護的基本工作原理是，控制器ON引腳的電壓與NTC熱敏電阻上的溫度成反比，即隨著NTC熱敏電阻溫度的增加，ON引腳的電壓降低。熱敏電阻上的溫度與功率FET外殼的溫度直接成正比。

這種方法看起來很簡單，但它在采用NTC熱敏電阻來提供過熱保護時具有幾個固有的問題。其中一個問題就是，在NTC熱敏電阻上出現足夠高溫度(85℃)而需要降低控制器ON引腳的電壓到臨界值(0.6V)以下前，功率FET結的最大溫度很容易被超過。這是因為NTC熱敏電阻上的溫度完全取決于功率FET外殼溫度(T_C)所傳遞的熱量，而FET的結溫不僅取決于外殼溫度和功耗，還取決于系統溫度的升高，這由周圍溫度、銅線面積、氣流和其它許多因素決定。

容錯性問題也影響到NTC熱敏電阻和ON信號啟動電壓，這些錯誤可以導致系統關閉溫度發生顯著的變化。

如果我們采用和圖3電路相同的FET NTB52N10T4，對于一個12V、電流上限為10A的系統，可以計算出功率FET在超過結最大溫度150℃前，發生短路時外殼的最大溫度：

圖4：集成智能型熱插拔技術中NIS5101器 件的功能框圖。

那么

這表明該功率FET所允許的最大外殼溫度為66℃。因此，不可能采用圖3所示的電路來提供功率FET的過熱保護，因為圖3的溫度臨界值為85℃。

盡管可以采用一些方法來改變圖3中電路的溫度臨界值，但即使有可能，也很難對功率FET進行可靠的過熱保護。這不僅在于影響熱傳輸到NTC熱敏電阻的所有因素和條件，還因為這種做法在達到限流的一段時間后，并沒有定時電路來關閉功率FET。