¿Cómo se implementa la "protección/apagado por exceso de temperatura" para los circuitos integrados?

En resumen: un comparador con histéresis compara un voltaje fijo con un voltaje dependiente de la temperatura y apaga el transistor en serie mientras se dispara.

• Una fuente de voltaje fijo es parte fundamental de cualquier regulador de voltaje.

• Una fuente de voltaje dependiente de la temperatura puede ser tan simple como un diodo. ¡El desafío para los diseñadores de circuitos integrados es crear una fuente de voltaje independiente de la temperatura!

• un comparador con histéresis es un circuito fundamental: la retroalimentación positiva es la clave.

El circuito que se usa para medir y corregir la temperatura del dado se llama celda de referencia de banda prohibida. El núcleo de una referencia de banda prohibida es un circuito PTAT (proporcional a la temperatura absoluta) y un CTAT (complementario a la temperatura absoluta). Estos circuitos emiten una corriente y cuando sumas estas corrientes obtienes una corriente de referencia que es constante con respecto a la temperatura. Hay factores de corrección de orden superior que también se utilizan (por ejemplo, una combinación simple de PTAT - CTAT tendrá términos cuadráticos no corregidos) pero que no son necesarios para comprender aquí.

Ahora que tiene señales que le brindan estados de temperatura y estados independientes de la temperatura, puede ver fácilmente que puede implementar muchos controles diferentes.

En muchos casos, la temperatura es detectada por un elemento que está en la matriz cerca, pero separado del elemento de control de potencia u otras partes del dispositivo que producen calor. Hay una serie de técnicas para detectar la temperatura aproximada sin tener que hacer nada terriblemente exótico; cuando el circuito detecta que el troquel se ha calentado demasiado, simplemente apaga las señales de "habilitación" que alimentan los elementos de control de potencia del dispositivo.

Dichos diseños pueden proporcionar un medio económico para proteger los circuitos contra condiciones sostenidas de sobrecarga leve pero no escandalosa. En muchos casos, pueden ser capaces de proteger incluso contra condiciones severas de sobrecarga, si la disipación de potencia máxima que se puede producir en el dispositivo dado el voltaje operativo máximo es lo suficientemente baja como para que el sensor de sobretemperatura se dispare antes que los elementos de control de potencia. están destruídos. Sin embargo, es importante tener en cuenta que no todos los dispositivos garantizan dicho comportamiento. He visto un IC de control de motor que IIRC fue diseñado para cambiar un amplificador, y que se apagaría muy bien si intentara conducir un rato muerto alimentado por un suministro de 24 voltios y 10 amperios, pero que se encendería como un se encenderá si intentara conducir un rato muerto alimentado por un suministro de 24 voltios y 100 amperios. En el primer caso, el suministro en sí solo podía suministrar suficiente energía para calentar el elemento de conmutación con cierta lentitud, por lo que el circuito de sobrecalentamiento se activaría antes de que se dañara el elemento de conmutación. En el último caso, el elemento de conmutación disipó tanta energía tan rápidamente que se derritió antes de que el elemento sensor de temperatura cercano pudiera detectar la condición y apagarlo. Una vez que eso sucedió, el circuito de detección de temperatura no pudo hacer nada para detener la fuga térmica, que terminó produciendo suficiente calor para fusionar los planos de alimentación y tierra en la PCB debajo del chip. el elemento de conmutación disipó tanta energía tan rápidamente que se derritió antes de que el elemento sensor de temperatura cercano pudiera detectar la condición y apagarlo. Una vez que eso sucedió, el circuito de detección de temperatura no pudo hacer nada para detener la fuga térmica, que terminó produciendo suficiente calor para fusionar los planos de alimentación y tierra en la PCB debajo del chip. el elemento de conmutación disipó tanta energía tan rápidamente que se derritió antes de que el elemento sensor de temperatura cercano pudiera detectar la condición y apagarlo. Una vez que eso sucedió, el circuito de detección de temperatura no pudo hacer nada para detener la fuga térmica, que terminó produciendo suficiente calor para fusionar los planos de alimentación y tierra en la PCB debajo del chip.

No sé qué fracción de los circuitos integrados de control de energía son vulnerables a tales comportamientos, pero asegurarse de que haya un límite en la cantidad de energía que puede alimentar dichos chips puede no ser una mala idea. Un fusible podría cumplir una función triple, agregando un poco de resistencia para reducir la cantidad de energía que el chip podría disipar en el peor de los casos, tal vez interrumpiendo la energía lo suficientemente rápido como para evitar que el chip se dañe, incluso si su propio circuito no fuera lo suficientemente rápido. para protegerlo y, en el peor de los casos, deteniendo una condición de fuga térmica antes de que el chip se caliente lo suficiente como para dañar la PCB u otros componentes externos.