保護人身和設備安全的固體傳感開關

　　內容提要
　　由美國雷通和泰勤達因兩家元件公司(Raytheon and Teledye Components)生產的溫度和電流感測IC的原理與應用，本文作了典型的介紹。泰勤達因公司的固體熱開關IC取代了價格昂貴，對振動敏感的雙金屬片溫度傳感器，雷通公司的IC器件探測漏泄電流5mA，并模壓成軟線裝置，是將進入家庭，辦公室和工廠的保護人身和設備安全的產品。兩家產品的共同特點是體積小，價格低，每只在一美元左右。 溫度和電流感測IC是將進入家庭，辦公室和工廠的產品。
　　正文
　　由美國雷能和泰勤達因元件公司制造的兩塊廉價芯片，有助于對電氣或電子設備的每個零件克服兩種固有的危險——水和高溫。泰勤達因IC是固體熱開關新家族中最主要的成員，取代了通常使用在從咖啡工人到家庭加熱恒溫器范圍內應用的價格昂貴，對振動敏感的雙層金屬片溫度傳感器。泰勤達因器件是一個小功率，兩線接地故障斷續(GFI)控制器。由于設計是為了使用在電吹風機上，但它是能夠作為一個安全部件被利用在電吹風一類物品上。因為泰勤達因和雷通兩家IC的目的是為消費者提供價格低廉的產品：做到體積小，價格盡可能低。
　　泰勤達因IC中的SC620和TSC621兩者都是感測溫度的：TSC620用一個單片離子注入電阻，具有絕對精度為±30℃，而TSC621使用一個外部熱敏電阻。TSC620可以代替安裝在許多設備或馬達上的瞬時作用熱開關，提供簡單的通斷保護與/或控制等。這些IC運用的高低溫度，用戶可編程(用兩個電阻)設定值輸入，并且三個一組控制邏輯輸出。它們提供了一種簡單的，而且是多用途的，多值溫度報警或控制系統。一只TSC620和不到兩打的廉價元件，可以制作一個完整的家庭用的加熱—冷卻恒溫器。

　　圖1，在芯片的溫度升高到規定的上下設定值的時候，泰勤達因元件公司生產的TSC620溫度感測開關被編程感測。當它達到上設定值時，先使MOSFET接通，然后接通電風扇。當它的溫度下降到下設定值時，使它關閉。
在每個程序設計輸入端和確定高、低溫度設定值的電源之間，分別連接一個90KΩ到200KΩ的電阻(圖1)。這兩個邏輯輸出端，下限和上限遵循下列的真值表：芯片(或外部的熱敏電阻)無論什么時候上升到由它們各自的電阻程序設計的溫度時，其下限和上限輸出端變高。即當溫度上升時，下限輸出首先變高，然后上限輸出才變高。在芯片(或熱敏電阻)溫度下降，大約低于它的程序設計值兩度時，限制輸出各自變低。在一種典型的應用中，當下限變高時，它能夠接通電風扇并警告主人(人或硅)。如果溫度上升到足夠切斷上限的時候，系統可能停止工作并關閉警報。
　　當所感測的溫度上升到上設定值的時候，控制的邏輯輸出變高，而當它降落在下設定值以下時，控制的邏輯輸出變低。
　　不再電擊人！
　　雷通器件的工作原理是如果發生觸電事故，在不到24ms的時間內，切斷兩根交流線路。這就是說它必須探測出5或10mA的漏泄電流(美國規定為5mA，歐洲規定為10mA)，并且在比工頻50或60Hz小2Hz時切斷線路。這兩種主要特性影響了電吹風機的成本、設計和單獨投放市場的時間，為了探測和中斷接地故障的漏泄電流，RV4140從另一方面來解決：不需要更改現存的電吹風機的設計，而在墻壁引出線和電吹風機之間只需要一條兩根導線的線路(圖2)。

　　現在的解決辦法是從GFI到電吹風機需要三根導線，這第三根導線連接到電吹風機內部的金屬板上。這個金屬板和第三根導線增加了成本。這個金屬板對每個現存的和新設計的電吹風機來講，兩者都需要重新設計，還需改變工裝，這樣就更進一步增加了成本和設計時間。最后，每個新的設計和每個重新設計都必須由UL認證或重新認證，因此延長投放市場的時間。
　　RV4140和它的電路消除了這類問題。它被塑造成軟線裝置，一旦取得認證就可以用來對任何一個電吹風機或對任何一個其它設備連接。為了要更進一步降低成本和尺寸，RV4140包含一個全波橋式整流器，必須把它外加到通用的GFIIC(包括雷通RV4145)。
　　探測器的核心部分是一個具有環形疊片鐵芯或實心鐵淦氧芯的電流互感器。接地故障在火線和零線電流之間產生差值。
　　放大、整流后的電流在腳I上產生一個誤差電壓。如果這個誤差電壓大于腳3上的參考電壓，比較器C關閉，并啟動SCR，于是斷開繼電器和到電吹風機的電路。