Элементная база блоков питания | Ремонт торговой электронной техники
В блоках питания помимо использования обыкновенных резисторов используются два типа специализированных резисторов — Варистор и Термистор.
Также, кроме обыкновенных конденсаторов используются специализированные помехоподавляющие конденсаторы: конденсаторы типа Y и конденсаторы типа X (их еще называют конденсаторы класса защиты X/Y)
В качестве примера приведем кусок реальной схемы до выпрямительного мостика, хочется повторится – схема реальная, хотя впечатление такое, что этот шедевр — сборище пассивных элементов защиты от ВЧ помех со страниц какого то учебника по борьбе с помехами.
Рис. Пример реального участка схемы блока питания — фильтра от ВЧ помех.
Варистор
Варистор – полупроводниковый резистор, сопротивление которого изменяется при изменении приложенного напряжения.
Основная задача варистора в блоках питания – защита цепей от перенапряжения.
Рис. Принцип работы варистора в блоках питания, увеличение скорости срабатывания предохранителя или защита от импульсных бросков напряжения.
Варистор включается параллельно входному напряжению 220В, и фактически постоянно находится под этим напряжением, однако ток в этом состоянии через варистор очень мал. В случае возникновения выброса по напряжению, сопротивление варистора резко падает и шунтирует защищаемые цепи, ток в этом состоянии может достигать нескольких тысяч ампер. Несмотря на свою эффективность варистор в блоках питания АТХ довольно редкий гость, чаще его можно увидеть в сетевых фильтрах или в некомпьютерных блоках питания.
Рис. Для увеличения скорости срабатывания защиты, предохранитель и варистор объеденяют вместе.
Обозначение варистора на плате.
| VZ (Принтер) | MV (Источник бесперебойного питания) | ZNR (Блок питания АТХ) |
| MOV (Источник бесперебойного питания) | Z (Блок питания светодиодного прожектора) | DNR |
| фото отсутствует | фото отсутствует | фото отсутствует |
| RU | RV | VAR |
| фото отсутствует | ||
| VDR |
Обозначение варистора на схеме.
Рис. Условное обозначение варистора на схеме
Особенности применения варисторов.
- Варисторы являются безинерционным элементом. Полностью восстанавливает свои свойства мгновенно, в результате чего чрезвычайно эффективен при борьбе с импульсными выбросами напряжения.
- Количество импульсов прикладываемых к варистору ограничено, фактически это значит, что со временем варистор теряет свои свойства.
Терморезистор
Терморезистор – полупроводниковый резистор, сопротивление которого изменяется при изменении температуры.
Различают два вида терморезисторов
Термистор (NTC-термистор) — сопротивление терморезистора с повышением температуры уменьшается.
Позистор (PTC-позистор) — сопротивление терморезистора с повышением температуры увеличивается
Применение терморезисторов в блоках питания
Рис.
Принцип работы NTC-термистора в блоках питания, мягкий пуск.
Основная задача термистора в блоках питания — ограничение пускового тока. При включении блока питания термистор имеет температуру окружающей среды и сопротивление в несколько Ом. Конденсатор выпрямителя в момент включения представляет из себя короткозамкнутую нагрузку, в цепи происходит скачок тока, но термистор не даёт ему подняться выше предела, зависящего от сопротивления термистора. При прохождении тока через термистор, последний разогревается и его сопротивление падает почти до десятых долей Ома, и далее он не влияет на работу устройства. Происходит так называемый мягкий пуск.
Обозначение термистора на плате.
| TH | TR | |
| RTH | RT | PTC |
Обозначение термистора на схеме.
Рис. Условное обозначение терморезистора на схеме
На практике может встречаться комбинация состоящая, из двух или более приведенных обозначений.
Рис. Пример комбинации при обозначении терморезистора
Особенности применения термисторов.
- Термисторы являются инерционным элементом. Полностью восстанавливает свои свойства только через 5-10 мин. Фактически при кратковременном отключении питания, при повторном пуске термистор не работает как элемент защиты.
- Выводы термистора являются радиаторами, необходимо оставлять выводы как можно длиннее.
- Температура термистора в состоянии сопротивления близкого к нулю может доходить до 250 градусов, нежелательно устанавливать корпус термистора в непосредственной близости от других элементов.
Помехоподавляющие конденсаторы
Помехоподавляющие конденсаторы делятся на два типа X и Y, для подавления синфазной и противофазной составляющей помехи.
