恭成(cheng)科技技術部

隨著(zhu)5G技術在各(ge)種設備被廣泛應用，5G時代終(zhong)于(yu)真正到(dao)來(lai)。5G區別(bie)于早期的2G、3G和(he)4G移動通信的關鍵是：

1.通信速度、處理信息量、連接能力等大幅度提高，以滿足高清圖像、視頻、虛擬現實等大數據量傳輸和自動駕駛、遠程醫療、物聯網通信等實時應用；

2.連續廣域(yu)覆蓋和高移(yi)動性下，用戶體(ti)驗速率達到100Mbit/s。

3.系(xi)統協同化，智能化水平提升，表現為多用戶(hu)，多點(dian)，多天線，多攝取(qu)的協同組網，以(yi)及網絡間靈活地自動調整(zheng)。

以(yi)上特點都使得5G設(she)備中相(xiang)關部(bu)件的負載增加，發熱(re)源(yuan)也增加，多個發熱(re)源(yuan)間還會相(xiang)互(hu)影響傳(chuan)熱(re)，以(yi)往對單一(yi)發熱(re)源(yuan)采(cai)取(qu)的措施，可(ke)能并不適(shi)用于同(tong)時處理(li)5G電子設備中多個功能(neng)熱點的狀(zhuang)態(tai)。

基于上(shang)述(shu)背景(jing)，監測(ce)基板上(shang)多(duo)個功能(neng)熱(re)點(dian)的溫度(du)，并根據電子設備(bei)的復雜功能(neng)去控制作為發熱(re)源部件性(xing)能(neng)變得尤為重要。

比如，當CPU加載很大(da)的應用程序時，初始(shi)階段(duan)溫度較(jiao)低以全功率(lv)運行。若CPU溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)，則性能會降低，且不(bu)能超過閾值(zhi)溫(wen)度(du)控制(zhi)。此時，若向CPU供電的電源部分的發熱很(hen)大，且(qie)CPU能夠接收到來(lai)自(zi)電源部件的發熱，則CPU的溫度可能急劇(ju)上升。要(yao)同(tong)時考慮CPU周(zhou)圍和電源IC周圍的溫度，就(jiu)有(you)必要更(geng)精(jing)細地控制每個器件的性能(neng)。

在基板上對(dui)器件(jian)進(jin)行(xing)溫度控制的同時，還需注意的是(shi)：由于發熱器件(jian)持續產生熱量，可能需要最終的過(guo)熱保護——例如顯示警告或切換至(zhi)關閉狀態等。

基板上需要考慮每個發熱(re)源和IC、模塊的(de)(de)內(nei)部(bu)溫(wen)(wen)度(du)，還需要考慮彼(bi)此的(de)(de)熱(re)交換和放置電子(zi)設備的(de)(de)周(zhou)圍環境的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)變化。只有監控發熱(re)源周(zhou)圍的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)，才(cai)可(ke)進行上述提到的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)管理。

貼(tie)片NTC熱敏電阻(zu)因(yin)和(he)相同EIA尺寸標(biao)準的片(pian)式電阻、電容、電感等(deng)一(yi)樣適合表面貼裝，配置自由度極高，占用(yong)空間小，能以簡(jian)單的電路得到預期的精度，因此貼片(pian)NTC熱敏電阻非常適合作為溫(wen)度傳感(gan)器(qi)放在(zai)基板(ban)(ban)上要測量的位置，來(lai)實現對基板(ban)(ban)的溫(wen)度監控。

圖1. 貼(tie)片(pian)NTC熱(re)敏電阻(zu)產品圖(tu)

同(tong)時貼片NTC熱(re)敏電阻的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)工藝成(cheng)熟(shu)，新(xin)品(pin)研(yan)發周期短(duan)，可大量(liang)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)具有不同(tong)特性的(de)很多產(chan)(chan)品(pin)，增(zeng)加相應的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)設備就可擴大產(chan)(chan)能和實現微(wei)型化，從而很容易(yi)降(jiang)低成(cheng)本(ben)。

