DC-DC转换器如何调整电流限制阈值

热敏电阻是一种传感器电阻，其电阻值随着温度的变化而改变。按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻(PTC thermistor，即 Positive Temperature Coefficient thermistor)和负温度系数热敏电阻(NTC thermistor，即 Negative Temperature Coefficient thermistor)。正温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而增大，负温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而减小，它们同属于半导体器件。

ntc热敏电阻测温原理

NTC是Negative Temperature Coefficient 的缩写，意思是负的温度系数，泛指负温度系数很大的半导体材料或元器件，所谓NTC热敏电阻器就是负温度系数热敏电阻器。它是以锰(Mn)、钴(Co)、镍(Ni)、铝(Al)、锌(Zn)等两种或者两种以上高纯度金属氧化物为主要材料， 经共同沉淀或水热法合成的纳米粉体材料，后经球磨充分混合、等静压成型、高温烧结、半导体切片、划片、玻封烧结或环氧包封等封结工艺制成的接近理论密度结构的半导体电子陶瓷材料，这些金属氧化物材料都具有半导体性质，因为在导电方式上完全类似锗、硅等半导体材料。它具有电阻值随着温度的变化而相应变化的特性。温度低时，这些氧化物材料的载流子(电子和孔穴)数目少，所以其电阻值较高;随着温度的升高，载流子数目增加，所以电阻值降低。NTC热敏电阻器在室温下的变化范围在100~1500000欧姆，温度系数-2%~-5%。其电阻率和材料参数(B值)随材料成分比例、烧结温度、烧结气氛和结构状不同而变化，这种具有负温度系数特征的热敏电阻具有灵敏度高、稳定性好、响应快、寿命长、成本低等特点，NTC热敏电阻器可广泛应用于温度测量、温度补偿、抑制浪涌电流等场合。

在降压DC-DC变换器的设计中，最近的进展已经通过在低侧MOSFET(同步整流器)上取代压降来消除电流检测电阻。这种拓扑节省了感测电阻的成本和空间，并且还提供了效率的适度提高。然而，新方法的一个妥协是由MOSFET的导通电阻主导的电流限值，这是高度依赖于温度的。

幸运的是，新的DC-DC转换器提供了一个允许调整电流限制阈值的引脚。通过根据温度改变这个阈值，可以对电路的输出电流限制进行温度补偿。如图1所示，热敏电阻可以很好地完成这项任务。

图1所示 该电阻网络温度补偿DC-DC转换器的限流输入(ILIM)

U1的ILIM输入线性输入范围为0.5V ~ 2.0V，分别对应50mV ~ 200mV的限流阈值。对于默认的限流设置(100mV)，电路在+25°C时具有7.5A的限流。然而，如图2所示，极限范围从-40℃时的9A到+85℃时的6A。

图2 图1电路的输出电流与温度的关系，在ILIM输入端有热敏电阻补偿和没有热敏电阻补偿

本设计的目的是使用基于热敏电阻的补偿电路来消除U1的温度变化。图1描述了几种可能的电阻/热敏电阻拓扑结构之一。首先，选择和表征热敏电阻。R1用于线性化热敏电阻，而选择R2和R3则使V(ILIM)对温度的斜率和截距直接补偿电流极限内的温度变化。

在LED照明系统中，SMDNTC热敏电阻既能帮助实现较高发光效率，也能延长LED的使用寿命。LED光源效率很大程度上取决于半导体结的温度。由于极端温度将导致功率退化加快、光强减弱、色偏以及使用寿命显著缩短，甚至导致LED系统完全损坏，而温度过低则会导致发光效率降低，进而导致每体积单位的流明值降低，因此客户必须极力避免此类现象发生。为了获得最大效率，温度必须处于规定的最佳温度范围内(典型的LED应用为70℃至90℃)。

如果LED电路安装了SMDNTC热敏电阻，最佳工作温度的每一次变化都会引起NTC部件阻值的显著变化。经过比较器评估，流经LED的电流会随即减少，LED的功率损耗也会随之降低，进而延长使用寿命。下图展示了相应的电路。我们提供配备爱普科斯(EPCOS)SMDNTC热敏电阻的样品工具包，专供LED照明系统开发人员使用。先进的充电技术不仅需要电池具备尽可能大的容许温度，而且还需确保最高容许温度下的充电电流低于电池最大充电电流。当充电电流导致电池达到温度上限时，充电电池必须非常准确地减小电流，避免发生损坏。电池温度变化检测越准确、越迅速，充电电流调节就越精确、越快速。这一技术既能确保电池在最短的时间内完成充电，也能避免电池过热。

校正后的输出特性曲线(图2)是热敏电阻固有的。修正后的坡度虽然不是完全平坦的，但比原来的坡度有了很大的改进，足以满足我们的目的。(您可以使用不同的热敏电阻或多个热敏电阻实现更精确的补偿。)该电路在室温或更冷的温度下提供更高的电流限制，同时在更高的温度下满足其规格。