Каждый тип для своего типа помехи.
| Как практик, могу сказать, название помехи не играет большой роли на принцип борьбы с помехой. Как теоретик, лично я, всегда путаю термины синфазной и противофазной помехи между собой, поэтому дальше обе помехи мы будем разделять по принципу возникновения. |
Конденсатор X типа
Конденсатор X типа – конденсатор для подавления помехи возникающей между фазой и нулем (не путать с заземлением). Задача Х конденсатора не пропускать помеху из внешней сети в блок питания, а так же не выпускать помеху созданную блоком питания во внешнюю сеть.
Рис. Принцип работы Х конденсатора.
Обозначение X конденсатора на плате.
| Cx | С |
Обозначение X конденсатора на схеме.
Обосначается как обычный конденсатор, с суффиксом x, например Cx
Рис. Обозначение Х конденсатора на схеме .
Особенности применения Х конденсаторов.
- Конденсатор невозгораемый при любых условиях
- Неисправность конденсатора не приведет к поражению электрическим током.
- Емкость Х конденсатора, чем больше — тем лучше.
- X2 конденсатор с рабочим напряжением 250В, выдерживают импульс до 2.5кВ.
- Какая бы не была емкость Х конденсатора, полностью помеху убрать невозможно, можно только ее уменьшить.
Конденсатор Y типа
Конденсатор Y типа – конденсатор для подавления помехи возникающей между
- фазой и землей (не путать с нулем)
- нулем и землей.
Рис. Принцип работы Y конденсатора.
Обозначение Y конденсатора на плате.
| Нет изображения | Нет изображения | |
| CY | С |
Обозначение Y конденсатора на схеме.
Обозначается как обычный конденсатор, с суффиксом Y, например Cy рядом с номиналом может стоять напряжение.
Рис. Обозначение Y конденсатора на схеме .
Особенности применения Y конденсаторов.
- Конденсатор в случае пробоя уходит в обрыв
- Неисправность конденсатора может привести к поражению электрическим током.
- Емкость Y конденсатора, чем меньше — тем лучше.
- Y2 конденсатор с рабочим напряжением 250В, выдерживают импульс до 5кВ.
- Y конденсатор можно применять вместо X конденсатора, наоборот нет.
- Какая бы не была емкость Y конденсатора, полностью помеху убрать невозможно, можно только ее уменьшить.
Быстродействующие диоды.
В блоках питания используются два типа выпрямительных диодов – общего назначения и импульсные. Импульсные диоды можно отнести к быстродействующим.
Iпр. макс., А |
Наименование | Корпус | Uобр., В | Uпад., В | tвосст., нс |
| 1 | 1N4933…1N4937 | DO-41 | 50 — 600 | 1,2 | 200 |
| 1 | FR101…FR107 | DO-41 | 50 — 1000 | 1,2 | 150-500 |
Например FR107 1000в, 1А 0,500мкс
Для чего нужен термистор в блоке питания
Часто в различных источниках питания возникает задача ограничить стартовый бросок тока при включении. Причины могут быть разные — быстрый износ контактов реле или выключателей, сокращение срока службы конденсаторов фильтра итд. Такая задача недавно возникла и у меня. В компьютере я использую неплохой серверный блок питания, но за счет неудачной реализации секции дежурного режима, происходит сильный ее перегрев при отключении основного питания.
Из-за этой проблемы уже 2 раза пришлось ремонтировать плату дежурного режима и менять часть электролитов, находящихся рядом с ней. Решение было простое — выключать блок питания из розетки.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Что такое термистор и где используется
- Особенности термисторов и их применение в электронике
- microlab 360W — сгорел термистор NTC 5D-9 (Решено)
- Как проверить термистор?
- Для чего нужен термистор, терморезистор в блоке питания компьютера
- Использование термисторов для ограничения бросков тока в источниках питания
- Ремонт блока питания самоcтоятельно
- Температурные датчики, терморезисторы, термореле.
- Терморезисторы
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Из all-audio.proтор,он же терморезистор.
Что такое термистор и где используется
Прошу помощи. Сам дилетант в работе с осциллографом и прочей аппаратурой, но с паяльником дружу и имею в меру прямые руки. Компьютер был нормально выключен, на следующий день просто не включился как говорят хозяева. Проверьте, если после моста замыкания нет, то можно включать после замены конденсатора.
Да, второй конденсатор тоже подозрительно выглядит. Как я понял, есть все шансы, впаяв только злополучный термистор и сменив электролиты на новенькие, привести БП в чувство? А если взять термистор от менее мощного БП W? Выгорит или будет жить? Выпаял оба конденсатора: оба вздувшиеся, но не сверху, а снизу — донышки выбило спасибо UAM за позсказку, по мне так они оба казались живыми , еще обнаружил что один красный провод, который идет на разъем мат.
