熱插拔電路的過(guò)熱保護(hù)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(gòu)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(shù)，與幾十年前的沒(méi)多大差別。

圖3：采用NTC熱敏電阻進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)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(lái)進(jìn)行過(guò)熱保護(hù)。NTC熱敏電阻應(yīng)當(dāng)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(hù)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(lái)很簡(jiǎn)單，但它在采用NTC熱敏電阻來(lái)提供過(guò)熱保護(hù)時(shí)具有幾個(gè)固有的問(wèn)題。其中一個(gè)問(wèn)題就是，在NTC熱敏電阻上出現(xiàn)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(jié)的最大溫度很容易被超過(guò)。這是因?yàn)镹TC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(jié)溫不僅取決于外殼溫度和功耗，還取決于系統(tǒng)溫度的升高，這由周?chē)鷾囟?、銅線面積、氣流和其它許多因素決定。

容錯(cuò)性問(wèn)題也影響到NTC熱敏電阻和ON信號(hào)啟動(dòng)電壓，這些錯(cuò)誤可以導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)閉溫度發(fā)生顯著的變化。

如果我們采用和圖3電路相同的FET NTB52N10T4，對(duì)于一個(gè)12V、電流上限為10A的系統(tǒng)，可以計(jì)算出功率FET在超過(guò)結(jié)最大溫度150℃前，發(fā)生短路時(shí)外殼的最大溫度：

圖4：集成智能型熱插拔技術(shù)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(lái)提供功率FET的過(guò)熱保護(hù)，因?yàn)閳D3的溫度臨界值為85℃。

盡管可以采用一些方法來(lái)改變圖3中電路的溫度臨界值，但即使有可能，也很難對(duì)功率FET進(jìn)行可靠的過(guò)熱保護(hù)。這不僅在于影響熱傳輸?shù)絅TC熱敏電阻的所有因素和條件，還因?yàn)檫@種做法在達(dá)到限流的一段時(shí)間后，并沒(méi)有定時(shí)電路來(lái)關(guān)閉功率FET。