第一部分：NE555将SPICE动态生成的系统温度维持在限制范围内 Alain Stas现任Vishay非线性电阻器产品营销工程师，此前曾在布鲁塞尔自由大学（ULB）研究生物化学过程的数学建模。Alain拥有布鲁塞尔自由大学土木工程物理学硕士学位，专业是固态电子学。 借助此模型，我们想发布有关几种老式温控模拟电路LTSpice建模的一系列技术说明书。虽然这现在看来不是那么创新，但通过实况实时的和，与时间无相关的方式来模拟这些电路产生的温度却具有开创性。在这些电路中，从ON/OFF控制开始，一直到更复杂的PID温度控制，皆以简单电路来产生系统（房间/炉子/冰箱）的温度，然后通过热敏电阻器进行动态感测，并通过模拟器件（如定时器或模拟PID控制器）进行调节。
图1 现在我们将用一个热的系统（图2）来完善这个电路，该系统的行为类似于几个电容器 / 电阻器，且其温度V（Tsystem）必须进行调节。为此我们对该系统施加由图1的负载（模拟行为V=F() 源）所产生的等效电功率，其中有一部分耗散到周围环境（脉冲源或分段线性文件，因为我们将评估环境温度变化对我们系统的温度控制的影响）。为给建模过程增加一点趣味，这个环境温度将出现一些噪声，在这里用带有文件（可以产生一些噪声的分段线性文本文件）的PWL源来模拟。 
图2 这样我们就准备来构建我们的LTSpice仿真，将555电路和电压/温度驱动热敏电阻器添加到我们的新系统，以控制其温度。完整电路和LTSpice指令如图3所示。
图3 在所声明的参数当中，我们有加热元件值Rheat，引起环境温度变化的dT ，不同的时间t1 – t4代表施加这些变化的时刻。这个特定仿真是想知道LTSpice是否真实描述了众所周知的电路行为，且我们将强调环境温度（参见图5的下方窗格）对电路的加热功能的影响。 请注意，Tsystem节点位置的电压与NTC热敏电阻器U3的温度的输入有联系。我们已完善了温度控制的回路并已准备好进行仿真。 下面是瞬态仿真的完整结果，共有四个窗格。 
图4 图4代表流经加热元件的电流（上方）和555定时器的电压差V(Trig)-VCC/3（下方）。 
图5 图5代表系统的时间以及和NTC热敏电阻器温度（上方）以及和环境温度的实时变化经。结果综合如下。 该仿真的输入是一个描述环境温度变化（带1 °C随机噪声）（从18 °C经过90秒，到8 °C（90秒内），再到-2 °C，最终回到18 °C，带1 °C随机噪声）的文件（图5的下方窗格）。 系统的温度调节首先在18 °C环境温度时进行，加热元件使系统温度在前90秒内在21.4 °C和23 °C之间摆动（图5的上方窗格）。电流在双向晶闸管导通周期期间流过加热元件（图4的上方窗格），这些导通周期在V(trig)-VCC/3 > 0的时间范围内（图4的下方窗格）。V(trig) 与热敏电阻器上的电压有直接联系，后者跟随系统温度而变化，但具有由响应时间定义的一些延迟{tau} (R9)。但有一些延迟，这个延迟由响应时间{tau} (R9)来定义。 当环境温度降至8 °C，系统温度循环会轻微变化，但我们看到双向晶闸管的占空比出现增加。这时需要更多功率来使系统温度与环境温度一样低。 到目前为止，一切都在按计划进行。 当环境温度降至-2 °C时，双向晶闸管的工作时间增至100%，意味着输送功率达到最大值。但是，在此情况下这还不足以使系统温度在正常范围之内，系统温度出现下降，随后是NTC热敏电阻器。仅当环境温度在仿真结束时回到18°C，我们才能看到温度循环再度出现。 我们的结论是，我们需要减小加热元件的电阻值，以便提供更大的功率多电能。图6是Rheat = 100 W时的仿真。现在我们看到，无论环境温度如何，我们都能保持所期望的系统温度摆动。
图6 总之，我们的电压驱动热敏电阻器LTSpice建模现已成功综合整合为温度可控系统中温控电路的驱动器可控制系统的温度控制的完整电路的驱动器。仿真生动逼真，结果合情合理，波形可视化对理解电路的行为有很大帮助。 接下来几个月内我们将发表一篇新文章，主题是使用电压驱动热敏电阻器并提供精确温度控制的PID控制器LTSpice建模。我们将借此机会强调NTC热敏电阻器的电气参数容差对温度调节精度的影响。
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