Термистор заменил на идентичный. Отпишусь по окончании полевых испытаний. А я бы ещё проверил входные конденсаторы мкФхВ и резисторы кОм что паралллельно им на обрыв. Ведь сгорел же почему-то термистор, а причина установлена? Как перешить BIOS? Регистрация Забыли пароль? Вполне может быть. У кошки 4 ноги Вход, выход, земля и питание. Прикрепляю фотографии. Обычно выгорает предохранитель если есть кз после моста, у термистора совсем другая функция. Должен работать. Вроде работает.
Да, проверю, но пока работает.
Особенности термисторов и их применение в электронике
В электронике всегда приходится что-то измерять или оценивать. Например, температуру. С этой задачей успешно справляются терморезисторы — электронные компоненты на основе полупроводников, сопротивление которых изменяется в зависимости от температуры. Здесь я не буду расписывать теорию физических процессов, которые происходят в терморезисторах, а перейду ближе к практике — познакомлю читателя с обозначением терморезистора на схеме, его внешним видом, некоторыми разновидностями и их особенностями.
В зависимости от сферы применения и типа терморезистора обозначение его на схеме может быть с небольшими отличиями. Основная характеристика терморезистора — это его ТКС.
Неисправенs могут быть нагревательный элемент, защитный пресостат, термистор и основной блок. Е66 — Неисправность реле нагревательного.
microlab 360W — сгорел термистор NTC 5D-9 (Решено)
Запросить склады. Перейти к новому. Чем ограничить бросок тока при включении ИБП. Что применять, чтобы не вылетели выпрямительные диоды, при включении импульсного блока питания в розетку. Кто какие использует элементы, схемотехнику и если есть расчет, то приведите и расчет. Они решают всё! Меню пользователя gary Посмотреть профиль Отправить личное сообщение для gary Найти ещё сообщения от gary
Как проверить термистор?
О нет! Где JavaScript? Пожалуйста включите JavaScript на Вашем веб-браузере для нормального просмотра данного веб-сайта, или обновите свой браузер на поддерживаемый JavaScript; Firefox , Safari , Opera , Chrome или Internet Explorer не ниже, чем версия 6.
Главная страница.
Регистрация Вход.
Для чего нужен термистор, терморезистор в блоке питания компьютера
Термистор представляет собой резистивный термометр или резистор, сопротивление которого зависит от температуры. Термин представляет собой комбинацию термо и резистор. Он изготовлен из оксидов металлов, спрессован в шарики, диски или цилиндрическую форму, а затем герметизирован непроницаемым материалом, таким как эпоксидная смола или стекло. Существует два типа термисторов: отрицательный температурный коэффициент NTC и положительный температурный коэффициент PTC. С термистором NTC, когда температура увеличивается, сопротивление уменьшается.
Использование термисторов для ограничения бросков тока в источниках питания
Прошу помощи. Сам дилетант в работе с осциллографом и прочей аппаратурой, но с паяльником дружу и имею в меру прямые руки. Компьютер был нормально выключен, на следующий день просто не включился как говорят хозяева. Проверьте, если после моста замыкания нет, то можно включать после замены конденсатора.
Да, второй конденсатор тоже подозрительно выглядит. Как я понял, есть все шансы, впаяв только злополучный термистор и сменив электролиты на новенькие, привести БП в чувство? А если взять термистор от менее мощного БП W? Выгорит или будет жить?
Схема защиты блока питания термистором. NTC-термистор на плате для защиты. Позисторы — терморезисторы с положительным ТКС (PTC — positive .
Ремонт блока питания самоcтоятельно
В электронике и метрологии с помошью этого полупроводникового компонента, обычно измеряют и оценивают температуру. На самом деле, терморезисторы служат не только для контроля и измерения температуры. Оказывается, они нашли широкое применение и как защитные устройства в схемах электроники.
Температурные датчики, терморезисторы, термореле.
Существует определённая путаница с определением того, что такое термистор. На самом деле, это разные вещи, и служат они разным целям, поэтому стоит научиться различать эти элементы. Термистором называется терморезистор, обладающий отрицательным температурным коэффициентом сопротивления ТКС.
Другими словами, в отличие от позисторов, с повышением температуры сопротивление такого элемента не возрастает, а наоборот, падает. Изготавливают эти полупроводниковые температурные компоненты сопротивления из специальных материалов, обладающих гораздо более высокими характеристиками ТКС, нежели чистые металлы и сплавы. Как правило, для производства этих элементов применяются технологии порошковой металлургии, использующие оксиды определённых металлов и сложные сочетания компонентов, обладающих высокими резистивными свойствами.
Поиск новых сообщений в разделах Все новые сообщения Компьютерный форум Электроника и самоделки Софт и программы Общетематический.
