恭成(cheng)科技技術(shu)部

隨著5G技術在各種設備(bei)被廣(guang)泛應用，5G時代終于真正(zheng)到來。5G區別于早期的2G、3G和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.連續廣域覆蓋和高(gao)移動性下，用戶體驗速率達到100Mbit/s。

3.系統協同(tong)化，智能化水(shui)平提(ti)升(sheng)，表現為多(duo)(duo)用戶，多(duo)(duo)點，多(duo)(duo)天線(xian)，多(duo)(duo)攝取的(de)協同(tong)組網，以及網絡間(jian)靈活地自動調(diao)整。

以上特點都(dou)使得5G設(she)備中(zhong)相關部(bu)件的(de)負載增加，發熱源也增加，多個發熱源間還會(hui)相互影響傳熱，以往(wang)對單一(yi)發熱源采取(qu)的(de)措(cuo)施，可(ke)能并不適用于同時處理5G電(dian)子(zi)設備中多(duo)個(ge)功能熱(re)點的狀態。

基(ji)于上述背景(jing)，監測基(ji)板上多個功(gong)能熱(re)點的(de)溫度，并根據電子(zi)設(she)備(bei)的(de)復(fu)雜功(gong)能去控制(zhi)作為發熱(re)源(yuan)部件性能變得尤為重要。

比如，當CPU加載很(hen)大的應用程序時(shi)，初(chu)始階段溫度較低以全功率運行。若CPU溫(wen)度升(sheng)高，則性(xing)能(neng)(neng)會降低(di)，且(qie)不能(neng)(neng)超過閾值(zhi)溫(wen)度控制。此時，若向CPU供(gong)電(dian)的電(dian)源部分的發熱(re)很大，且CPU能夠接收到來自電源部件的發熱(re)，則CPU的溫度可能急劇上升。要同時考慮(lv)CPU周圍和電源(yuan)IC周圍的(de)(de)溫度，就有必要更精細地控制每個器(qi)件的(de)(de)性能。

在基板上對器件進行溫(wen)度(du)控制的同時，還需注意的是：由(you)于發熱器件持續產生(sheng)熱量，可能需要最(zui)終的過熱保護——例如顯示警告或切換至關閉狀態等(deng)。

基板上需要考慮每個發熱源和(he)IC、模塊的(de)內部溫(wen)度(du)，還需要考慮(lv)彼此的(de)熱交(jiao)換和放置電子(zi)設(she)備的(de)周(zhou)圍環(huan)境的(de)溫(wen)度(du)變化。只有監控(kong)發(fa)熱源周(zhou)圍的(de)溫(wen)度(du)，才可進行上(shang)述提(ti)到的(de)溫(wen)度(du)管理(li)。

貼片(pian)NTC熱敏電阻因和相同(tong)EIA尺(chi)寸標準的片式(shi)電(dian)阻、電(dian)容、電(dian)感(gan)等(deng)一樣適合表面貼(tie)裝，配置自由度(du)極高，占用空間小(xiao)，能(neng)以簡單的電(dian)路(lu)得到預期的精度(du)，因此貼(tie)片NTC熱(re)敏電阻非常適(shi)合作為溫度傳(chuan)感(gan)器(qi)放在(zai)基(ji)(ji)板上要測量的位置，來實現對基(ji)(ji)板的溫度監控。

圖1. 貼片NTC熱敏電阻產品(pin)圖(tu)

同時貼片NTC熱敏電阻(zu)的生產工(gong)藝(yi)成熟，新品研發周(zhou)期短，可大量(liang)生產具有不同特性的很(hen)多產品，增加相應(ying)的生產設(she)備就可擴大產能和實現(xian)微型化，從而很(hen)容易(yi)降低(di)成本。

貼片NTC熱(re)敏電阻(zu)的其(qi)他魅力

下(xia)圖是使(shi)用了貼片NTC熱敏電阻(zu)的溫度檢測電路的例子。

圖(tu)2. 貼片NTC熱敏(min)電阻溫(wen)度檢測電路實(shi)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熱敏電阻的溫度的關系(xi)如圖3所示(shi)。

圖3. 分壓電壓 (Vout) 的溫度特性

在較(jiao)寬的溫度(du)范圍(wei)內可以獲得非常(chang)大的電壓變化，這種電壓變化作為(wei)溫度(du)信(xin)息來(lai)處理。從而(er)在溫度(du)超出閾值時(shi)發出警示。

值(zhi)得(de)注意的是，圖(tu)2中電(dian)壓變化很大，但(dan)在AD轉(zhuan)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(pian)NTC熱敏(min)電阻是少(shao)數不需要放大(da)器(qi)的(de)傳感器(qi)。

這里考慮一下ADC的分辨(bian)率。如圖2所示，假設施加至貼(tie)片NTC熱敏電阻的(de)電壓與(yu)向微機內(nei)的(de)ADC供給的電壓相同(tong)，并且(qie)ADC的輸入(ru)范(fan)圍(wei)為0V~3V。如果ADC的分辨率為(wei)10位，則量化單元(LSB: Least Significant Bit) 變(bian)為大約(yue)3mV。

另(ling)外(wai)，在與圖3相同的溫(wen)度范(fan)圍，即(ji)-20℃～+85℃下，能(neng)夠得到的單位(wei)溫度的電壓變化(增益(yi))如圖(tu)4所(suo)示。即使在(zai)增(zeng)益(yi)最小的溫度范圍的上限(xian)和下限(xian)，也可(ke)以獲得(de)約10 mV/℃的增益。此(ci)時，1LSB相(xiang)當于約0.3℃。即使安裝在微(wei)型計算機(ji)中的10位ADC也可以預期約0.3℃的溫(wen)度分辨率。當然(ran)，在室(shi)溫(wen)附近存(cun)在30mV/℃以(yi)上(shang)的增益，因(yin)此1LSB為0.1℃以(yi)下。

圖4. 單位溫度(du)的電壓變化(hua)(增益)

使用配備有微型計(ji)算機的標準ADC，可以通過簡單的電路輕松形成溫度檢測電路。這是貼(tie)片NTC熱敏電阻廣泛用(yong)于電子設備溫度檢測的主(zhu)要原因。

簡單電(dian)路(lu)&高精度溫(wen)度測定

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

再看一下圖3。該圖是使(shi)用(yong)電阻(zu)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(dui)圖3中Vout誤(wu)差(cha)溫度進行換(huan)算(suan)

結果(guo)顯(xian)示(shi)，在+60℃下(xia)產(chan)生約±1℃的誤差，在(zai)+85℃下(xia)產生(sheng)約±1.5℃的(de)(de)誤差。為了監測(ce)電子設(she)備(bei)內部的(de)(de)溫(wen)度，例如基板溫(wen)度，可(ke)以預期足夠(gou)可(ke)靠的(de)(de)溫(wen)度測(ce)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(tie)片NTC熱敏電(dian)阻的高性價比也就不言而喻了。

恭成科技擁有先進的貼片NTC熱敏(min)電(dian)阻生產(chan)工藝平臺，成熟(shu)、靈活的(de)(de)配方體系，可(ke)(ke)根(gen)據客(ke)戶需求快(kuai)速研發新規格、高(gao)精度(du)、高(gao)可(ke)(ke)靠性的(de)(de)優質產(chan)品，幫助5G時代的電子設備(bei)精準監測溫度。

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