Flexibles Wärmemanagement gefällig?
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Niedriges Kostenniveau und hohe Design-Flexibilität
Bild 4 zeigt eine besondere Lösung, in der mehrere PTC-Widerstände und ein Spannungsteiler in Serie geschaltet sind. Im vorliegenden Fall handelt es sich um vier Bausteine des Typs PRF18BC471QB1RB und einen 10-kΩ-Widerstand. Mit dieser Schaltung lassen sich Überhitzungen an mehreren Stellen feststellen. Der 470 Ω betragende Nennwiderstand des PRF18BC471QB1RB steigt auf 4,7 kΩ bei 105 °C und 47 kΩ bei 120 °C. Wenn sich alle PTC-Widerstände auf Zimmertemperatur befinden, beträgt Uout selbst bei einer Serienschaltung aus vier PTCs ca. 0,52 V. Sobald die Temperatur eines der PTC-Widerstände jedoch auf mindestens 120 °C steigt, wächst Uout sprunghaft auf 2,72 V. Wird die Ansprechschwelle auf ungefähr 2,72 V eingestellt, lässt sich diese Schaltung für die Erkennung einer oder mehrerer Überhitzungssituationen nutzen. Mehr als zehn PTC-Widerstände können in Serie geschaltet werden, solange sich der Uout-Wert bei Zimmertemperatur immer noch von der Ansprechspannung unterscheiden lässt.
Wie erwähnt, erfordern gängige Temperatursensorlösungen zusätzlich zum eigentlichen Temperatursensor einen Komparator oder A/D-Wandler. Soll die Temperatur an mehreren Punkten überwacht werden, sind mehrere Sensorschaltungen erforderlich, was nicht nur die Hardware-Kosten in die Höhe treibt, sondern auch zusätzlichen Aufwand für Design und Test nach sich zieht. Die hier vorgeschlagene PTC-Lösung stellt im Gegensatz dazu eine sehr einfache Möglichkeit dar, den Zeit- und Kostenaufwand drastisch zu senken.
Als weiterer Vorteil kommt hinzu, dass Designänderungen aufgrund der Flexibilität des Konzepts problemlos möglich sind. Es ist beispielsweise durchaus nicht ungewöhnlich, dass Punkte, für die am Beginn eines Designs eine Temperaturüberwachung als notwendig erachtet wurde, sich im Nachhinein als unkritisch erweisen. Praxistests oder geänderte Markt-Erfordernisse können den Verzicht auf einen Temperaturmesspunkt nahelegen. Im Falle von PTC-Widerständen muss lediglich eine Drahtbrücke (ein „Null- Ohm-Widerstand“) anstelle des PTCElements eingefügt werden.
Die Verwendung von PTC-Widerständen bringt allerdings noch einen weiteren Vorteil mit sich, denn die Ansprechtemperatur kann variiert werden, indem man verschiedene PTCTypen einsetzt. Murata bietet Versionen mit Ansprechtemperaturen von 80 bis 160 °C (in 10-K-Schritten) an. Bei diesen Temperaturen erreichen die Produkte ihren Widerstand von 470 kΩ. Welcher Baustein im Einzelfall benutzt wird, sollte an Hand des Temperaturniveaus am jeweiligen Einsatzort entschieden werden. Alfred Goldbacher
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