Терморезисторы
Датчики температуры — это датчики,которые значение температуры переводят в другие физические параметры, например, сопротивление или напряжение. Терморезисторы — это температурные датчики, которые преобразуют значение температуры в сопротивление. Любой проводник имеет сопротивление, которое при изменении температуры также изменяется.
Изготавливают их из оксидов различных металлов, керамики и даже кристаллов алмаза. NTC-резисторы применяют в качестве датчиков температуры, в бытовой технике и в промышленной, от до 0 С.
Ремонт импульсных БП, довольно опасное занятие, особенно если неисправность касается горячей части БП. Поэтому делаем всё вдумчиво и аккуратно, без спешки, с соблюдением техники безопасности. Силовые конденсаторы могут длительное время держать заряд, поэтому не стоит прикасаться к ним голыми руками сразу после отключения питания. Ни в коем случае не стоит прикасаться к плате или радиаторам при подключенном к сети блоке питания.
Как использовать термисторы NTC для ограничения пускового тока | Примечание по применению | Техническая библиотека
- ПДФ
- Перекрестная ссылка
Во время включения электронного устройства, такого как импульсный источник питания (SMPS) или инвертор, устройство заряжается мгновенным аномальным током с высоким пиком.
Он называется пусковым током и без защиты может вывести из строя полупроводниковый прибор или отрицательно сказаться на сроке службы сглаживающего конденсатора. Термисторы NTC используются в качестве ICL (ограничителей пускового тока) для простой и эффективной защиты цепей электрических и электронных устройств от пусковых токов.
Преимущества термисторов NTC
Термисторы NTC представляют собой терморезисторы, в которых используется специальная полупроводниковая керамика с отрицательным температурным коэффициентом (NTC). Они имеют высокое сопротивление при комнатной температуре, а когда на них подается питание, они сами выделяют тепло, и сопротивление падает по мере повышения их температуры. Благодаря этому свойству они используются в качестве устройств защиты по току для электрических и электронных устройств, которые легко и эффективно ограничивают аномальные токи, включая пусковой ток во время включения питания. Термисторы NTC, используемые в качестве устройств защиты по току, также называются силовыми термисторами.
Для ограничения пусковых токов можно использовать фиксированное сопротивление или термистор NTC.
Однако постоянный резистор всегда приводит к потере мощности и снижению производительности. Термистор NTC ограничивает пусковой ток своим высоким начальным сопротивлением, а затем его температура повышается из-за подачи питания, а его сопротивление падает до нескольких процентов от его уровня при комнатной температуре, таким образом, потери мощности ниже, чем при постоянном резисторе. использовал. Другими словами, эффект ограничения пусковых токов при использовании термистора с отрицательным температурным коэффициентом выше, чем при использовании постоянного резистора с сопоставимыми начальными потерями мощности.
Ниже приведены подробные сведения о примерах применения термисторов NTC для ограничения пускового тока.
Примеры применения термисторов NTC для ограничения пускового тока
Применение: ограничение пускового тока в импульсном источнике питания
Различные импульсные источники питания (SMPS) — небольшие, легкие и высокопроизводительные — часто используются в качестве источников питания электронных устройств.
В момент включения ИИП устройство заряжается пусковым током с высоким пиком для зарядки сглаживающего конденсатора. Поскольку этот пусковой ток может отрицательно сказаться на сроке службы конденсатора, повредить контакты выключателя питания или вывести из строя выпрямительный диод, необходимо принять контрмеры.
Как показано на рисунке ниже, ограничение пускового тока импульсного источника питания путем установки термистора с отрицательным температурным коэффициентом широко используется как способ создания недорогой и простой схемы ограничения пускового тока в источниках питания. Тот же результат может быть достигнут, даже если термистор NTC подключен после цепи выпрямителя.
Рисунок 1. Ограничение пускового тока в импульсном источнике питания
Применение: ограничение пускового тока в силовом модуле переменного/постоянного тока
Встроенный источник питания с компактно интегрированными различными цепями питания и периферийными цепями называется силовым модулем.
Модуль питания переменного/постоянного тока представляет собой блок питания, созданный путем объединения схемы выпрямителя переменного/постоянного тока и преобразователя постоянного тока, и с небольшим количеством внешних деталей он может реализовать компактную оптимизированную систему питания. Пусковой ток, подаваемый на входные и выходные конденсаторы во время включения питания, можно эффективно ограничить, вставив термистор NTC (силовой термистор).
