ZHCAE94 July   2024 ISOTMP35

 

  1.   1
  2.   摘要
  3.   商标
  4. 1引言
    1. 1.1 计算热响应时间
    2. 1.2 使用非隔离式温度传感器的当前设计
    3. 1.3 使用 ISOTMP35 隔离式温度传感器的建议设计
  5. 2实验设置
    1. 2.1 第 1 步:准备油浴
    2. 2.2 第 2 步:准备液态镓
    3. 2.3 第 3 步:浸没铜焊盘
    4. 2.4 第 4 步:为各种 PCB 配置做准备
    5. 2.5 第 5 步:测试每种 PCB 配置
    6. 2.6 测试结果
  6. 3总结
  7. 4参考资料

使用非隔离式温度传感器的当前设计

目前,可以使用 NTC 等非隔离式温度传感器来完成跨越隔离边界的温度检测。通常可以在高压环境中桥接隔离边界的隔离器件必须满足最小间隙阈值,具体取决于高压电平。如果使用非隔离器件,则在放置时必须与隔离边界保持间隙所规定的最小距离。间隙是高压信号引脚和低压信号引脚之间在空气中的最短距离。爬电距离类似于间隙,它描述了器件的高压侧和低压侧之间沿表面(例如封装或 PCB)的最短距离。爬电距离绝不能小于间隙。所需的最小间隙由多个因素决定,但主要决定因素是隔离器件的工作电压。

对于基础型隔离器件 ISOTMP35,最小间隙为 4mm(封装主体的宽度)。如果不使用隔离式温度传感器,则用户必须将其非隔离式传感器跨越高压边界来放置,距离至少要与最小间隙一样远。这种方法的主要缺点是,虽然易于实现,但将传感器放置在距离高压热源几毫米的低压区域即意味着热量必须穿过热导率相对较低的 FR4(标准 PCB 电介质)。这意味着温度响应时间会缩短,并且最终达到的温度远低于使用直接连接时能达到的温度。

表 1-1 常见介质的热导率 (W/mk)
介质热导率 (W/mK)
Galden 油0.065
FR40.2
29
石墨200
400
石墨烯1500

FR4 的热导率相对较低,这意味着 NTC 对高压区域中的温度变化响应缓慢,因此温度响应时间很长,并且无法很好地达到最终的真实温度值。通过使用非导热环氧树脂将 NTC 与高压热源进行热耦合,可以改善响应时间和最终温度值。虽然这样可以提高 NTC 的热性能,但性能仍然不如高压热源金属对金属直接接触那样好。

 低压 NTC 设计图 1-2 低压 NTC 设计