Контроль перегрева ИП. Зоны избыточного тепловыделения

Опубликовано 25.11.2010 Ведущий Антон Панкратов

Уменьшение напряжения питания сопровождается соответствующим ростом тока потребления, приводящим к увеличению рассеиваемой мощности. Предотвращение перегрева отдельных частей является общей проблемой современных источников питания. Использование позисторных чипов компании Murata позволяет детектировать повышенное тепловыделение отдельных компонентов электронной схемы, причем качество мониторинга температуры существенно возрастает при контроле 2 и более зон локального перегрева на печатной плате. Для измерения температуры перегрева с помощью позистора, т. е. терморезистора с высоким положительным значением ТКС, используется простейшая схема, в которой позисторный датчик включается в состав резистивного делителя напряжения. В такой схеме перегрев определяется по падению напряжения на позисторе. В данном случае измеряемая температура равна 105 °C.
Изменяя напряжение соответствующим образом, можно контролировать состояние тепловыделяющих биполярных и полевых транзисторов, используя в качестве термодатчиков сенсоры Murata. Данный график выходного сигнала демонстрирует, что температура (при выходном напряжении 0,15 В) выше комнатной и ниже предельно допустимой, и что зависимость напряжения от температуры имеет резкий наклон в диапазоне предельных значений.
С помощью простейшей схемы, содержащей чип-позисторы, можно производить прямые измерения даже в режиме коммутации транзисторов. При почти семикратной разнице измеряемых напряжений отпадает необходимость в использовании специализированного программного обеспечения и дополнительного оборудования: ADC, ROM, и т. д. Для оптимизации температуры Murata использует простейшую тепловую модель, основанную на механизме распространения тепла от тепловыделяющего элемента к позистору через печатную плату или по воздуху. Создаваемый таким образом перегрев может быть определен с помощью соответствующих расчетов, однако в ряде случаев механизм распределения тепла в реальном устройстве отличается от теоретической модели. Результатом такой ошибки может быть неучтенный перегрев, приводящий к некорректной работе или повреждению устройства. В таких случаях очень важно внести соответствующие коррективы в методику определения рабочей температуры, особенно ее предельного значения. Кроме того, для корректного детектирования состояния перегрева с помощью термодатчиков при заданном предельном напряжении (в нашем случае
это 1,06 В) необходимо учитывать термозависимые характеристики самих сенсоров.