恭成科技(ji)技(ji)術部(bu)

隨著5G技術在各(ge)種設備(bei)被廣泛(fan)應用，5G時代(dai)終于真正到來。5G區別于(yu)早期的2G、3G和4G移動通信的關(guan)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(guang)域(yu)覆蓋和高(gao)移動(dong)性(xing)下，用戶體驗速率達到100Mbit/s。

3.系(xi)統協(xie)同(tong)化(hua)，智能化(hua)水(shui)平提升(sheng)，表現為(wei)多(duo)用戶，多(duo)點，多(duo)天(tian)線，多(duo)攝(she)取的協(xie)同(tong)組網，以(yi)及(ji)網絡(luo)間靈活地自(zi)動調(diao)整。

以上(shang)特(te)點都使得5G設備(bei)中(zhong)相(xiang)(xiang)關部件的負(fu)載增(zeng)加，發熱(re)源也增(zeng)加，多個發熱(re)源間還會(hui)相(xiang)(xiang)互影響傳(chuan)熱(re)，以往對(dui)單一發熱(re)源采取(qu)的措施，可(ke)能并不適用于同時處理5G電子設備中多個(ge)功能(neng)熱點的狀態。

基于上述背景(jing)，監(jian)測基板上多個功能熱點(dian)的溫度(du)，并根據電子設備(bei)的復雜功能去控制(zhi)作(zuo)為發熱源部件性能變得尤為重要。

比如，當CPU加載很大的應用程序時，初始階段溫度較(jiao)低以全功率(lv)運行。若CPU溫度升(sheng)高，則(ze)性能會(hui)降低，且不能超(chao)過閾值(zhi)溫度控制。此(ci)時，若向CPU供電的電源部(bu)分的發熱很大(da)，且CPU能夠接(jie)收到來自(zi)電源部件(jian)的發熱，則CPU的溫度可能急劇上升。要同時考慮CPU周(zhou)圍(wei)和電源IC周圍(wei)的(de)溫度，就有(you)必要更精(jing)細地(di)控制每個器件的(de)性能。

在基板上對器件(jian)進(jin)行溫度控制的同(tong)時，還需(xu)注意的是：由于發熱器件(jian)持續產(chan)生熱量，可能(neng)需(xu)要最終的過(guo)熱保護——例(li)如顯示警告或切(qie)換至關(guan)閉狀態等。

基(ji)板上需(xu)要考(kao)慮每個發熱源(yuan)和IC、模塊的(de)內(nei)部溫(wen)(wen)度(du)(du)，還需要考慮彼此的(de)熱交換和放置(zhi)電子設備的(de)周圍(wei)環境(jing)的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)變化(hua)。只有監控發熱源周圍(wei)的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)，才可進行上(shang)述(shu)提到的(de)溫(wen)(wen)度(du)(du)管理。

貼(tie)片NTC熱敏電阻因(yin)和相(xiang)同EIA尺寸標準的片式電阻、電容(rong)、電感等一樣適合表面貼裝(zhuang)，配置自由度極高(gao)，占用空間小，能以(yi)簡單的電路(lu)得到預期的精度，因此(ci)貼片NTC熱敏電(dian)阻(zu)非常(chang)適合作為溫度傳感器放在基(ji)板(ban)上(shang)要(yao)測量(liang)的位置，來實現對基(ji)板(ban)的溫度監控。

圖1. 貼片NTC熱敏電阻產品圖

同時貼片NTC熱敏電(dian)阻的生產工(gong)藝成(cheng)熟，新品研發周期短，可(ke)大(da)量生產具(ju)有不同特性的很(hen)多產品，增加相(xiang)應的生產設備(bei)就可(ke)擴大(da)產能和(he)實(shi)現(xian)微型化，從(cong)而很(hen)容易降(jiang)低成(cheng)本(ben)。

貼片NTC熱敏電阻的其他(ta)魅力

下圖是使用了(le)貼片NTC熱(re)敏電阻的(de)溫度(du)檢測(ce)電路(lu)的(de)例子。

圖2. 貼片NTC熱敏(min)電阻溫度(du)檢(jian)測電路實例

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所示。

圖3. 分壓電壓 (Vout) 的溫度特性

在較寬的溫度范圍內可以獲得非常大的電(dian)壓變化，這種電(dian)壓變化作為溫度信息來處理。從而在溫度超出(chu)閾(yu)值時發出(chu)警示。

值得注意(yi)的是，圖2中(zhong)電壓變(bian)化很大，但在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NTC熱敏電(dian)阻是少數不需要放大器(qi)的傳感器(qi)。

這里考(kao)慮一下ADC的分(fen)辨率。如(ru)圖(tu)2所示，假設施加至貼片NTC熱敏電阻的(de)電壓與向微機內(nei)的(de)ADC供給的(de)電壓相(xiang)同(tong)，并(bing)且ADC的輸入(ru)范圍為0V~3V。如果(guo)ADC的分辨率為10位，則量化單元(LSB: Least Significant Bit) 變為大約3mV。

另外，在(zai)與圖3相同的溫度范圍，即-20℃～+85℃下，能夠(gou)得(de)到的單位溫度(du)的電壓變化(增(zeng)益)如圖4所示。即使在(zai)增益最小的溫度范圍的上限(xian)和下限(xian)，也可以(yi)獲得約(yue)10 mV/℃的增益。此時，1LSB相當于約0.3℃。即使安裝(zhuang)在微(wei)型計算機中的10位(wei)ADC也可以預期約0.3℃的溫(wen)度分辨率。當然(ran)，在(zai)室溫(wen)附近存在(zai)30mV/℃以上的增益，因此1LSB為0.1℃以下。

圖4. 單位溫度的電(dian)壓變化(hua)(增(zeng)益(yi))

使用配備有微型計算機的標準ADC，可以通過簡單的電路輕松形成溫度檢測電路。這是貼片NTC熱敏電(dian)阻廣泛(fan)用于(yu)電(dian)子設(she)備溫度檢(jian)測的主要原(yuan)因。

簡單電路(lu)&高精(jing)度溫(wen)度測定(ding)

那么，使用普通貼片NTC熱敏電阻和(he)電阻的溫度測量(liang)精度是多少？

再看一下圖3。該圖是(shi)使用電阻值公差±1%的貼片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(tu)5. 對圖3中Vout誤差溫度進(jin)行換算(suan)

結果顯示，在+60℃下產生約±1℃的誤差，在+85℃下產生(sheng)約±1.5℃的誤(wu)差。為了監測電子設備內部的溫(wen)(wen)度(du)，例如基(ji)板溫(wen)(wen)度(du)，可以預期足夠可靠的溫(wen)(wen)度(du)測量精(jing)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(re)敏電(dian)阻的(de)高性價比(bi)也就不言而喻(yu)了。

恭成科技擁有先進的貼片NTC熱敏電阻生產工(gong)藝平臺，成熟、靈(ling)活的配(pei)方體系(xi)，可根據客戶需(xu)求快速(su)研發新規格、高(gao)精度、高(gao)可靠性的優質產品，幫(bang)助5G時(shi)代(dai)的電子設備精準監測溫度。

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