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www markttechnik de Nr 6 2024 18 Wärmemanagement Kühltechnik Ausgang Dank der Übertemperaturerkennungs-ICs lassen sich Temperaturmesskreise mit nur einem zusätzlichen Bauteil realisieren im Vergleich zur Verwendung von Temperaturmess-ICs Statt mehrerer Verbindungen zur Host-MCU benötigt die Thermoflagger-Methode nur eine einzige MCU-Verbindung was die Verwendung preiswerter PTC-Thermistoren zur gleichzeitigen Überwachung mehrerer Stellen ermöglicht Bild 2 Demzufolge ergeben sich gleich mehrere Vorteile Erstens benötigt der Thermoflagger-Ansatz weniger Platz auf der Leiterplatte als andere Methoden zur Temperaturüberwachung Zweitens stellen Schwankungen der Versorgungsspannung kein Problem mehr dar Und drittens lässt sich eine einfache redundante Temperaturüberwachung problemlos realisieren Der Thermoflagger liefert einen kleinen Konstantstrom an die angeschlossenen PTC-Thermistoren und überwacht deren Widerstand Er kann einen einzelnen PTC-Thermistor oder eine Kette von PTC-Thermistoren überwachen Bei einer erhöhten Temperatur steigt der Widerstand eines PTC-Thermistors schnell an und der Thermoflagger erkennt diesen Anstieg Die Thermoflagger sind mit verschiedenen konstanten Strömen wie 1 µA oder 10 µA verfügbar und eignen sich für eine Vielzahl von PTC-Thermistoren Mit einem Stromverbrauch von 11 3 μA sind sie für eine stromsparende Überwachung ausgelegt Die Auslösetemperatur wird durch den verwendeten PTC-Thermistor bestimmt und kann durch einen anderen ersetzt werden Wenn eine Übertemperatur auftritt erkennt der Thermoflagger den erhöhten Widerstand des PTC-Thermistors und alarmiert die MCU über eine Änderung des PTCGood-Ausgangs Bild 3 Der Thermoflagger-Ansatz eignet sich besonders für die Überwachung von MOSFETs oder LDOs in Stromversorgungsschaltungen für große ICs wie Systemon-Chips SoCs und für Motorantriebsschaltungen Das Anwendungsspektrum ist groß und reicht von Notebooks über Haushaltsgeräte wie Saugroboter bis hin zu Druckern batteriebetriebenen Werkzeugen und Wearables Beispiele für Thermoflagger-ICs von Toshiba sind • TCTH021BE mit einem PTCO-Ausgangsstrom von 10 µA und einem nicht verriegelnden Open-Drain-Ausgang • TCTH022BE mit einem PTCO-Ausgangsstrom von 10 µA und einem verriegelnden Open-Drain-Ausgang • TCTH021AE mit einem PTCO-Ausgangsstrom von 10 µA und einem verriegelnden Push-Pull-Ausgang Manche Systeme profitieren von einer redundanten Temperaturüberwachung insbesondere wenn ein teurer IC überwacht wird oder wenn eine kritische Funktion betroffen ist Die Einfachheit und die geringe Größe des Thermoflaggers machen es einfach eine zusätzliche Ebene der Temperaturüberwachung zu integrieren Fazit Um eine zuverlässige Systemleistung zu gewährleisten muss die Wärme überwacht werden Dafür stehen mehrere Optionen zur Wärmeüberwachung zur Verfügung darunter Temperaturmess-ICs und PTC-Thermistoren Ein weiterer Ansatz ist der Thermoflagger von Toshiba Er bietet mehrere Vorteile darunter die Verwendung mehrerer kostengünstiger PTC-Thermistoren eine kleinere Grundfläche eine geringere Anzahl von Bauteilen einen einzigen Anschluss an die MCU Unempfindlichkeit gegenüber Schwankungen in der Stromversorgung und die Möglichkeit einer redundanten Temperaturüberwachung cp ■ Der Thermoflagger ist ein analoger Präzisions-IC mit einem für den Anschluss an eine Host-MCU optimierten Ausgang Die nachfolgende Beschreibung der Funktionsweise bezieht sich auf das Blockdiagramm 1 Der Konstantstrom wird vom PTCO-Anschluss geliefert und über den Widerstand eines oder mehrerer angeschlossener PTC-Thermistoren in Spannung umgewandelt Die interne Konstantstromquelle macht einen Thermoflagger unempfindlich gegenüber Schwankungen der Versorgungsspannung was ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal zu anderen Temperaturüberwachungsmethoden darstellt Wenn ein PTC-Thermistor erwärmt wird und einen erheblichen Widerstandsanstieg aufweist steigt die PTCO-Spannung auf die Versorgungsspannung V DD an Die PTCO-Spannung steigt auch auf V DD an wenn der PTCO-Anschluss offen ist 2 Wenn die PTCO-Spannung die Erkennungsspannung überschreitet invertiert der Ausgang des Komparators und sendet ein »Low«- Signal Die Genauigkeit des PTCO-Ausgangs beträgt ±8 Prozent 3 Thermoflagger-ICs sind mit zwei Ausgangsformaten erhältlich Open Drain und Push-Pull Open-Drain-Ausgänge erfordern einen Pullup-Widerstand Für Push-Pull-Ausgänge wird kein Widerstand benötigt 4 Nachdem der Komparatorausgang invertiert wurde wird er verriegelt vorausgesetzt der Thermoflagger verfügt über die optionale Haltefunktion um zu verhindern dass sich der Ausgang aufgrund eines Temperaturabfalls des PTC-Thermistors ändert 5 Die Verriegelung wird durch Anlegen eines Signals an den Reset-Pin aufgehoben Funktionsweise des Thermoflaggers Blockdiagramm mit den Hauptfunktionen des Thermoflaggers einem analogen Präzisions-IC mit einem für den Anschluss an eine Host-MCU optimierten Ausgang