通过Pspice仿真设计温控电路

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目录

1     通过Pspice仿真设计温控电路... 2

1.1      电路两个核心器件：... 2

1.1.1       NTC电阻：... 2

1.1.2       P沟通增强型MOS管：... 3

1.1.3       模型的使用... 3

1.2      温控电路设计与仿真... 4

1.2.1       电路的功能要求... 4

1.2.2       温控电路图... 5

1.2.3       仿真分析... 5

1   通过Pspice仿真设计温控电路

电路的设计需求：主板上的关键电子物料工作温度为-10度，为确保电路在-40度以下能正常工作；需要设计一个PCB环境温度控制电路，当主板上的温度低于-10度启动加热，维持主板上的温度在-10度以上

1.1 电路两个核心器件：

1.1.1       NTC电阻：

用于实时检测当时温度值，当温度升高电阻值变小，温度降低时电阻值变大, NTC电阻选用 Murata NCU15XH103F6SRC，以下是从官网上获取到的温度-阻值参数表；

    R25        10       k ohm +/-       1%

  B(25/50)    3380        K +/-         1%

    -40     188.0202    195.6520    203.5731

    -39     177.8044    184.9171    192.2951

    -38     168.2141    174.8452    181.7195

    -37     159.2069    165.3910    171.7981

    -36     150.7435    156.5125    162.4860

    -35     142.7877    148.1710    153.7418

    -34     135.3055    140.3304    145.5274

    -33     128.2659    132.9576    137.8071

    -32     121.6397    126.0215    130.5481

    -31     115.4001    119.4936    123.7198

    -30     109.5221    113.3471    117.2940

    -29     103.9894    107.5649    111.2522

    -28      98.7725    102.1155    105.5611

    -27      93.8512     96.9776    100.1981

    -26      89.2071     92.1315     95.1423

    -25      84.8227     87.5588     90.3741

    -24      80.6819     83.2424     85.8755

    -23      76.7698     79.1663     81.6295

    -22      73.0722     75.3157     77.6204

    -21      69.5761     71.6768     73.8336

    -20      66.2694     68.2367     70.2554

    -19      63.1477     64.9907     66.8807

    -18      60.1923     61.9190     63.6889

    -17      57.3933     59.0113     60.6689

    -16      54.7415     56.2579     57.8105

    -15      52.2283     53.6496     55.1040

    -14      49.8456     51.1779     52.5406

    -13      47.5859     48.8349     50.1117

    -12      45.4422     46.6132     47.8097

    -11      43.4078     44.5058     45.6271

    -10      41.4765     42.5062     43.5570

    -9       39.6345     40.5997     41.5843

    -8       37.8855     38.7905     39.7131

    -7       36.2244     37.0729     37.9374

    -6       34.6461     35.4417     36.2519

    -5       33.1462     33.8922     34.6515

    -4       31.7202     32.4197     33.1313

    -3       30.3641     31.0200     31.6869

    -2       29.0740     29.6890     30.3140

    -1       27.8465     28.4231     29.0088

         0        26.6780     27.2186    27.7675

1.1.2       P沟通增强型MOS管：

用于控制加热电阻，MOSFET选用 Diodes DMP3099L；从Diodes官网下获取DMP3099L Pspice模型数据如下：

.SUBCKT DMP3099L 10 20 30

*    TERMINALS:  D  G  S

M1 1 2 3 3 PMOS L = 1E-006 W = 1E-006

RD 10 1 0.02942

RS 30 3 0.001

RG 20 2 10.27

CGS 2 3 5.366E-010

EGD 12 30 2 1 1

VFB 14 30 0

FFB 2 1 VFB 1

CGD 13 14 4.4E-010

R1 13 30 1

D1 13 12 DLIM

DDG 14 15 DCGD

R2 12 15 1

D2 30 15 DLIM

DSD 10 3 DSUB

.MODEL PMOS PMOS LEVEL = 3 U0 = 400 VMAX =1E+006 ETA = 0.001 TOX = 6E-008 NSUB = 1E+016 KP = 8.769 KAPPA = 19.32 VTO =-1.917

.MODEL DCGD D CJO = 2.502E-010 VJ = 0.8 M =0.6

.MODEL DSUB D IS = 4.949E-009 N = 1.628 RS= 0.02235 BV = 33 CJO = 5.295E-011 VJ = 0.8 M = 0.6  

.MODEL DLIM D IS = 0.0001

.ENDS

*Diodes DMP3099L Spice Model v1.0M Last Revised 2017/12/7

1.1.3       模型的使用

1． 通过cadence Pspice Mode Editor工具打开DMP3099L 模型数据，另存为DMP3099L.lib模型文件.

2． 导出MOSFET的原理图符号库

1.2 温控电路设计与仿真

1.2.1       温控电路图

1.    打开orcad，点击菜单file – New – Project，在New Project窗口选择Analog Mixed A/D，输入项目名，点击OK创建Pspice项目文件

2.    通过如下方式调用Pspice元器件；

3.    通过Place Part窗口，Add Library找到DMP3099L原理图符号库，放置到原理图页

4.    连接相关网络，完成原理图的设计；

1.2.2       仿真分析

1.    点击PSpice下的New Simulation Profile，命名为NTC_Sweep

1.2.2.1  设置仿真参数-PSpice模型库的添加

1.2.2.2  设置仿真参数-DC_sweep，将NTC电阻作为变量27K~100K进行扫描

1.2.2.3  运行PSpice菜单下面的Run，查看分析结果

从仿真结果来看，NTC电阻值在30K（-3度）时开始加热，到达40K（-10度）接近最大的加热电流，电路功能达到设计需求；

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