快检通风散热效果电路

　　一、电路原理

    某单位使用的FAX 10kW调频发射机是美国哈里斯公司研制的最新机型，具有体积小、功率密度大等特点。其电源接口板安装空间较为狭小，为准确险测该空间内的通风散热情况，设计了通风散热检测电路，电路原理图如下图所示。

　　
　　此电路主要分为检测信号生成拾取、拾取信号运算处理、参考电平设置、误检测重置等4部分。
　　
　　电路分析如下：
　　
　　1．检测信号的生成拾取采用1W的贴片功率电阻R150作为发热源，采用两个温度传感器U21、U22对温度信号进行拾取。
　　
　　在电路布局上．R150与U22紧密接触，热量可迅速传递。采用LM317模块作为功率电阻的电源，经计算可知，其输出电压U=1.25×(1+R151/R26) =36.3V，功率电阻运行的实际功率P=36.282/2670=0.49W，在其标称1W额定功率范围内。
　　
　　电阻器的散热有本身吸收、通过导线的热传导、周围空气的对流和热辐射等4种方式。在通风散热效果较好时，因功率电阻已达到热平衡，其向U22传递的热量是保持恒定不变的，两温度传感器因而均保持输出稳定；一旦通风不畅，由于该电阻自身吸收的能量和对周围辐射是固定的，因此对流散热减小，这部分热量迅速传递给与其相邻的温度传感器U22导致其温度迅速升高，输出电平增大，而此时，U21在短时间内检测到的温度不会变化。
　　
　　因此，通风散热情况的好坏迅速造成两温度传感器输出电平差异的变化，可由此生成并拾取检测信号。
　　
　　采用精密温度传感器LM50B作为拾取电路的核心器件。该传感器有效检测范围为-40℃至+125℃，能够根据温度提供+100mV至1.75V的线性输出，在10℃至40℃的范围内，误差仅为±0.2℃。
　　
　　其输出电压计算公式如下：

　　其中Temp为采集到的温度。
　　
　　2．信号处理电路

  采用芯片AD8544为主要元件对拾取信号进行放大处理。该放大器可以与温度传感器LM50B良好匹配，对低电压实现精密放大，并在-40℃至+125℃湿度范围内工作稳定。其内部引脚如下图所示。两温度传感器输出电平首先输入至运放AD8544进行高阻匹配，后进行差分放大。设定传感器U21、U22的输出电压为V21和V22，运放U2的⑦脚输出电平为Vout，则信号处理后U2输出电平值

  Vout=[V22xR6/(R3+R6)-V21]xR5/R1=[20V22/21-V21]x20

  该电平经微处理器计算后转化为对应的风量值，在前面板显示。同时，该电平信号送至U8的③脚，与②脚的参考电平进行比较，来判断通风散热是否良好，若判断散热不畅，则执行驱动报警保护等电路等动作。

　　3．参考电平设置电路
 
    U8端的参考电平可以通过两个拨码开关进行设置，经简单计算可知参考电平Vo与拨码开关的状态对应关系如下表所示：

　　
　　4．状态重置电路
   
    该电路状态重置主要通过芯片74HC14实现。
　　
　　74HC14是一个6路反相器，可以输出标准TTL（晶体管一晶体管逻辑电平）电平。正常工作时，控制系统提供给74HC14的⑤端高电平信号，其对应输出⑥端为低电平，三极管Q1截止，呈高阻态；当设备通风不畅报警保护电路动作时，通过控制回路可自动3次复位，控制系统将提供74HC14的⑤端一个低电平脉冲，使⑥端输出高电平，Q1导通，将U8的输出①端通地，脉冲过后电路恢复正常。3次复位过后，再次检测散热不畅则直接执行关机操作。
　　
　 二、电路特点

    该电路逻辑清楚，设计简洁，响应速度快，对散热效果的检测较为灵敏，在涉及到散热检测的电路设计中可以广泛应用。其设计思路是将通风散热效果这个抽象的概念转化为有型的参数进行拾取判断，弥补了检测绝对温度电路的种种缺陷。本文在深入分析该电路的基础上，归纳了其特点，为电路设计者在散热检测问题的解决方案上提供了一种思路，在电路设计中可以广泛应用，主要有以下4个特点：
　　
　　1．检测准确、响应迅速。该电路通过两个不同状态下的温度传感器的对比来检测当前通风效果，既解决了环境温度对检测结果的干扰，又提高了响应速度，有效提高了检测的准确性。
　　
　　2．通用性强 该电路所需元器件较为普遍，市面上很容易购置。同时，因其设计简洁，可以灵活配置在设备或集成至电路板上。用户可以根据设备的需要灵活调整保护门限，使用较为方便。
　　
　　3．成本低 电路中所使用的元器件均为常用元器件，性能稳定，整个电路成本不超过50元。
　　
　　4．维护方便 该电路涉及元件较为普遍，同类可替代元件多，故障时，修复起来较为方便。

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