Рисунок 2. Ограничение пускового тока в силовом модуле переменного/постоянного тока
Применение: ограничение пускового тока в преобразователе постоянного тока
В цепи питания постоянного тока преобразователя постоянного тока или подобного термистор NTC используется в качестве термистора мощности и эффективно ограничивает пусковой ток, которым заряжаются входные и выходные конденсаторы во время включения питания. Сопротивление термистора NTC становится очень низким после того, как на него подается питание, что обеспечивает меньшие потери мощности, чем при использовании фиксированного сопротивления.
Рисунок 3. Ограничение пускового тока в преобразователе постоянного тока
Применение: ограничение пускового тока в промышленном инверторе
Асинхронные двигатели часто используются для вентиляторов, насосов, кондиционеров и т. д. на заводах, крупных предприятиях, офисных зданиях и т.п. Асинхронный двигатель прост по конструкции и стабилен, однако скорость его вращения зависит от частоты. Инверторы нужны для того, чтобы управлять скоростью вращения. Двигатели, оснащенные инверторами, известны как приводы с регулируемой скоростью (VSD), которые способны значительно снизить энергопотребление.
Инверторная система состоит из части преобразователя, части инвертора и конденсатора звена постоянного тока (сглаживающего конденсатора), который размещается после части преобразователя. В момент включения устройство заряжается пусковым током, пик которого в несколько раз больше, чем у установившегося тока для заряда конденсатора звена постоянного тока. Этот пусковой ток может отрицательно сказаться на сроке службы конденсатора постоянного тока или разрушить полупроводниковое устройство.
Для защиты от пускового тока подключены термисторы NTC (силовые термисторы).
Рисунок 4. Ограничение пускового тока в промышленном инверторе (трехфазном)
Рисунок 5 Ограничение пускового тока в промышленном инверторе (однофазном)
Связанные страницы
Термисторный датчик температуры в следящих источниках питания |
УЧЕБНЫЕ ПОСОБИЯ 817
Резюме: В этой статье представлено простое интуитивно понятное учебное пособие по термисторам с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) и их основному использованию в целом и, в частности, в регуляторах электропитания. Хорошим примером применения является их использование для устранения влияния температуры на контрастность ЖК-дисплея. Показаны два простых метода линеаризации термисторов с отрицательным температурным коэффициентом, а процедуры проектирования регуляторов и примеры демонстрируют их применение. Каждый пример включает схему и сравнивает измеренное выходное напряжение в зависимости от температуры с целевым значением.
Стабилизаторы питания, по определению, предназначены для обеспечения стабильного выходного напряжения, несмотря на изменения в линии (входное напряжение), нагрузку и температуру. В то время как для большинства приложений целью является стабильный выходной сигнал, есть некоторые приложения, где выгодно обеспечить выходное напряжение, зависящее от температуры. В этой статье представлены руководство, процедура проектирования и примеры схем с использованием термисторов с отрицательным температурным коэффициентом (NTC) в источниках питания с отслеживанием температуры.
На сегодняшний день наиболее распространенным применением регулирования в зависимости от температуры являются источники смещения ЖК-дисплеев, где контрастность дисплея зависит от температуры окружающей среды. Применяя зависящее от температуры напряжение смещения, температурные эффекты ЖК-дисплея могут быть автоматически устранены, чтобы поддерживать постоянную контрастность в широком диапазоне температур.
Примеры в этой статье ориентированы на решение проблемы смещения ЖК-дисплеев; тем не менее, учебник и расчетные уравнения просты и могут быть легко применены в различных схемах.
Почему термистор NTC?
Термистор NTC представляет собой почти оптимальное решение для температурно-зависимого регулирования. Он недорог, легко доступен у различных поставщиков (Murata, Panasonic и т. д.) и доступен в небольших упаковках для поверхностного монтажа размером от 0402 до 1206. Кроме того, имея только базовое понимание, термистор NTC легко применить к вашей схеме.
NTC Характеристика
Как следует из названия, термистор — это просто резистор, зависящий от температуры. К сожалению, зависимость очень нелинейная (см. Рисунок 1 ) и сам по себе не очень полезен для большинства приложений. К счастью, есть два простых метода линеаризации поведения термистора.
Рис. 1. Сопротивление термистора NTC сильно нелинейно зависит от температуры.
Это затрудняет использование термистора без его применения в линеаризующей сети. (R 25C = 10 кОм, β = 3965 К).
Стандартная формула для сопротивления термистора NTC в зависимости от температуры:
где R 25C — номинальное сопротивление термистора при комнатной температуре, β (бета) — постоянная материала термистора в K, а T — фактическая температура термистора в градусах Цельсия.
Это уравнение является очень близким приближением к реальной температурной характеристике, как показано на рис. 2 . Обратите внимание на использование логарифмической шкалы для оси Y.
