热插拔电路的过热保护新方法

一些提供商建议在热插拔电路中使用的NTC热敏电阻，由金属氧化物构成，最常用的氧化物为锰、镍、钴、铁、铜和钛氧化物。制造商用的NTC热敏电阻采用基本的陶瓷技术，与几十年前的没多大差别。

图3：采用NTC热敏电阻进行过热保护的典 型离散热插拔电路。

图3为一种典型的分离式热插拔电路的原理图，它采用NTC热敏电阻来进行过热保护。NTC热敏电阻应当放置于离功率FET尽可能近(例如放在板的背面)。图3所示的电路热保护的基本工作原理是，控制器ON引脚的电压与NTC热敏电阻上的温度成反比，即随着NTC热敏电阻温度的增加，ON引脚的电压降低。热敏电阻上的温度与功率FET外壳的温度直接成正比。

这种方法看起来很简单，但它在采用NTC热敏电阻来提供过热保护时具有几个固有的问题。其中一个问题就是，在NTC热敏电阻上出现足够高温度(85℃)而需要降低控制器ON引脚的电压到临界值(0.6V)以下前，功率FET结的最大温度很容易被超过。这是因为NTC热敏电阻上的温度完全取决于功率FET外壳温度(T_C)所传递的热量，而FET的结温不仅取决于外壳温度和功耗，还取决于系统温度的升高，这由周围温度、铜线面积、气流和其它许多因素决定。

容错性问题也影响到NTC热敏电阻和ON信号启动电压，这些错误可以导致系统关闭温度发生显著的变化。

如果我们采用和图3电路相同的FET NTB52N10T4，对于一个12V、电流上限为10A的系统，可以计算出功率FET在超过结最大温度150℃前，发生短路时外壳的最大温度：

图4：集成智能型热插拔技术中NIS5101器 件的功能框图。

那么

这表明该功率FET所允许的最大外壳温度为66℃。因此，不可能采用图3所示的电路来提供功率FET的过热保护，因为图3的温度临界值为85℃。

尽管可以采用一些方法来改变图3中电路的温度临界值，但即使有可能，也很难对功率FET进行可靠的过热保护。这不仅在于影响热传输到NTC热敏电阻的所有因素和条件，还因为这种做法在达到限流的一段时间后，并没有定时电路来关闭功率FET。