微型自感應(yīng)晶體管恒溫器使用單個(gè)晶體管（BJT或FET）作為溫度傳感器和穩(wěn)定加熱器。這些晶體管恒溫器（如果設(shè)計(jì)良好）是一種有效、高效且廉價(jià)的方法，可以保持單個(gè)組件（傳感器、精密參考、振蕩器等）的恒定溫度、敏感生物培養(yǎng)物的孵育以及其他小型和關(guān)鍵熱控制功能的性能。但它們都有一個(gè)共同的缺陷，會(huì)嚴(yán)重影響溫度穩(wěn)定性。

圖 1 說明了該問題。

**圖1 **自感恒溫器晶體管熱模型：（Tj – Tc） = Rjc Pj。

自感應(yīng)晶體管恒溫器的標(biāo)志性設(shè)計(jì)目標(biāo)是保持精確穩(wěn)定的外殼溫度Tc。這才是重要的，因?yàn)槲覀冋嬲胍銣氐耐ǔ２皇蔷w管結(jié)本身，而是我們連接到晶體管外殼的有趣東西。恒溫器首先利用晶體管的特性來測(cè)量結(jié)溫（Tj）。然后，該測(cè)量值用作加熱反饋環(huán)路的輸入，該反饋環(huán)路控制并連續(xù)調(diào)節(jié)結(jié)加熱功率（Pj），以保持穩(wěn)定的結(jié)溫，從而間接保持恒定的外殼溫度。我們希望...

但是這個(gè)模型的問題在于Tj和Tc不一定相等。它們由非零結(jié)/外殼熱阻（Rjc）隔開，從而產(chǎn)生與Pj成比例的溫差（恐怖），因此：

terr = Tj – Tc = Rjc Pj .

那么這是一個(gè)多大的問題呢？由于誤差的大小與Rjc成正比，因此需要參考溫度計(jì)晶體管的數(shù)據(jù)表（例如圖2的IRF510：https://www.vishay.com/docs/91015/irf510.pdf）。

相關(guān)數(shù)字可在器件數(shù)據(jù)表“絕對(duì)最大額定值”表中作為“線性降額系數(shù)”找到，在本例中等于 0.29 瓦/^o^C .這是 Rjc 的有效倒數(shù)，因此對(duì)于 IRF510：

Rjc = 1 / 0.29 W/^o^C = 3.45^o^C/W .

**圖2 **MOSFET 恒溫器集成 （Rjc Pj） 溫度誤差校正。

圖2的半波加熱器控制電路可以提供以下最大限流結(jié)加熱功率：

Pj（最大值） = 24 Vrms x 0.7 V / R7 / 2 = 16.8 W 。

因此，由此產(chǎn)生的Tj – Tc差分誤差可能與以下錯(cuò)誤一樣嚴(yán)重：

Terr（最大值） = Rjc Pj（最大值） = 3.45 * 16.8 W = 58^o^C .

哎呀！這似乎使任何準(zhǔn)確恒溫的希望變得毫無意義。

但是，可以使用簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤消除解決方法。由于Tj – Tc誤差與Pj成正比，而Pj又與R7感測(cè)的電流成正比，因此我們可以在設(shè)定點(diǎn)溫度上添加一個(gè)正反饋偏移，等于Rjc Pj，以產(chǎn)生一個(gè)新的、經(jīng)過校正的結(jié)溫設(shè)定點(diǎn)：

Tj' = Tj + Rjc Pj .

然后：

Tc = Tj' – Rjc Pj = Tj + Rjc Pj – Rjc Pj = Tj ，

Tc = Tj 。

問題解決了！這正是圖2中藍(lán)色陰影的正反饋三分量網(wǎng)絡(luò)中顯示的噱頭。以下是其R11和R12的計(jì)算方式。

電流檢測(cè) 0.5 Ω R7 開發(fā)：

V R7 = 0.5 / 24 Vrms = 21 mV * Pj ,

= 21 mV * 特爾 / Rjc = 6 mV * 特爾 ，

因此 Terr = V R7 / 6 毫伏 .

R11 R12衰減**VR7 **要產(chǎn)生施加到Q3發(fā)射器的信號(hào)：

V 第三季度 = VR7R12 / （R11 + R12） = V R7 / 3 ,

= 2 mV * Terr 。

通過這種方式，Q3 有效地對(duì)每度 **Terr **補(bǔ)償 **Tj **一度，從而迫使 Tc = Tj ，從而修復(fù)基本缺陷。

C2對(duì)這個(gè)正反饋施加一個(gè)1秒的RC時(shí)間常數(shù)，這比結(jié)溫響應(yīng)Pj變化的速率慢一個(gè)數(shù)量級(jí)。這抑制了眾所周知的正反饋引起的振蕩。