貼(tie)片NTC熱敏(min)電阻的其他魅力

下圖是使用了貼片NTC熱敏電阻的溫度檢測電路的例子。

圖2. 貼片NTC熱(re)敏電阻溫(wen)度檢測電路實例

將貼片(pian)NTC熱敏電阻和貼片電阻串聯，施加恒定電壓。這時的分壓與貼(tie)片NTC熱敏電阻的溫度的關系如圖3所示。

圖3. 分壓(ya)電壓(ya) (Vout) 的溫度特性

在(zai)(zai)較寬的溫(wen)(wen)度范圍內可以(yi)獲得非常大的電壓變化，這種電壓變化作(zuo)為溫(wen)(wen)度信息來處理(li)。從而(er)在(zai)(zai)溫(wen)(wen)度超出(chu)閾值時(shi)發(fa)出(chu)警示。

值得注意的(de)是(shi)，圖2中電壓變化(hua)很大，但在AD轉換(huan)器(ADC)之前卻沒有使用放大器。不限于溫度傳感器，通常來自電子裝置中使用的傳感器的信號非常微弱，并且需要一些信號放大器。而貼片NTC熱敏電阻(zu)是少數(shu)不需要(yao)放大器(qi)的傳(chuan)感器(qi)。

這里考(kao)慮一(yi)下ADC的(de)分辨率。如(ru)圖2所示，假設施加至貼片NTC熱敏電(dian)(dian)阻的電(dian)(dian)壓與向微(wei)機內的ADC供(gong)給的(de)電壓相同，并且ADC的輸入(ru)范圍為(wei)0V~3V。如果ADC的分(fen)辨率(lv)為10位，則量化單元(yuan)(LSB: Least Significant Bit) 變為大(da)約3mV。

另外，在(zai)與圖3相同的溫度范圍，即-20℃～+85℃下(xia)，能(neng)夠(gou)得到的單位溫度的電壓變化(增益)如圖4所示。即(ji)使在增(zeng)益最小的溫度范圍的上限和下限，也可以(yi)獲得約10 mV/℃的增益。此時，1LSB相當于約(yue)0.3℃。即使安(an)裝在微型計算機中(zhong)的(de)10位ADC也可以預(yu)期約0.3℃的溫(wen)度分辨率。當(dang)然，在(zai)室(shi)溫(wen)附(fu)近存在(zai)30mV/℃以上的增益，因此1LSB為0.1℃以下。

圖4. 單(dan)位溫(wen)度的(de)電壓變化(hua)(增益)

使用配(pei)備(bei)有(you)微型計算機的(de)標(biao)準(zhun)ADC，可以通過簡單的電路輕松形成溫度檢測電路。這是貼片NTC熱敏電(dian)阻(zu)廣泛用(yong)于電(dian)子(zi)設備(bei)溫度檢測的主要(yao)原因。

簡單電(dian)路&高(gao)精(jing)度(du)(du)溫度(du)(du)測定

那么，使用普通貼片NTC熱(re)敏電(dian)阻和電(dian)阻的溫(wen)度測量精度是多(duo)少？

再(zai)看一(yi)下(xia)圖3。該(gai)圖是使用電阻值公(gong)差±1%的貼片NTC熱敏電阻和貼(tie)片電阻時的電壓溫度特性。對得到的電壓的中心值和細線根據部件的最大公差等計算的電壓的上下限值進行繪圖。由于幾乎看不到差，因此，將中心值為零時的上下限值換算為溫度的圖表如圖5所示。

圖5. 對圖3中Vout誤差溫(wen)度(du)進行換(huan)算

結果顯示，在+60℃下產生約±1℃的誤差，在+85℃下產生約(yue)±1.5℃的誤差(cha)。為(wei)了監測(ce)電子設備內部的溫(wen)度(du)，例如基板溫(wen)度(du)，可以預期足夠(gou)可靠的溫(wen)度(du)測(ce)量精度(du)。

使用簡單的元器件和電路就可以實現高精度的溫度測量，貼片NTC熱敏電阻的高性價比也(ye)就不(bu)言而(er)喻了。

恭成科技擁有先進的貼片NTC熱(re)敏電阻生產(chan)工藝平臺，成(cheng)熟、靈活的配方體(ti)系(xi)，可根據(ju)客戶需(xu)求(qiu)快速研發新規格、高精度、高可靠性的優質產(chan)品，幫助(zhu)5G時代的電子設備精準監測溫度。

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