具有可調溫度限制和可編程滯后電壓的散熱保護電路

散熱保護在許多電源系統中都非常重要。下圖顯示了一個低成本的散熱保護電路。其中LTC1998是一個用于電池監控的6引腳SOT-23封裝比較器，在該電路中被用作散熱保護。這個散熱保護電路可提供非常有用的功能，例如可調跳變溫度、可編程滯后電壓和遠端溫度感測。

該電路采用一個負溫度系數(NTC)熱敏電阻RT來檢測電路板溫度。在正常情況下，LTC1998引腳1的電壓(Vbatt)高于2.5V，因此LTC1998引腳6的電壓(Vbattlo)為邏輯高電平。

當檢測點溫度升高時，LTC1998引腳1的電壓(Vbatt)會因為RT阻抗而下降。如果Vbatt降至低于2.5V，那么LTC1998的內部比較器就會發生跳變，并且Vbattlo(引腳6)變成邏輯低電平。引腳6可以連接到相關電源的運行／軟啟動(使能／關斷)控制端。因此，如果溫度升高到預先設定的跳變點，就可以關斷電源以防出現過熱。

跳變溫度門限可以用以下等式設定：

Vbatt=Vz×RT(trip)／[R1+RT(trip)]=2.5V (1)

選定NTC熱敏電阻和溫度跳變門限以后，達到跳變點溫度時的RT(trip)value可以由電阻-溫度曲線或熱敏電阻制造商提供的數據表中的公式來確定。如果已知Vz(齊納二極管上的電壓)，那么R1的阻值就能用式(1)計算出來。

加入可編程滯后電壓是為了防止引腳6(Battlo)在跳變點上產生振蕩。當發生溫度跳變和電源關斷以后，電路板溫度開始下降。NTC熱敏電阻阻抗增加，LTC1998引腳1(Vbatt)上的電壓也隨之升高。當Vbatt升至超過2.5V的某一預定值之后，LTC1998的內部比較器再次發生跳變。此時，引腳6(battlo、RUN／SS)變為邏輯高電平，并且電源可以恢復正常工作。 滯后電壓可以通過引腳4(VH.A)上的電壓設定：

VHYST=VH.A／2=Vz×R3／(R2+R3)／2 (2)

選擇好重啟電源的溫度值，滯后電壓可以根據電阻-溫度曲線或熱敏電阻數據表中的公式來確定。然后就可以通過式(2)選定R2和R3的值。

與片上溫度感測模式不同，這個散熱保護電路利用NTC熱敏電阻來檢測溫度，因此有可能感測到遠端的溫度。一個纖巧的熱敏電阻可以放置在遠離LTC1998電路的位置，并對電路板上任何興趣點的溫度進行監視。

建議將電路的輸入電壓Vz設定在大約2.7V至5.5V之間。例如，如果系統中有一個3.3V的電壓電源，那么Vz就可以直接連接到這個3.3V的電源上，這時將不需要Rz和齊納二極管。如果系統中沒有提供合適的偏置電源，那么就需要利用Rz和齊納二極管將保護電路連接到電源輸入端。根據輸入電壓范圍選擇Rz和齊納二極管。

左圖中的電路采用了Murata公司生產的0603規格100K NTC熱敏電阻(NCP18WF104J03RB)。Rz和齊納二極管器件在大約3V至40V的輸入電壓范圍內工作良好。

當VIN為24V時，Vz約為3.3V，滯后電壓為150mV。引腳1的跳變電壓為2.5V，這是通過LTC1998的內部參考電壓設定的。溫度跳變門限大約在90℃，并有10℃的滯后(在這個溫度范圍內熱敏電阻的溫度系數大約為-0.3kΩ／℃)。也就是說，受控電源在溫度高于90℃時將會關斷，而在溫度低于80℃時將恢復工作。