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2021:热敏电阻仿真奥德赛(第2部分):LTspice反其道而行…热模仿

2021:热敏电阻仿真奥德赛(第2部分):LTspice反其道而行…热模拟-SystemVision Cloud和LTspice都可以协调热控/电气设计,特别是基于热敏电阻的电路。 尽管途径不同,但两者实现的目标是一样的。

本文第1部分完毕时1说到,经过VHDL_AMS建模,规划人员能够和谐热控和电气规划。实际上,阅览“热门话题:电气热规划”一文之后2,能够清楚地看出,VHDL-AMS规划中几个晶体管、其他半导体元件以及发热元件发生的热通量可直接注入热阻容 (RC) 网络,树立这些元件散热器,或简略外围电路的模型。

这样,能够核算运用中的热门,正确规划各种散热器。

图1是 off/off温度传感运用中量化器材发生热量的一个比如 (参考文献3为读者供给模仿这个电路的URL)。

图1

2021:热敏电阻仿真奥德赛(第2部分):LTspice反其道而行…热模仿

然后,用求出的核算温度 (节点:“achieved temp” ) 作为反应信号,经过Vishay NTCLE100热敏电阻操控发热元件。

这种热量核算内置在SystemVision Cloud VHDL AMS描绘模型中。虽然固定电阻很简略,但晶体管核算有点杂乱。

将VHDL-AMS理论描绘精度与最佳SPICE的速度相结合的主意看起来吸引人,可是谁有时刻? 这是因为LTspice某些方面依然 (部分) 短少能够根据的现实,即便20年之后,某些方面仍是不明。以图2a电路为例。咱们想核算Q1晶体管耗散功率。经过瞬态模仿之后,将鼠标指向Q1,按 “alt” 键。Q1邻近呈现绿/红两色温度计 (图2b)。左键单击这个温度计,不只能够获得Q1耗散功率,乃至能够获得虚拟示波器得出这一成果运用的公式。

功率= V(C,E) x Ic(Q1)+ V(B,E) x Ib(Q1)

式中

-C、E和B节点是Q1集电极、发射极和基极节点

-Ic(Q1) 和 Ib(Q1) 分别是Q1的集电极和基极电流

图2a 图2b

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举例来说,R2也相同。Q1和R2的功率电平如图3所示。

图3

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咱们再进一步。因为与VHDL-AMS相同,LTspice为工程师和谐热控/电气规划供给了可能性,咱们现在要做的便是树立热电数据库。具体方法如图4所示。经过添加行为电流源能够轻松创立新器材,所得值与LTspice公式核算成果彻底一致。热源 (单位W) 模仿为电流 (单位A) – 看起来有点费事,但虽然如此,确实很有用。

图4左边部分显现分化器材,右侧显现带HEAT引脚输出的热NPN晶体管新组成符号。

图4

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这个电流源 (我称之为“热源” ) 可直接注入热RC网络,这与SystemVision Cloud的状况彻底类似。体系温度是节点 (syst) 电压,从25 °C (起点) 开端陡升,直至到达高值,取决于热敏电阻R10 (图5)。

图5

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最终一个比如,咱们看图6电路,这是一个根据Vishay VOT8125 TRIAC光耦的温度调理电路。请注意,散热器由热敏电阻 (°C/W) 和热敏电容 (J/°C) 暂时组成。

图6

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图7a显现散热器和NTC温度瞬态改变,一切元件存在蒙特卡罗公役。图7b显现V(NTC) 到达v(ref) 以及因R9滞后时,相应电压改变和运放U3切换。

图7a

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图7b

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作为一般性定论,咱们看到,SystemVision Cloud和LTspice都能够和谐热控/电气规划,特别是根据热敏电阻的电路。 虽然途径不同,但两者完成的方针是相同的。

有关LTspice的问题,咱们在本文第一部分说过,这个软件中器材温度有时需要以伏特表明,现在,咱们以电流源表明热量完毕第二部分。这样,工程师是不是更灵活了? 最终,选用参考文献4介绍的技巧能够奇妙地求出这种单位的瓦数。咱们以图6为例,假定咱们以W为单位显现热元件U9的耗散功率,以°C为单位显现元件温度。

咱们用-I(V5)*1W/1A、V(Tsystem)*1degC/1V等目标绘出图形,得到图8所示图表,其间功率 (热耗散) 和温度复原各自的单位。

图8

2021:热敏电阻仿真奥德赛(第2部分):LTspice反其道而行…热模仿

与以往相同,本文运用的一切仿真电路可在SystemVision Cloud网站获取,或经过edesign.ntc@vishay.com与作者联络。

1.https://www.planetanalog.com/author.asp?section_id=3356&doc_id=565170

2.https://www.planetanalog.com/author.asp?secTIon_id=3353&doc_id=564612

3.https://www.systemvision.com/design/onoff-temperature-control-thermistor-and-heated-body-models

4.LTspice : Nouvelles commandes, applicaTIons inédites, créaTIon et importaTIon de modèles et de sous-circuits, page 85, Dunod, 2015

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