恭成科(ke)技技術部

隨著5G技術在各(ge)種(zhong)設備被廣(guang)泛應(ying)用，5G時代終(zhong)于真正到來。5G區別于早期的2G、3G和(he)4G移動通信(xin)的(de)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(guang)域覆(fu)蓋和(he)高移動性(xing)下(xia)，用戶體(ti)驗速率達到100Mbit/s。

3.系統協(xie)同(tong)化，智能化水平提升，表現為多(duo)(duo)用戶，多(duo)(duo)點，多(duo)(duo)天(tian)線，多(duo)(duo)攝(she)取的協(xie)同(tong)組網(wang)(wang)，以及網(wang)(wang)絡間靈活地自(zi)動調(diao)整。

以上特(te)點都使得5G設(she)備中相關部件的負載增加(jia)，發熱源也增加(jia)，多個發熱源間(jian)還(huan)會相互影響傳熱，以往對(dui)單一發熱源采取的措施，可能并不(bu)適用(yong)于同時處理5G電子設(she)備中(zhong)多個功能熱點的狀態。

基(ji)于(yu)上述(shu)背景，監(jian)測基(ji)板上多個功能(neng)熱點的溫(wen)度，并根據電子設備的復雜功能(neng)去(qu)控制作為(wei)發熱源部件性(xing)能(neng)變(bian)得尤為(wei)重要。

比如，當CPU加載很大(da)的(de)應用(yong)程(cheng)序時，初始(shi)階段溫度較低(di)以全功率運行。若CPU溫度升高，則性能(neng)會降低，且(qie)不能(neng)超過閾(yu)值溫度控制(zhi)。此時(shi)，若向CPU供電的(de)電源部分的(de)發熱很大，且CPU能夠接收到來自電源部件的發熱，則CPU的溫(wen)度可能急劇上(shang)升。要同時(shi)考慮(lv)CPU周(zhou)圍和電源(yuan)IC周圍的溫度，就有必要更精細地控制每個器件的性能(neng)。

在基(ji)板(ban)上對器件(jian)進(jin)行(xing)溫度(du)控制的(de)同時，還需注意的(de)是：由(you)于發熱器件(jian)持續產生熱量，可能需要最終的(de)過熱保護——例如(ru)顯(xian)示警告或切(qie)換(huan)至關閉(bi)狀態(tai)等。

基(ji)板上需要考(kao)慮每個發熱(re)源和IC、模塊的內部溫度，還需(xu)要考慮彼此的熱交換和放(fang)置電子設(she)備的周圍環(huan)境的溫度變(bian)化。只有監控發熱源周圍的溫度，才可進行上述提到的溫度管理。

貼片NTC熱敏電阻因和相同EIA尺寸標準(zhun)的(de)片(pian)式電(dian)(dian)阻、電(dian)(dian)容、電(dian)(dian)感等一樣適(shi)合表面貼裝，配置自由(you)度極高，占(zhan)用空(kong)間小，能以簡單的(de)電(dian)(dian)路得到預(yu)期的(de)精度，因此貼片(pian)NTC熱敏電阻非常適(shi)合作為溫(wen)度傳感器放(fang)在基板上要測量(liang)的位置，來(lai)實現(xian)對基板的溫(wen)度監控。

圖1. 貼片NTC熱敏電阻產品(pin)圖

同時貼片NTC熱(re)敏電阻的(de)生(sheng)產(chan)工(gong)藝成(cheng)熟，新(xin)品研發周期短，可(ke)大量生(sheng)產(chan)具(ju)有不同(tong)特(te)性的(de)很多產(chan)品，增(zeng)加相應的(de)生(sheng)產(chan)設(she)備就(jiu)可(ke)擴大產(chan)能和實(shi)現(xian)微型化，從而很容易降低成(cheng)本。

貼(tie)片NTC熱(re)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(du)檢測電路的例子(zi)。

圖2. 貼片NTC熱敏電(dian)阻(zu)溫度檢測電(dian)路(lu)實(shi)例(li)

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(tie)片NTC熱敏電阻的溫度的關系(xi)如(ru)圖(tu)3所(suo)示(shi)。

圖3. 分壓電壓 (Vout) 的溫度特性

在較寬(kuan)的溫度范圍內可(ke)以(yi)獲(huo)得(de)非常大的電(dian)壓(ya)變化，這種(zhong)電(dian)壓(ya)變化作為(wei)溫度信息來處(chu)理。從而在溫度超出(chu)(chu)閾值時發出(chu)(chu)警(jing)示。

值得注意的是(shi)，圖(tu)2中電(dian)壓(ya)變化很大，但(dan)在AD轉換器(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(tie)片(pian)NTC熱敏電阻(zu)是少數不需要(yao)放大器(qi)(qi)的傳感器(qi)(qi)。

這里考慮一下ADC的(de)分(fen)辨(bian)率。如(ru)圖2所示，假設施加至貼(tie)片NTC熱敏電(dian)阻的電(dian)壓與向微機內(nei)的ADC供給的電壓相同(tong)，并且(qie)ADC的輸(shu)入范圍為0V~3V。如果ADC的(de)分辨率為(wei)10位(wei)，則量化單元(LSB: Least Significant Bit) 變為大約3mV。

另外，在與圖(tu)3相(xiang)同(tong)的溫度范圍，即-20℃～+85℃下，能夠得到的(de)單位溫度的(de)電壓變(bian)化(增益)如(ru)圖(tu)4所示。即使在增益最小的溫度范圍的上限和下限，也(ye)可以獲得約10 mV/℃的(de)增益。此時，1LSB相當于約0.3℃。即使安裝在微型計算(suan)機中的10位ADC也可以預(yu)期約0.3℃的溫度分辨(bian)率。當然，在(zai)室溫附(fu)近存在(zai)30mV/℃以(yi)上的增益，因此(ci)1LSB為0.1℃以下(xia)。

圖4. 單位溫度的電壓變化(增益)

使用(yong)配備(bei)有(you)微型計(ji)算機(ji)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(zu)廣(guang)泛(fan)用(yong)于電(dian)子設備溫度(du)檢(jian)測的主要原(yuan)因。

簡單(dan)電路&高精度(du)溫度(du)測定

那么，使用普通貼片(pian)NTC熱(re)敏電阻(zu)和電阻(zu)的溫(wen)度測量精度是(shi)多(duo)少？

再看一下圖3。該圖是使用(yong)電阻(zu)值(zhi)公差±1%的貼片(pian)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(tu)5. 對圖3中Vout誤差溫度進行換(huan)算

結(jie)果顯示，在+60℃下(xia)產生約±1℃的誤差，在+85℃下產生約(yue)±1.5℃的誤差。為了監測(ce)電子(zi)設備內部的溫(wen)度(du)，例如基板溫(wen)度(du)，可(ke)以預期足夠可(ke)靠(kao)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(re)敏(min)電(dian)阻的高性價比也就不言(yan)而喻了。

恭成科技擁有先進的貼(tie)片NTC熱敏電阻(zu)生產工藝平臺，成(cheng)熟、靈活的配方體(ti)系，可根據客戶需求(qiu)快速研發新規(gui)格、高(gao)精度、高(gao)可靠(kao)性的優(you)質產品(pin)，幫助5G時代的電子設備精準監測(ce)溫(wen)度。

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