热表面警示灯无需外部电源

该警告电路使用热电发生器（TEG）检测表面温度，并使用升压开关稳压器将TEG输出提升到有用的水平，当表面温度超过阈值时，该警告电路会闪烁高亮度LED。

由于热表面警告灯会影响人员安全，因此每当表面较热时，它必须可靠运行。然而，热量使灯的电源复杂化，因为高温电源线难以安装且不是很灵活，并且高温电池（难以采购）需要经常维护。更好的方法是自供电的警告设备，从加热环境中获取电力。

半导体结可以将电转化为热量，反之亦然。例如，通过热电冷却器（TEC）的电流加热结的一侧并冷却另一侧：这种现象称为珀尔帖效应。相反，通过利用塞贝克效应，当一侧被迫变热而另一侧保持低温时，热电发电机（TEG）在结上产生电压（如果电路闭合，则产生电流）。

TEC和TEG本质上是相同的。从热电的角度来看，TEG是可逆的，可以作为TEC运行，反之亦然。两者都由大量的pn结组成，串联电连接和并联热连接，形成薄半导体晶片，该薄晶片在薄陶瓷晶片之间键合以增强传热。TEG由更高温度的材料（高达200°C）制成，并针对发电进行了优化。另一方面，TEC可以暴露的最高温度约为100°C。

TEG的电压输出取决于施加在其陶瓷侧的温差以及串联的内部结点的数量。当温差小时，该电压很小。大多数电路需要的工作电压高于TEG所能产生的电压，但具有低启动电压的升压开关稳压器可以将TEG输出提升到有用的水平。

图1所示电路采用上述原理。将TEG连接到被监控表面后，只要表面温度超过阈值，LED就会闪烁：当被监控表面足够热以产生约20°C的温差时，超亮LED开始每秒闪烁两次，并一直闪烁，直到差异消退到10°C。 无需外部电源，因为升压型开关稳压器（MAX1676）将TEG输出升压至约5V。

图1.当被监测表面较热时，升压稳压器（MAX1676）将TEG的低输出电压升压至适合闪烁LED的水平。

闪烁振荡器由2N3906晶体管和MAX1676内部的精密比较器组成（可通过LBI和LBO访问）。LBI/LBO 端子连接在一个正反馈环路中，在输入端产生迟滞（10μF 电容器连接到公共端）。

两个电阻连接到反相LBO输出端（2N3906集电极提供），一个连接到公共电容，另一个连接到10μF电容，根据2Hz、50ms-ON闪烁脉冲的要求，添加一个具有不对称充电/放电路径的负反馈环路。pnp 晶体管还通过超亮 LED 驱动 30mA 电流。低工作电压（约 5V）将 LED 颜色的选择限制为红色、绿色、黄色或橙色。电路无法驱动白色或蓝色 LED。

您应该机械安装 TEG，以最大化其表面之间的温差：散热器将热量从一侧传递出去，使其保持冷却，另一侧跟踪其热附着的受监控表面（图 2）。TEG的输出电压与其两端的温差成正比，因此当电路在TEG上看到足够的温差时，电路开始闪烁。图3显示了LED闪烁时出现的2N3906集电极波形。

图2.当图1中的监控表面升温时，散热器将TEG另一侧的温升降至最低。TEG的一侧必须与散热器紧密接触，另一侧必须与热表面紧密接触。TEG两侧的热接触化合物和平坦表面确保了紧密的热接触。

图3.该波形出现在图1中的2N3906集电极上。

最高工作温度通常约为 200°C，由 TEG 的绝对最大额定值设定（参见数据表）。如果电路建立在TEG之上或非常靠近TEG之上，则所有电路元件必须具有足够的工作温度额定值。如果电路安装在距离TEG一定距离的地方，则连接线必须额定为高温工作。

审核编辑：郭婷