Рис. 2. Сопротивление термистора в зависимости от температуры практически линейно на полулогарифмическом графике. Фактическое измеренное сопротивление термистора соответствует формуле Бета с довольно высокой степенью точности. (р 25C = 10 кОм, β = 3965 К).
R 25C и β обычно публикуются в паспорте производителя.
Типичные значения R 25C находятся в диапазоне от 22 Ом до 500 кОм. Типичные значения β составляют от 2500 до 5000К.
Как показано на рис. 3 , более высокие значения β обеспечивают повышенную зависимость от температуры и полезны, когда требуется более высокое разрешение в более узком диапазоне температур. И наоборот, более низкие значения β имеют менее наклонную температурную зависимость и более желательны при работе в более широком диапазоне температур.
Рис. 3. Термистор NTC характеризуется сопротивлением при комнатной температуре (R 25C ) и константой материала β (бета). Бета – это мера наклона температурной зависимости. (R 25C = 10 кОм, β в К).
Самонагрев
Термистор — это резистор, который, как и любой резистор, выделяет тепловую энергию всякий раз, когда через него проходит ток. Тепловая энергия вызывает уменьшение сопротивления термистора NTC, что затем указывает на температуру, немного превышающую температуру окружающей среды.
В спецификациях производителя и примечаниях по применению обычно есть таблицы, формулы и текст, подробно описывающие это явление. Однако на них можно в значительной степени не обращать внимания, если ток через термистор поддерживается относительно низким, так что ошибка самонагрева мала по сравнению с требуемой точностью измерения, как в примерах конструкции в этой статье.
Линеаризация
Термистор с отрицательным температурным коэффициентом легче всего использовать в цепи линеаризации. Есть два простых метода линеаризации: режим сопротивления и режим напряжения.
Режим сопротивления
В режиме линеаризации сопротивления обычный резистор размещается параллельно термистору NTC, что приводит к линеаризации сопротивления комбинированной цепи. Если номинал резистора выбран равным сопротивлению термистора при комнатной температуре (R 25C ), то область относительно линейного сопротивления будет симметрична относительно комнатной температуры (как видно на рис.
4 ).
Рис. 4. Линеаризация режима сопротивления легко выполняется путем размещения обычного резистора параллельно термистору. Если нормальный резистор имеет то же значение, что и R 25C , то область почти линейной зависимости сопротивления от температуры будет симметрична около +25°C. (R 25C = 10 кОм, β в К).
Обратите внимание, что более низкие значения β дают линейные результаты в более широком диапазоне температур, а более высокие значения β обеспечивают повышенную чувствительность в более узком диапазоне температур. Эквивалентное сопротивление варьируется от примерно 90% R 25C при низких температурах (-20°C) до 50% R 25C при комнатной температуре (+25°C) и примерно 15% R 25C при горячих ( +70°С).
Режим напряжения
В режиме линеаризации по напряжению термистор NTC подключается последовательно с обычным резистором, образуя цепь делителя напряжения.
Цепь делителя смещена от регулируемого источника питания или опорного напряжения, В № . В результате выходное напряжение линейно зависит от температуры. Если значение резистора выбрано равным сопротивлению термистора при комнатной температуре (R 25C ), то область линейного напряжения будет симметрична относительно комнатной температуры (как видно на рис. 5 ).
Рис. 5. Линеаризация режима напряжения легко достигается путем включения обычного резистора последовательно с термистором и смещения получающегося резистивного делителя напряжения с источником постоянного напряжения. Если нормальный резистор имеет такое же значение, как R 25C , то область почти линейной зависимости выходного напряжения от температуры будет симметрична около +25°C. (R 25C = 10 кОм, β в К).
Опять же, обратите внимание, что более низкие значения β дают линейные результаты в более широком диапазоне температур, в то время как более высокие значения β дают повышенную чувствительность в более узком диапазоне температур.
Выходное напряжение варьируется от почти нуля вольт при низких температурах (-20°C) до В REF /2 при комнатной температуре (+25°C) до почти В REF в горячем (+70°C).
Процедура проектирования
Для создания регулируемого выходного напряжения, линейно зависящего от температуры, к цепи обратной связи регулятора применяется схема линеаризованного термистора.
Режим сопротивления
Схема резистивного режима является простейшим решением для создания регулируемого выходного напряжения, зависящего от температуры, поскольку цепи обратной связи регулятора почти всегда состоят из резистивного делителя напряжения. Как показано на Рисунок 6 цепь линеаризованного термистора включена последовательно с одним из резисторов обратной связи. В этом случае линеаризованная схема включена последовательно с верхним резистором цепи делителя обратной связи, чтобы создать выходное напряжение с отрицательным температурным коэффициентом на Vout, как обычно требуется в решениях для смещения ЖК-дисплеев.
