关于PCB加温电路设计

由于产品需要工作在低温环境下，已经超出了电路板上部分元器件的工作最低运行温度要求，所以需要增加额外的加温电路，使得PCB板的整体温度可以保持在元器件要求的范围之内。

1.基本思路

加温电路的主要目的是为了在低温时，电路发挥作用为PCB板进行加热保温使其温度可以保持在器件可运行的最低温度以上，所以并不需要对温度进行精确的控制。因此制定以下方案，使用电阻与NTC温敏电阻进行分压，对一只MOS管或三极管进行控制。当温度低到一定阈值时，电阻与NTC电阻分压升高，打开加温电路，当温度回升后分压下降，降电路关闭。

2.电路的各部分实现

三极管与MOS管选择常用的SOT-23封装，比较目前常用的三极管与MOS管，在同封装下，MOS管支持的导通电流普遍比三极管大很多，所以我们选择MOS管。通过对比，最终选择LRC的LN2302BLT1G型号，NTC电阻选择一般常用的NCP15WF104F03RC。根据加热电路的功率，选择使用1210封装的10欧姆电阻做为发热器件，总功率控制为2.5W。

最终完成原理图设计如下：

加热电路部分

NTC温度控制部分

对原理图的说明，在原理图中信号THERM_PCB做为一个模拟信号给PCB板上的单片机的ADC口上，可以作为PCB板的温度测量。HERTER_EN接到单片机的控制IO上，IO设置为高阻，加温电路失控时IO拉高，强制关闭MOS管，做为一道保险措施。

控制电路各值的确定：

在上面的电路中，主要确定的参数就是R705的值，其与分压电阻R705的分压直接决定的MOS管Q302在什么时候打开。先确定下来这个电路将零上5度作为打开与关闭加温电路的分界点。

首先，我们在NTC电阻的规格上查得在零上五度时的电阻值，如下图可查看对应温度时其电阻值为272K欧姆。

接着，确认在零上五度时对应的MOS管其开启电压，从规格书提供的图表里可以查得在五度时MOS的开启电压为0.97V。

最后，根据上面的值进行分压电阻计算，选择电值为680K。

3.加温电路小板设计

由于加温电路是放在一个小的PCB板上然后再架设在两块主PCB板之间。所以根据两个主PCB的需要加温元件布局设计如下PCB板。

两个主PCB需要加温的区域位都位于同一方位，所以在加温电路小板，将发热电阻集中发在对应区域，使热量优先到达需要的地方，对板子上多的铜进行了删除，NTC电阻放置在两个主PCB板中的一个上。在板子的加温区与两个主PCB板之间使增加导热硅胶垫增强热传导。

4.实物板测试及结论

使用实物板进行测试，在常温下使用跳线进行全率加热，些电路的最大温升可以达到20度。在低温箱中进行测试，加温电路的控制，其在7度左右电路会开始开启，到达-4度时会到达设计全功率。

此电控制电路的优缺点：

优点：加温控制电路原理图简单，各参数也方便确定，最后测试结果达到预期设计目标。

缺点：加温速度慢，达到温度平衡时间长，加温过程中会有温度的来回波动震荡，如精确加温的场合不能使用。