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感温式干簧开关热保护器
OHDTemperature Sensible Switch Thermo Protector OHD
■江苏省理化测试中心 冯乙引

众多的电子设备从小型化和电路设计的经济性考虑,其安装密度正在不断地提高。然而,与此相应带来的是放大器等电路所产生的发热问题。感温式干簧开关热保护器就是为了保护这些电子电路的半导体器件和实现各种特定的安全措施而专门开发的一种器件,它是日本ト-キン(英文:Tokin)公司近期推出的新产品。
感温式干簧开关热保护器开/关动作可靠,且无须对设定进行调整,因而电路设计相当简单。其便于使用的结构、适用于多种安全要求和高可靠性,使这种热保护器可以广泛地应用于电源和变换器设备等一类需要过热监控的场合。
热保护器的规格和特性见表1和表2所示。

基本原理

1.感温铁氧体+永久磁铁+干簧开关

简单地说,感温式干簧开关热保护器是由感温铁氧体、永久磁铁和干簧开关三者组合而成的。为了将温度的变化转换成磁性信号的变化,使用了感温铁氧体(热记忆单元);而将磁性信号变换成电信号则采用了干簧开关,而在干簧开关内部灌装了氮气等一类性能不活泼的气体。由于这一原因,使这种热保护器具备了使用时间长、不受环境变化的影响和动作重现性好等这些优良的特性。
所谓感温铁氧体是利用了下述物理现象的一种材料,即当磁性材料的温度超过居里点时,磁性会很快地丧失。居里点不随时间的变化而改变,这是因为它仅取决于所使用材料的成分比,而且居里点的精度较好,并可以加以设定。

2.与其他温度传感器的比较

使用热敏电阻传感器的电路是需要调整的,而使用感温式干簧开关热保护器的电路无须任何调整;双金属材料传感器在电流非常小的情况下有可能产生接点障碍,但干簧开关热保护器即使在小电流情况下也没有任何问题。

3.工作过程

我们把温度升高时接点断开的热保护器称做"断开型触点"OHD;而将温度升高时接点闭合的热保护器称?quot;闭合型触点"OHD。
断开型触点OHD:见图1。在低温时,通过触点的磁通量 大于干簧开关触点接通所需要的磁通量 ON,触点处于接通状态。随着温度的升高,感温铁氧体的饱和磁通密度逐渐减少,导致漏磁通 2增加,并使通过触点的磁通量 减少。如果温度进一步上升,感温铁氧体的饱和磁通密度将急剧地减少,当磁通量减少到小于干簧开关触点断开的磁通量 OFF时,触点处于断开状态(动作温度)。
另外,一旦温度从高于动作温度的环境下开始下降时,由于感温铁氧体饱和磁通密度的增加,漏磁通 2减少,温度进一步下降的话,感温铁氧体饱和磁通密度急剧地增加,当磁通量 增大到大于干簧开关触点接通所需要的磁通量 ON时,触点恢复到接通状态(恢复温度)。
闭合型触点OHD:见图2。在低温时,通过触点的磁通量 小于干簧开关触点接通所需要的磁通量 ON,触点处于断开状态。随着温度的升高,由于感温铁氧体的饱和磁通密度减少,导致漏磁通 2增加,通过触点的磁通量 也增加。如果温度进一步上升,感温铁氧体的饱和磁通密度将急剧地减少,当磁通量 超过干簧开关触点接通所必须的磁通量 ON时,触点处于接通状态(动作温度)。
当温度从高于动作温度的环境下下降时,由于感温铁氧体饱和磁通密度的增加,漏磁通 2减少,如果温度进一步下降,感温铁氧体饱和磁通密度急剧地增加,当磁通量 减少到小于干簧开关触点断开所需要的磁通量 OFF时,触点恢复到断开状态(恢复温度)。
特点
电路设计简单。
开/关动作可靠。
可以在小到0.1mW的微小信号电平、大到6W的功率电平范围内使用。
体积小、重量轻、使用简单方便。
具有优良的耐尘、防爆、耐腐蚀等各种性能。
可以在30~130℃范围内,以每5℃为一个挡级,任意地选择动作温度。
使用方法
在开关电源中的应用
可以将热保护器安装在功率MOSFET和二极管的散热板上,用以监控这些器件是否过热。通常将取自OHD的信号输入控制电路,当器件过热时适时地切断输出。作为过热监视用的OHD的动作温度一般选在90~100℃范围内,不过在设计时应该经过充分的评价后才能加以确认。
在生产过程中,热保护器的温度检查是在液体中进行的。当它被安装在散热板上时,由于环境温度和温度上升速率等的影响,其动作温度往往会产生误差,这一点在使用中务必充分注意。
使用中的注意点
感温式干簧开关热保护器是一种磁性式温度开关,所以当我们将它安装在强磁体附近或存在有漏磁通的场所时,它的动作温度将会发生变化。另外,当它受到诸如跌落等一类强的机械冲击时,其温度特性也会产生变化,最终有可能导致动作不良。

 
         
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