熱表面警示燈無需外部電源

該警告電路使用熱電發(fā)生器（TEG）檢測表面溫度，并使用升壓開關穩(wěn)壓器將TEG輸出提升到有用的水平，當表面溫度超過閾值時，該警告電路會閃爍高亮度LED。

由于熱表面警告燈會影響人員安全，因此每當表面較熱時，它必須可靠運行。然而，熱量使燈的電源復雜化，因為高溫電源線難以安裝且不是很靈活，并且高溫電池（難以采購）需要經(jīng)常維護。更好的方法是自供電的警告設備，從加熱環(huán)境中獲取電力。

半導體結可以將電轉化為熱量，反之亦然。例如，通過熱電冷卻器（TEC）的電流加熱結的一側并冷卻另一側：這種現(xiàn)象稱為珀爾帖效應。相反，通過利用塞貝克效應，當一側被迫變熱而另一側保持低溫時，熱電發(fā)電機（TEG）在結上產(chǎn)生電壓（如果電路閉合，則產(chǎn)生電流）。

TEC和TEG本質上是相同的。從熱電的角度來看，TEG是可逆的，可以作為TEC運行，反之亦然。兩者都由大量的pn結組成，串聯(lián)電連接和并聯(lián)熱連接，形成薄半導體晶片，該薄晶片在薄陶瓷晶片之間鍵合以增強傳熱。TEG由更高溫度的材料（高達200°C）制成，并針對發(fā)電進行了優(yōu)化。另一方面，TEC可以暴露的最高溫度約為100°C。

TEG的電壓輸出取決于施加在其陶瓷側的溫差以及串聯(lián)的內部結點的數(shù)量。當溫差小時，該電壓很小。大多數(shù)電路需要的工作電壓高于TEG所能產(chǎn)生的電壓，但具有低啟動電壓的升壓開關穩(wěn)壓器可以將TEG輸出提升到有用的水平。

圖1所示電路采用上述原理。將TEG連接到被監(jiān)控表面后，只要表面溫度超過閾值，LED就會閃爍：當被監(jiān)控表面足夠熱以產(chǎn)生約20°C的溫差時，超亮LED開始每秒閃爍兩次，并一直閃爍，直到差異消退到10°C。 無需外部電源，因為升壓型開關穩(wěn)壓器（MAX1676）將TEG輸出升壓至約5V。

圖1.當被監(jiān)測表面較熱時，升壓穩(wěn)壓器（MAX1676）將TEG的低輸出電壓升壓至適合閃爍LED的水平。

閃爍振蕩器由2N3906晶體管和MAX1676內部的精密比較器組成（可通過LBI和LBO訪問）。LBI/LBO 端子連接在一個正反饋環(huán)路中，在輸入端產(chǎn)生遲滯（10μF 電容器連接到公共端）。

兩個電阻連接到反相LBO輸出端（2N3906集電極提供），一個連接到公共電容，另一個連接到10μF電容，根據(jù)2Hz、50ms-ON閃爍脈沖的要求，添加一個具有不對稱充電/放電路徑的負反饋環(huán)路。pnp 晶體管還通過超亮 LED 驅動 30mA 電流。低工作電壓（約 5V）將 LED 顏色的選擇限制為紅色、綠色、黃色或橙色。電路無法驅動白色或藍色 LED。

您應該機械安裝 TEG，以最大化其表面之間的溫差：散熱器將熱量從一側傳遞出去，使其保持冷卻，另一側跟蹤其熱附著的受監(jiān)控表面（圖 2）。TEG的輸出電壓與其兩端的溫差成正比，因此當電路在TEG上看到足夠的溫差時，電路開始閃爍。圖3顯示了LED閃爍時出現(xiàn)的2N3906集電極波形。

圖2.當圖1中的監(jiān)控表面升溫時，散熱器將TEG另一側的溫升降至最低。TEG的一側必須與散熱器緊密接觸，另一側必須與熱表面緊密接觸。TEG兩側的熱接觸化合物和平坦表面確保了緊密的熱接觸。

圖3.該波形出現(xiàn)在圖1中的2N3906集電極上。

最高工作溫度通常約為 200°C，由 TEG 的絕對最大額定值設定（參見數(shù)據(jù)表）。如果電路建立在TEG之上或非?？拷黅EG之上，則所有電路元件必須具有足夠的工作溫度額定值。如果電路安裝在距離TEG一定距離的地方，則連接線必須額定為高溫工作。

審核編輯：郭婷