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防止热失控的新方法

上传人:LEDth/整理

上传时间: 2014-11-21

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  防止由于功率FET失效而造成热失控,改进照明系统的安全性和性能。

  大多数工业和消费电子产品都包含过热保护器件来防止过热引起的损坏,并提高可靠性和安全性。电阻和电感负载、功率电容器,以及用于MOSFET、开关和继电器的电流驱动器产生的热量,对负责可靠、安全的散热管理设计的工程师来说都是重大挑战。

  最近几年中,各种帮助电气和电子应用设计人员实现热保护的创新技术不断涌现。其目的是,当元件或线路板区域发热至某一额定温度时,通过中断电流来保护应用和终端用户,避免发生灾难性的过热事件。

  现有的传统过热保护器件备有多种形状、尺寸和技术类型,帮助保护设备,防止由过热事件引起的损坏。两款突出的器件就是温度保险丝/热熔断器(thermal cutoff,TCO)和温度开关。两者都在交流(AC)和直流(DC)应用中提供了广泛而特定的温度动作特性,并可以指定为旋紧式(bolt-in)、夹持式(clip-on)、拖尾式(pig-tail)或引线式(lead-type)配置。然而,这些器件会使得设计和制造工艺复杂化。而且必须遵守谨慎的操作流程,以便保证它们按预期运行。

  温度保险丝通常包含温度敏感元件,比如低温合金或塑料/蜡状颗粒,其保持弹性接触机制。该器件为常闭型,并在给定的最高温度或动作温度下动作、断开。这些器件还是不可复位的,且必须在它们动作后予以更换。

  在制造过程中温度保险丝需要特殊的处理。假如需要进行焊接、或需要在引线上焊接或熔合延长线,必须在引线上附加散热器来传导热量,远离温度敏感合金,以便在预期应用之前,器件不会动作或有效性受到限制。

  另一种常用的过热保护器件就是温度开关。它们设计用于多种用途,并可以设置为常开(normally-open)或常闭(normally-closed)。当达到了特定的动作温度,温度开关会启动并打开,如同热保险丝一样,使电流中断。同样地,当设计用于在 热事件期间闭合时,温度开关可用于启动辅助气流设备,比如风扇,来冷却应用设备。当达到预定温度时,器件将恢复到动作前的状态,常开或常闭。

  传统TCO的一个限制就是它们无法如标准半导体产品那样进行表贴安装或回流焊接,而是需要手工安装。

  热熔断器还有较低的额定电流、有限的dc额定值(额定ac)、振动敏感性和安装敏感性等弱点。如果在温度接近但低于它们的校准温度下反复工作,或有过多的热波穿过TCO的壳体和引线,便可能会因为颗粒收缩而发生错误动作。

  温度保险丝和电气保险丝不同,它们仅在温度过高时而不是电流过大时反应——除非因为I2R作用,过电流足以引起温度保险丝本身发热而达到动作温度。温度保险丝还可当作故障保护装置或附加的安全备份装置,当其它电气安全措施(比如断路器或传统保险丝)失效时,它们将会动作。在自发热效应或在大电流负载下工作时,热保险丝的工作特性还会随时间而改变。

  随着应用持续趋向更紧凑的表贴安装设计,传统热保护器件的主要限制就是它们无法用于表贴安装结构,需要昂贵的手工安装工艺,并且,就传统TCO来说,它们可能达不到要求。

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