恭成科技(ji)技(ji)術部

隨(sui)著5G技術在各種設(she)備(bei)被(bei)廣泛應用，5G時代終于真正(zheng)到來(lai)。5G區別于早期的2G、3G和4G移動通信(xin)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(xu)廣域覆(fu)蓋和高移動性(xing)下，用(yong)戶體(ti)驗速率達到100Mbit/s。

3.系統(tong)協同(tong)化，智能化水平提(ti)升，表現為多(duo)用戶，多(duo)點，多(duo)天線，多(duo)攝(she)取的(de)協同(tong)組網，以(yi)及網絡間靈活地(di)自動調整(zheng)。

以上特點都使(shi)得5G設備(bei)中相(xiang)關部件的負載(zai)增(zeng)加，發熱(re)(re)(re)源也增(zeng)加，多個(ge)發熱(re)(re)(re)源間還(huan)會相(xiang)互影響傳熱(re)(re)(re)，以往對單一(yi)發熱(re)(re)(re)源采取的措施，可能并不適用于同時(shi)處理(li)5G電子設備(bei)中多個功能熱點的狀態。

基(ji)于上述背景，監(jian)測基(ji)板上多個功能熱(re)點(dian)的溫度，并根據電子設備的復雜(za)功能去控制作為發熱(re)源部件性能變得尤為重要。

比如(ru)，當CPU加載很大(da)的應用程序(xu)時，初(chu)始(shi)階段溫度較低以(yi)全功率運行。若CPU溫度升高，則性能(neng)會(hui)降低，且不能(neng)超過閾(yu)值溫度控制(zhi)。此時，若向CPU供電的(de)(de)電源部分的(de)(de)發熱很大，且CPU能(neng)夠接收到來自電源(yuan)部(bu)件的發熱，則CPU的溫度可能急劇上升。要同時考(kao)慮CPU周圍和電源IC周圍(wei)的溫度，就(jiu)有必要(yao)更(geng)精細地控制每個器(qi)件的性能。

在基板上(shang)對器(qi)件進行溫(wen)度控制的同時，還(huan)需注意的是(shi)：由于發熱器(qi)件持續(xu)產(chan)生熱量，可能需要最終(zhong)的過熱保護——例如顯示警告或切換(huan)至關閉狀態等。

基板上需(xu)要(yao)考慮每個發熱(re)源(yuan)和(he)IC、模塊的(de)(de)內部溫(wen)度，還需要考(kao)慮彼此的(de)(de)熱(re)(re)交換和放置電子設備的(de)(de)周圍環境的(de)(de)溫(wen)度變化。只有(you)監控(kong)發(fa)熱(re)(re)源(yuan)周圍的(de)(de)溫(wen)度，才(cai)可(ke)進行上述(shu)提到的(de)(de)溫(wen)度管(guan)理。

貼片NTC熱敏電(dian)阻(zu)因和相同EIA尺寸(cun)標準的片式(shi)電(dian)阻(zu)、電(dian)容(rong)、電(dian)感等一樣適合(he)表面貼裝，配(pei)置自由(you)度極高，占用(yong)空間(jian)小，能以(yi)簡(jian)單的電(dian)路得到預期的精度，因此貼片NTC熱(re)敏電阻(zu)非常適合(he)作為溫度傳感器放在基板上要(yao)測量的位(wei)置，來實(shi)現對基板的溫度監控。

圖1. 貼(tie)片NTC熱敏電阻(zu)產品圖

同時(shi)貼片NTC熱敏電(dian)阻(zu)的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)工藝成熟，新品研發(fa)周期短，可大量(liang)生(sheng)(sheng)產(chan)具有(you)不同(tong)特性的(de)很多產(chan)品，增(zeng)加(jia)相應的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)設備就可擴(kuo)大產(chan)能和實現(xian)微型化(hua)，從而很容易降(jiang)低成本。

貼片NTC熱(re)敏電阻的其他魅力

下(xia)圖(tu)是使(shi)用了貼片NTC熱敏電阻的溫度檢(jian)測(ce)電路的例子。

圖2. 貼(tie)片NTC熱敏電阻(zu)溫度(du)檢(jian)測(ce)電路(lu)實例

將貼片NTC熱敏電阻和貼片電阻串聯，施加恒定電壓。這時的分壓與貼片NTC熱敏電阻的溫度的(de)關系如圖3所(suo)示。

圖3. 分壓(ya)電壓(ya) (Vout) 的溫度特性

在較(jiao)寬的溫度(du)范圍內可以(yi)獲得非常大的電(dian)壓(ya)變化，這種電(dian)壓(ya)變化作為溫度(du)信(xin)息來處理。從而(er)在溫度(du)超出閾值時發出警示。

值得(de)注意的是，圖2中(zhong)電(dian)壓(ya)變化(hua)很(hen)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)是少數不需要放大器(qi)的傳感器(qi)。

這里考(kao)慮一下ADC的(de)分辨率。如圖2所示，假設施加至貼片NTC熱敏電阻的電壓(ya)與向微機內的ADC供給的(de)電(dian)壓相同，并且ADC的輸入范圍為0V~3V。如果ADC的分(fen)辨率為10位(wei)，則(ze)量(liang)化單元(LSB: Least Significant Bit) 變為(wei)大(da)約(yue)3mV。

另(ling)外，在與圖3相同的溫度范圍，即-20℃～+85℃下，能夠得到的單位溫度的電壓變化(hua)(增益)如圖(tu)4所示。即使在增益最小的溫度范圍的上限和下限，也可以(yi)獲(huo)得約10 mV/℃的增益。此時，1LSB相當于約0.3℃。即(ji)使(shi)安裝在(zai)微型(xing)計算機(ji)中的10位ADC也可以預期約0.3℃的溫度分辨率(lv)。當然，在室溫附近存在30mV/℃以(yi)上的增(zeng)益，因此(ci)1LSB為0.1℃以(yi)下。

圖4. 單位(wei)溫度(du)的電壓變化(增益)

使用配備(bei)有微型計算機的標(biao)準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)阻廣泛用于電(dian)子設(she)備溫(wen)度檢測的主要原因。

簡單電(dian)路(lu)&高(gao)精(jing)度溫度測定(ding)

那么，使用普通貼片NTC熱(re)敏電(dian)阻(zu)和電(dian)阻(zu)的(de)溫度測量精(jing)度是多少？

再(zai)看一下圖3。該圖是使用電阻值公差±1%的貼片(pian)NTC熱敏電阻和貼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誤差溫度(du)進行換算

結果顯示，在(zai)+60℃下產生(sheng)約(yue)±1℃的(de)誤差，在+85℃下產生約±1.5℃的(de)誤(wu)差。為(wei)了監測電子設備內部的(de)溫(wen)(wen)度，例如基板溫(wen)(wen)度，可(ke)以預期足夠可(ke)靠(kao)的(de)溫(wen)(wen)度測量精度。

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(dian)阻的高性價比也(ye)就不言而喻(yu)了。

恭成科技擁有先進的貼片(pian)NTC熱(re)敏(min)電阻生產(chan)工藝平臺，成熟、靈活(huo)的(de)配方體系(xi)，可(ke)根(gen)據客戶需求快速研(yan)發新規格(ge)、高精度、高可(ke)靠(kao)性的(de)優質產(chan)品，幫(bang)助(zhu)5G時代的電(dian)子(zi)設(she)備精(jing)準監測溫度。

恭成科技技術部