PDF《热管理设计手册》

热管理设计手册

2 引言:电子系统中的热管理设计

4 温度检测技术.

5 热敏电阻.5 NTC热敏电阻.5 RTD.8 热电偶

10 温度传感器IC

13 模拟温度传感器IC.13 本地数字温度传感器IC.15 数字温度传感器的其它特性.17 远端数字温度传感器

19 远端温度传感器的误差源

21 远端传感器的其它特性.23 其它类型的热管理元件.26 温度开关.26 风扇速度控制器.28 风扇类型.29 控制风扇速度.31 降低风扇速度控制产生的可闻噪声.34 监测风扇速度.34 RPM闭环控制

38 温度检测.39 基于温度的闭环(热闭环)风扇速度控制

39 适用于非IC温度传感器的信号调理器.40 热敏电阻调理器

40 RTD调理器

41 热电偶调理器.42 热管理元件应用――原理和应用电路

43 检测位置:正确选择传感器的关键

43 远端二极管传感器应用指南.48 远端传感器的PCB布局指南

48 测温二极管设计指南

49 应用示例.51

4 线、RTD至数字转换器.51 热电偶接口电路

53 IR链路温度传感器.54 RS-232 供电温度传感器

55 风扇控制电路

56 脉宽调制、风扇电源驱动.56

4 线风扇驱动.57 将PWM控制信号转换为线性风扇驱动.58 线性风扇驱动.59 高压风扇控制

60 48V、4 线风扇速度控制.60

3 48V、PWM电源调制风扇速度控制器

61 48V、线性风扇速度控制器

61 独立的风扇控制电路.62 采用温度开关的基本开/关式风扇控制器.62 简单的双速风扇控制器.65 风扇失效保护电路.66 独立式 多速风扇控制

67 温度开关.68 在线温度开关测试.68 热保护.68

4 引言:电子系统中的热管理设计 电子系统中热管理设计主要包括以下三个目的或其中之一: 1. 控制 温度数据是许多控制系统的输入.控制系统可以是一个简单的室温温控开/关,当温 度下降到某个特定门限以下时开启加热器;

也可以是一套复杂的风扇转速控制系统,根据 实测温度调节多个风扇的转速,确保系统部件获得足够的致冷,改变风扇转速时还需要将 可闻噪声降至最低. 2. 校准 温度数据通常用来修正元件的温度依赖性所产生的误差.校准功能可采用带有运算 放大器的模拟温度传感器简单实现,也可以非常复杂:利用一个查找表,每隔 5°C 为数 据采集系统提供一个

12 位的修正因子.例如,TCXO 利用温度调节晶振的工作参数,从 而补偿晶振谐振频率随温度的漂移.传感器(例如压力传感器)的信号调理器利用温度数据 修正传感器的温度漂移特性. 3. 保护 电子系统的许多元件通常暴露于极端温条件下,高温条件可能由于环境因素、邻近 部件的散热或其自身的散热造成,而极端的工作温度会对元器件造成损害.需要采用热管 理器件进行检测,在某些情况下消除潜在的危险条件,避免造成系统损坏.同样,这些解 决方案可以是简单的高温/低温检测器,保护电路板器件不受损害;

也可以是一套复杂系 统,例如:制冷系统,利用来自多个位置的温度数据确保各种极端条件下工作在适当温 度. 本手册简要介绍了热管理应用中的不同器件,并举例说明这些器件的使用方法.

5 温度检测技术 热管理始于温度测量,Maxim 开发了各种用于这种测量的温度检测 IC.除了不同类型的传感器 IC 外,电子系统还可以采用其它多项技术测量温度.本节讨论了一些应用较为广泛的方法,本 手册中的 热管理元件应用――原理和应用电路 部分,提供了一些电路示例. 热敏电阻 热敏电阻是阻值随温度变化的电阻,一般由半导体材料制成,如金属氧化物陶瓷或聚合物材料. 应用最广泛的热敏电阻是负温度系数(NTC)电阻,通常称为 NTC.也有正温度系数的热敏电 阻,即PTC. 热敏电阻能够测量中等温度范围,通常最高可达+150°C,有些热敏电阻可以测量更高温度;