防止熱失控的新方法
上傳人:LEDth/整理 上傳時(shí)間: 2014-11-21 瀏覽次數(shù): 149 |
防止由于功率FET失效而造成熱失控,改進(jìn)照明系統(tǒng)的安全性和性能。
大多數(shù)工業(yè)和消費(fèi)電子產(chǎn)品都包含過(guò)熱保護(hù)器件來(lái)防止過(guò)熱引起的損壞,并提高可靠性和安全性。電阻和電感負(fù)載、功率電容器,以及用于MOSFET、開(kāi)關(guān)和繼電器的電流驅(qū)動(dòng)器產(chǎn)生的熱量,對(duì)負(fù)責(zé)可靠、安全的散熱管理設(shè)計(jì)的工程師來(lái)說(shuō)都是重大挑戰(zhàn)。
最近幾年中,各種幫助電氣和電子應(yīng)用設(shè)計(jì)人員實(shí)現(xiàn)熱保護(hù)的創(chuàng)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。其目的是,當(dāng)元件或線路板區(qū)域發(fā)熱至某一額定溫度時(shí),通過(guò)中斷電流來(lái)保護(hù)應(yīng)用和終端用戶,避免發(fā)生災(zāi)難性的過(guò)熱事件。
現(xiàn)有的傳統(tǒng)過(guò)熱保護(hù)器件備有多種形狀、尺寸和技術(shù)類(lèi)型,幫助保護(hù)設(shè)備,防止由過(guò)熱事件引起的損壞。兩款突出的器件就是溫度保險(xiǎn)絲/熱熔斷器(thermal cutoff,TCO)和溫度開(kāi)關(guān)。兩者都在交流(AC)和直流(DC)應(yīng)用中提供了廣泛而特定的溫度動(dòng)作特性,并可以指定為旋緊式(bolt-in)、夾持式(clip-on)、拖尾式(pig-tail)或引線式(lead-type)配置。然而,這些器件會(huì)使得設(shè)計(jì)和制造工藝復(fù)雜化。而且必須遵守謹(jǐn)慎的操作流程,以便保證它們按預(yù)期運(yùn)行。
溫度保險(xiǎn)絲通常包含溫度敏感元件,比如低溫合金或塑料/蠟狀顆粒,其保持彈性接觸機(jī)制。該器件為常閉型,并在給定的最高溫度或動(dòng)作溫度下動(dòng)作、斷開(kāi)。這些器件還是不可復(fù)位的,且必須在它們動(dòng)作后予以更換。
在制造過(guò)程中溫度保險(xiǎn)絲需要特殊的處理。假如需要進(jìn)行焊接、或需要在引線上焊接或熔合延長(zhǎng)線,必須在引線上附加散熱器來(lái)傳導(dǎo)熱量,遠(yuǎn)離溫度敏感合金,以便在預(yù)期應(yīng)用之前,器件不會(huì)動(dòng)作或有效性受到限制。
另一種常用的過(guò)熱保護(hù)器件就是溫度開(kāi)關(guān)。它們?cè)O(shè)計(jì)用于多種用途,并可以設(shè)置為常開(kāi)(normally-open)或常閉(normally-closed)。當(dāng)達(dá)到了特定的動(dòng)作溫度,溫度開(kāi)關(guān)會(huì)啟動(dòng)并打開(kāi),如同熱保險(xiǎn)絲一樣,使電流中斷。同樣地,當(dāng)設(shè)計(jì)用于在 熱事件期間閉合時(shí),溫度開(kāi)關(guān)可用于啟動(dòng)輔助氣流設(shè)備,比如風(fēng)扇,來(lái)冷卻應(yīng)用設(shè)備。當(dāng)達(dá)到預(yù)定溫度時(shí),器件將恢復(fù)到動(dòng)作前的狀態(tài),常開(kāi)或常閉。
傳統(tǒng)TCO的一個(gè)限制就是它們無(wú)法如標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體產(chǎn)品那樣進(jìn)行表貼安裝或回流焊接,而是需要手工安裝。
熱熔斷器還有較低的額定電流、有限的dc額定值(額定ac)、振動(dòng)敏感性和安裝敏感性等弱點(diǎn)。如果在溫度接近但低于它們的校準(zhǔn)溫度下反復(fù)工作,或有過(guò)多的熱波穿過(guò)TCO的殼體和引線,便可能會(huì)因?yàn)轭w粒收縮而發(fā)生錯(cuò)誤動(dòng)作。
溫度保險(xiǎn)絲和電氣保險(xiǎn)絲不同,它們僅在溫度過(guò)高時(shí)而不是電流過(guò)大時(shí)反應(yīng)——除非因?yàn)镮2R作用,過(guò)電流足以引起溫度保險(xiǎn)絲本身發(fā)熱而達(dá)到動(dòng)作溫度。溫度保險(xiǎn)絲還可當(dāng)作故障保護(hù)裝置或附加的安全備份裝置,當(dāng)其它電氣安全措施(比如斷路器或傳統(tǒng)保險(xiǎn)絲)失效時(shí),它們將會(huì)動(dòng)作。在自發(fā)熱效應(yīng)或在大電流負(fù)載下工作時(shí),熱保險(xiǎn)絲的工作特性還會(huì)隨時(shí)間而改變。
隨著應(yīng)用持續(xù)趨向更緊湊的表貼安裝設(shè)計(jì),傳統(tǒng)熱保護(hù)器件的主要限制就是它們無(wú)法用于表貼安裝結(jié)構(gòu),需要昂貴的手工安裝工藝,并且,就傳統(tǒng)TCO來(lái)說(shuō),它們可能達(dá)不到要求。
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