Toshiba 用於檢測電子設備溫升的簡單解決方案( TCTH021BE )

『東芝擴展Thermoflagger過溫檢測IC "TCTH0xxxE系列"。該系列可用於具有正溫度係數（PTC）熱敏電阻的簡單電路中，用來檢測電子設備中的溫度升高，為了使電子設備按規定運行，半導體和其他電子元件必須在設計參數範圍內工作。內部溫度是一個關鍵參數，特別是當它高於設計流程中的假設溫度時，它就可能成為安全性和可靠性方面的一個主要問題，因此需要過溫監測解決方案來檢測任何溫度升高。

當配置在具有PTC熱敏電阻（其電阻值隨溫度變化而變化）的簡單電路中時，ThermoflaggerTM過溫檢測IC不僅可以檢測溫度升高，還可以檢測置於熱源附近的PTC熱敏電阻的電阻變化，並在溫度過高時輸出FLAG信號。例如，當ThermoflaggerTM檢測到異常發熱情況並向MCU發送FLAG信號時，MCU將關閉設備或改變正在產熱的設備或半導體的運行方式。通過串聯PTC熱敏電阻可同時在多個點進行過溫檢測。』

（作者：東芝；出處：https://toshiba-semicon-storage.com/cn/company/news/news-topics/2023/09/linear-20230914-1.html )



本文以TCTH021BE為例
下圖顯示了Thermoflagger TCTH021BE在分別為常溫和過溫下，內部電路部分

（1） Open Drain 輸出
（2） 比較器
（3） 參考電壓（0.5 V）
（4） 恆流源（10μA）

Internal Circuit Diagram (during Normal Temperature)


當PTC熱敏電阻在常溫下的電阻為1 kΩ時，PTCO引腳電壓約為10mV，FLAG信號變為“高

Internal Circuit Diagram (during Over Temperature)

資料來源: 東芝( https://toshiba-semicon-storage.com/cn/company/news/news-topics/2023/09/linear-20230914-1.html )

當溫度升高，PTC熱敏電阻的電阻變為100 kΩ時，PTCO引腳處的電壓變為1V，FLAG信號變為“低”

TCTH021BE過熱檢測通過將PTC熱敏電阻連接到PTCO引腳來使用，IPTCO恆流10μA從PTCO引腳到PTC熱敏電阻

PTCO引腳電壓=（PTC熱敏電阻電阻）x 10μA

因為流經熱敏電阻的電流始終為10μA（IPTCO )，當過溫時，PTC熱敏電阻的電阻變為50 kΩ或更大，PTCO引腳出現等於或大於檢測電壓VDET(內部比較器電壓0.5V)

PTCOGOOD引腳輸出FLAG信號會產生“低”輸出，(正常狀況下PTCO電壓低於VDET時FLAG信號為“高”輸出)。

Thermoflagger與PTC熱敏電阻相結合。這個解決方案簡單易做。PTC熱敏電阻的電阻在接近室溫時幾乎是恆定的。然而，當溫度上升時，電阻會迅速上升高於檢測溫度，用於防止過熱。Thermoflagger檢測PTC熱敏電阻的電阻值發生變化，通過提供低恆定電流來檢測連接到PTC熱敏電阻的變化。此外，幾個PTC熱敏電阻可以串聯連接。因此，它可以檢測電子電路中任何位置的溫度。如果要更改檢測到的觸發位置的溫度，可以通過更換PTC熱敏電阻輕鬆做到這一點。

TCTH021BE 規格書
SSM3J35AMFV 規格書
SSM3K35MFV 規格書

資料來源: 東芝( https://toshiba-semicon-storage.com/cn/company/news/news-topics/2023/09/linear-20230914-1.html )

當使用多個PTC熱敏電阻時，選擇在25°C時電阻值相同的熱敏電阻。如果使用同一系統中的不同熱敏電阻，IC可能無法正確檢測何時發生超溫。可連接的PTC熱敏電阻的最大數量約為30個。

PTC熱敏電阻可參考如下公式來選擇，以便檢測電阻值。



N： PTC熱敏電阻數量
α： PTC熱敏電阻電阻的變化率（α=超溫運行時的電阻/正常運行時的電阻 )，建議將α設置為至少（4+N/2）×β或更大。
β： VDET裕度係數，建議將β設置為N+10。