(Для создания выходного сигнала с положительным температурным коэффициентом цепь линеаризации должна быть включена последовательно с нижним резистором R2 делителя обратной связи.)
Рис. 6. Цепь линеаризованного термистора в режиме сопротивления применяется к цепи обратной связи регулятора напряжения. По сути, он заменяет часть одного из обычных резисторов обратной связи, причем эта часть зависит от требуемого температурного коэффициента на выходе регулятора.
Процедура проектирования относительно проста. Сначала найдите соответствующий ток смещения цепи обратной связи, i2, из таблицы данных регулятора. Обычно он находится в диапазоне от 10 до 100 мкА, и его точное значение может варьироваться. Затем рассчитайте значение термистора NTC как:
где T C отрицательный температурный коэффициент Vout в %/°C. Значение i2 следует регулировать до тех пор, пока R 25C не станет доступным значением термистора NTC.
Для упрощения расчета конструкции выберите R2 и R1 как:
, где Vfb — номинальное напряжение обратной связи, указанное в паспорте регулятора.
Для более точного расчета конечное значение i2 будет немного изменено, чтобы соответствовать термистору β до нужного T C . Поэтому рассчитайте сопротивление термистора при 0°C и +50°C. Стандартная формула для сопротивления термистора NTC в зависимости от температуры:
Затем рассчитайте линеаризованное сопротивление при двух температурах как:
Рассчитайте значение R2 и i2 как: рассчитать значение R1 как:
Пример расчета режима сопротивления
Напряжение смещения ЖК-дисплея необходимо в системе, работающей от одноэлементной перезаряжаемой батареи Li+. Требуемое напряжение смещения Vout=20 В при комнатной температуре с T C = -0,05%/°C. Для задачи выбран регулятор MAX1605. Приведенные выше расчетные формулы используются для расчета требуемых компонентов следующим образом:
Согласно техническому описанию, i2 должен быть больше 10 мкА при погрешности выходного сигнала менее 1%; поэтому выберите i2 примерно в пять раз больше для уменьшения ошибки:
Термистор NTC выбирается с R 25C = 20 кОм и β = 3965 К и линеаризуется с параллельным резистором 20 кОм.
MAX1605 имеет номинальное напряжение обратной связи Vfb=1,25 В. В соответствии с упрощенными расчетными формулами R2 и R1 рассчитываются как:
В более точном расчете сопротивление термистора при 0°C и +50°C будет:
Линеаризованные сопротивления при 0 °C и +50°C будут:
Тогда значения для R2, i2 и R1 рассчитываются как:
В этом случае эти более точные значения существенно не отличаются от полученных с помощью упрощенных расчетов. Окончательную схему можно увидеть на рис. 7 .
Рис. 7. Термистор NTC используется с повышающим преобразователем MAX1605 для реализации примера схемы режима сопротивления, как описано в тексте.
Выходное напряжение схемы на рис. 7 имеет почти идеальную температурную зависимость, как видно на Рисунок 8 .
Рис. 8. Фактическая температурная зависимость схемы на Рис. 7 очень близка к целевому температурному коэффициенту -0,05%/°C в большей части расширенного диапазона температур потребителя.
Режим напряжения
Хотя схема режима сопротивления более сложна, схема режима напряжения имеет некоторые уникальные преимущества. Во-первых, схема режима напряжения обеспечивает аналоговое напряжение, зависящее от температуры, которое можно легко преобразовать в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя (АЦП) для предоставления информации о температуре микропроцессору системы. Кроме того, температурный коэффициент выходного напряжения регулятора можно легко настроить, изменив значение только одного резистора. Это преимущество позволяет проводить простую разработку методом проб и ошибок в лаборатории, а также может быть очень ценным для использования в производстве термисторов или ЖК-панелей с несколькими источниками.
Как показано на рис. 9 , линеаризованная схема термистора смещена опорным напряжением для создания зависящего от температуры напряжения V TEMP . Затем V TEMP суммируется в узел обратной связи через резистор R3, задающий коэффициент усиления температурной зависимости.
Чтобы V TEMP не нуждался в буферизации, номинальное сопротивление термистора должно быть значительно ниже R3. Как показано на рис. 9, стабилизатор имеет выходное напряжение с отрицательным температурным коэффициентом на выходе Vout, что обычно требуется в решениях для смещения ЖК-дисплеев. (Чтобы создать выходной сигнал с положительным температурным коэффициентом, необходимо поменять местами R и Rt.)
