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电压比较器工作原理及应用

时间:2008-09-12   来源:   作者:方佩敏   点击:……  字体大小:【

比较器典型应用电路
    这里举两个简单的比较器电路为例来说明其应用。

1.散热风扇自动控制电路
    一些大功率器件或模块在工作时会产生较多热量使温度升高,一般采用散热片并用风扇来冷却以保证正常工作。这里介绍一种极简单的温度控制电路,如图7所示。负温度系数(NTC)热敏电阻RT粘贴在散热片上检测功率器件的温度(散热片上的温度要比器件的温度略低一些),当5V电压加在RT及R1电阻上时,在A点有一个电压VA。当散热片上的温度上升时,则热敏电阻RT的阻值下降,使VA上升。RT的温度特性如图8所示。它的电阻与温度变化曲线虽然线性度并不好,但是它是单值函数(即温度一定时,其阻值也是一定的单值)。如果我们设定在80℃时应接通散热风扇,这80℃即设定的阈值温度TTH,在特性曲线上可找到在80℃时对应的RT的阻值。R1的阻值是不变的(它安装在电路板上,在环境温度变化不大时可认为R1值不变),则可以计算出在80℃时的VA值。
  
    R2与RP组成分压器,当5V电源电压是稳定电压时(电压稳定性较好),调节RP可以改变VB的电压(电位器中心头的电压值)。VB值为比较器设定的阈值电压,称为VTH。
    设计时希望散热片上的温度一旦超过80℃时接通散热风扇实现散热,则VTH的值应等于80℃时的K值。一旦VA>VTH,则比较器输出低电平,继电器K吸合,散热风扇(直流电机)得电工作,使大功率器件降温。VA、VTH电压变化及比较器输出电压Vout的特性如图9所示。这里要说清楚的是在VA开始大于VTH时,风扇工作,但散热体有较大的热量,要经过一定时问才能把温度降到80℃以下。
 
  从图7可看出,要改变阈值温度TTH十分方便,只要相应地改变VTH值即可。VTH值增大,TTH增大;反之亦然,调整十分方便。只要RT确定,RT的温度特性确定,则R1、R2、RP可方便求出(设流过RT、R1及R2、RP的电流各为0.1~0.5mA)。

2.窗口比较器
  窗口比较器常用两个比较器组成(双比较器),它有两个阈值电压VTHH(高阈值电压)及VTHL(低阈值电压),与VTHH及VTHL比较的电压VA输入两个比较器。若VTHL≤VA≤VTHH,Vout输出高电平;若VA<VTHL,VA>VTHH,则Vout输出低电平,如图10所示。图10是一个冰箱报警器电路。冰箱正常工作温度设为0~5℃,(0℃到5℃是一个“窗口”),在此温度范围时比较器输出高电平(表示温度正常);若冰箱温度低于0V或高于5℃,则比较器输出低电平,此低电平信号电压输入微控制器(μC)作报警信号。
 
  温度传感器采用NTC热敏电阻RT,已知RT在0℃时阻值为333.1kΩ;5℃时阻值为258.3kΩ,则按1.5V工作电压及流过R1、RT的电流约1.5 uA,可求出R1的值。R1的值确定后,可计算出0℃时的VA值为0.5V(按图10中R1=665kΩ时),5℃时的VA值为0.42V,则VTHL=0.42V,VTHH=0.5V。若设R2=665kΩ,则按图11,可求出流过R2、R3、R4电阻的电流I=(1.5V-0.5V)/665kΩ=0.0015mA,按R4×I/=0.42V,可求出R4=280kΩ再按0.5V=(R3+R4)0.0015mA,  则可求出R3=53.3kΩ。
 
    本例中两个比较器采用低工作电压、低功耗、互补输出双比较器LT1017,无需外接上拉电阻。


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Tags:比较器   工作原理    
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