熱敏電阻器使DC/DC變換器限流特性線性化解決方案

　　最近推出的各種集成式降壓DC/DC變換器均已采取對(duì)外接低側(cè)MOSFET同步整流器的電壓降采樣的方法,無(wú)需高側(cè)電流檢測(cè)電阻器。這種拓?fù)涔?jié)省了檢測(cè)電阻器的成本和印制電路板的空間,也適當(dāng)提高了電路效率。但是,MOSFET的導(dǎo)通電阻與溫度有很大的相關(guān)性,它決定了限流大小。所幸的是,某些新型DC/DC變換器（如Maxim公司的MAX1714）可以從外部調(diào)整限流閾值。圖1的電路顯示如何用一只熱敏電阻器對(duì)電路的輸出電流限制作出溫度補(bǔ)償。

　　MAX1714 IC1第6腳的線性限流（ILIM）輸入范圍從0.5V至2V,對(duì)應(yīng)的限流閾值分別為 50 mV 至 200mV。在默認(rèn)限流設(shè)置值 100 mV 時(shí),電路在 25℃時(shí)的限流大小為7.5A。但是,圖2顯示限流值的變化范圍可從 -40℃的 9A 到 85℃的6A。為設(shè)計(jì)溫度補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),先搭出模型電路,用外部電源改變 MAX1714 的限流輸入電壓,從而使輸出電流極限值保持恒定。在整個(gè)電路的工作溫度范圍內(nèi),每間隔10℃重復(fù)一次測(cè)量。

　　要補(bǔ)償IC1的溫度變化,可以從多種電阻-熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲羞M(jìn)行選擇。首先,需要選擇一個(gè)合適的熱敏電阻器,描繪出其電阻隨溫度而變化的特性。由于MAX1714限流輸入腳是一個(gè)相對(duì)高輸入阻抗的電壓跟隨級(jí),因此該熱敏電阻器標(biāo)稱電阻要求高達(dá)100 kΩ。廉價(jià)熱敏電阻器的阻值-溫度特性有明顯的非線性關(guān)系,但有一種相對(duì)簡(jiǎn)單的線性化方案,即將熱敏電阻器并聯(lián)上一個(gè)具有與該熱敏電阻器相同標(biāo)稱阻值的固定電阻器（參考文獻(xiàn)）。在圖1的網(wǎng)絡(luò)中,R1對(duì)熱敏電阻器線性化,R2和R3則分別設(shè)定限流電壓-溫度特性曲線的斜率和截距。

　　為獲得最優(yōu)的R2、R3值,我們準(zhǔn)備了一個(gè)電子表,其中包含了原始的限流電壓-溫度數(shù)據(jù),并為網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)電阻器增加了一欄,同時(shí)還有熱敏電阻器規(guī)格表的電阻與溫度關(guān)系數(shù)據(jù)。在觀察電路的溫度與電壓轉(zhuǎn)換功能關(guān)系時(shí),我們改變電子表中R2和R3的值,直到轉(zhuǎn)換功能最接近于測(cè)量到的限流電壓-溫度數(shù)據(jù)。最后,我們構(gòu)建好電路,并在整個(gè)溫度范圍內(nèi)對(duì)其測(cè)試,發(fā)現(xiàn)它有相當(dāng)平坦的響應(yīng)。

　　圖2中經(jīng)校正的輸出特性曲率（紅跡線）是熱敏電阻器所特有的。雖然平坦度不十分理想,但校正后的曲線仍比原曲線（黑跡線）有很大的改進(jìn),足以滿足原設(shè)計(jì)目標(biāo)的要求。如果要實(shí)現(xiàn)更精密的補(bǔ)償,可以選擇不同的熱敏電阻器,或者采用多個(gè)熱敏電阻器。