Рисунок 9. Схема линеаризованного термистора в режиме напряжения применяется к цепи обратной связи регулятора напряжения. По сути, он добавляет ток i3 в узел обратной связи, так что i1 = i2 + i3. Если Vref вдвое больше Vfb, то i3 равно нулю при 25°C, R1 и R2 рассчитываются, как обычно описано в техническом описании регулятора, а температурную зависимость можно отрегулировать, просто масштабируя R3. Кроме того, Vtemp может быть получена хост-системой через аналого-цифровой преобразователь.
Хотя это и не обязательно, самая простая реализация рисунка 9 — когда Vref=2xVfb.
(Для удобства многие стабилизаторы имеют Vfb=1,25 В, многие источники опорного напряжения имеют Vref=2,5 В, а многие АЦП имеют диапазон входного напряжения от 0 до 2,5 В.) Когда Vref=2xVfb, V TEMP будет равно Vfb при +25°. C и i3 будут равны нулю. Это позволяет R1 и R2 установить номинальное выходное напряжение на +25°C независимо от R3 и термистора. Выберите R2 в соответствии с рекомендациями в паспорте регулятора. Затем вычислите R1 и i2 как:
Затем рассчитайте приблизительное значение R3 как:
где T C отрицательный температурный коэффициент Vout в %/°C. (Этого значения R3 будет достаточно для упрощенного расчета конструкции, и его можно будет позже скорректировать путем экспериментов в лаборатории.) Затем, чтобы избежать необходимости в буферном усилителе между V TEMP и R3, выберите номинальное значение термистора:
Для более точного расчета конечное значение R3 будет немного изменено, чтобы соответствовать термистору β до нужного T C .
Для этого сначала рассчитайте сопротивление термистора при 0°C и +50°C. Стандартная формула для сопротивления термистора NTC в зависимости от температуры:
Затем рассчитайте линеаризованное напряжение В TEMP при двух температурах следующим образом: как:
Пример конструкции режима напряжения
Напряжение смещения ЖК-дисплея необходимо в системе, работающей от литий-ионной батареи. Требуемое напряжение смещения Vout=20 В при комнатной температуре с T С = -0,05%/°С. Для этой задачи выбран регулятор MAX629, поскольку он имеет выходное опорное напряжение, которое можно использовать для смещения цепи линеаризации термисторов. Расчетные формулы режима напряжения используются для расчета необходимых компонентов следующим образом:
Согласно техническому описанию, сопротивление R2 должно находиться в диапазоне от 10 кОм до 200 кОм, а Vfb=1,25 В; поэтому:
Приблизительное значение R3 будет:
Номинальное сопротивление термистора не должно превышать 46,9.
кОм. Следовательно, термистор NTC выбирается с R 25C = 20 кОм и β = 3965 К и линеаризуется с последовательным резистором 20 кОм и смещением Vref = 2,5 В.
Согласно более точному расчету конструкции сопротивление термистора при 0°C и +50°C будет:
Линеаризованное напряжение при 0°C и +50°C будет:
Новое значение для R3 вычисляется следующим образом:
В этом случае более точное значение R3 существенно не отличается от значения, полученного с помощью упрощенных расчетов, и следует выбирать ближайшее стандартное значение резистора.
Пример конструкции, когда Vref ≠ 2xVfb
В приведенном выше примере схемы с режимом напряжения, если в системе еще нет источника питания Vref=2,5 В, его добавление может быть непомерно дорогим. К счастью, подойдет любое регулируемое напряжение. В этом примере используется вывод REF MAX629, а Vref’=1,25 В. По сравнению с приведенным выше примером, V TEMP теперь будет изменяться в два раза меньший диапазон; следовательно, R3 необходимо уменьшить вдвое до R3’=475 кОм, чтобы сохранить тот же температурный коэффициент выходного напряжения, что и T С = -0,05%/°С.
Также рекомендуется уменьшить номинал термистора и резистора линеаризации до R=R 25C =10 кОм. Кроме того, поскольку V TEMP ниже, чем Vfb при 25°C, i3 будет ненулевым, а выходное напряжение регулятора будет немного выше желаемого на:
Чтобы устранить это, уменьшите R1 с 375 кОм до:
Окончательную схему можно увидеть на рис. 10 .
Рис. 10. Термистор NTC используется с MAX629повышающий преобразователь для реализации примера конструкции режима напряжения с Vref ≠ 2xVfb, как описано в тексте. MAX629 был выбран потому, что его вывод REF может использоваться для смещения схемы линеаризации термистора.
Выходное напряжение схемы на рис. 10 демонстрирует почти идеальную температурную зависимость, как показано на рис. 11 .
Рис. 11. Фактическая температурная зависимость схемы на Рис. 10 очень близка к целевому температурному коэффициенту -0,05%/°C в большей части расширенного диапазона температур потребителя.