恭成科(ke)技(ji)技(ji)術部

隨著5G技術在各種設備被(bei)廣泛應用，5G時代終于真正到來(lai)。5G區別于(yu)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(guang)域覆蓋和高移(yi)動性下，用戶體驗速率達到100Mbit/s。

3.系統協同(tong)化，智能化水平提升，表現為多(duo)用戶，多(duo)點，多(duo)天線(xian)，多(duo)攝取的協同(tong)組(zu)網，以及網絡(luo)間靈活(huo)地自動(dong)調整。

以(yi)上特點都使得5G設備中相(xiang)關部件的負(fu)載增(zeng)加，發熱源(yuan)也增(zeng)加，多個發熱源(yuan)間還會相(xiang)互(hu)影響傳熱，以(yi)往對單一(yi)發熱源(yuan)采取的措施，可能并不適用于(yu)同時處(chu)理5G電子設備中多個(ge)功能熱點的狀態。

基于上(shang)述背景，監測基板上(shang)多(duo)個功能熱(re)點的(de)溫(wen)度，并根據(ju)電子設備的(de)復(fu)雜功能去控制作為(wei)發(fa)熱(re)源部(bu)件性能變得尤為(wei)重要。

比如，當CPU加載很(hen)大(da)的應用程序(xu)時，初始階段溫度較(jiao)低以全功率運(yun)行。若CPU溫度升高，則性能(neng)會(hui)降低，且不能(neng)超(chao)過閾值(zhi)溫度控制。此時(shi)，若向(xiang)CPU供電(dian)的電(dian)源部分的發熱很大，且CPU能夠接收到來自(zi)電(dian)源部件(jian)的發(fa)熱，則CPU的(de)溫度可(ke)能急劇上升。要同時考(kao)慮(lv)CPU周圍和電源IC周圍(wei)的溫度，就有必(bi)要更精(jing)細地(di)控(kong)制(zhi)每個(ge)器件的性(xing)能。

在(zai)基板上對(dui)器件進(jin)行溫度控(kong)制的(de)同時，還需注(zhu)意(yi)的(de)是：由于發熱(re)器件持(chi)續產生(sheng)熱(re)量(liang)，可能(neng)需要最(zui)終的(de)過(guo)熱(re)保護——例如顯示(shi)警(jing)告或切(qie)換至關閉狀態等。

基(ji)板上(shang)需要考慮每個發熱源和IC、模塊的(de)內部溫度，還需要考(kao)慮彼此的(de)熱(re)交(jiao)換(huan)和放置電子設備的(de)周(zhou)圍環境的(de)溫度變化。只有監控發熱(re)源周(zhou)圍的(de)溫度，才可進行(xing)上述提(ti)到的(de)溫度管理。

貼片NTC熱敏電(dian)阻因和相同EIA尺寸標準的片(pian)式電(dian)阻(zu)、電(dian)容、電(dian)感等一樣適合表(biao)面貼(tie)裝，配置自由(you)度極高，占(zhan)用空間小，能(neng)以簡單的電(dian)路(lu)得(de)到(dao)預(yu)期的精度，因此(ci)貼(tie)片(pian)NTC熱敏電阻非常(chang)適合作為溫度傳感器(qi)放在基(ji)板(ban)上(shang)要測量的位置，來實(shi)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(tie)片(pian)NTC熱敏電阻的生產工(gong)藝成熟，新品研發周期短，可(ke)大量生產具有不同(tong)特(te)性的很多產品，增加相應的生產設備就可(ke)擴大產能和實(shi)現微型化(hua)，從而很容易降低成本。

貼片NTC熱敏電阻的其他魅(mei)力

下圖是使用了貼(tie)片NTC熱敏電(dian)阻(zu)的(de)溫(wen)度(du)檢測電(dian)路(lu)的(de)例子。

圖2. 貼片NTC熱(re)敏電(dian)(dian)阻溫度(du)檢測電(dian)(dian)路(lu)實例

將貼片NTC熱敏電阻和貼(tie)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如圖(tu)3所(suo)示。

圖3. 分壓(ya)(ya)電(dian)壓(ya)(ya) (Vout) 的(de)溫度特性(xing)

在較寬的溫(wen)度范圍(wei)內可以獲得非常大的電壓變化(hua)，這(zhe)種電壓變化(hua)作為溫(wen)度信息來處理。從而在溫(wen)度超(chao)出閾(yu)值時發出警示。

值得注(zhu)意的(de)是，圖2中電壓變化很大，但在AD轉(zhuan)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。而貼片NTC熱敏(min)電阻是(shi)少數(shu)不需要放大器(qi)的傳感器(qi)。

這里考(kao)慮(lv)一下ADC的分(fen)辨率(lv)。如圖2所示，假設施加至貼片NTC熱敏電阻(zu)的電壓與向微(wei)機內的ADC供給的(de)電壓相同，并且ADC的輸入范(fan)圍為0V~3V。如果ADC的(de)分(fen)辨(bian)率為10位(wei)，則量化(hua)單元(LSB: Least Significant Bit) 變(bian)為大約3mV。

另外，在與圖3相同的溫度(du)范圍，即-20℃～+85℃下，能夠(gou)得到的(de)單位(wei)溫度的(de)電壓變化(增益)如圖4所示。即使在增益最小的溫度范圍(wei)的上限和下限，也可以獲(huo)得(de)約10 mV/℃的(de)增(zeng)益(yi)。此時，1LSB相當(dang)于約0.3℃。即使安裝(zhuang)在微(wei)型計算機中的10位(wei)ADC也(ye)可以預期約(yue)0.3℃的溫(wen)度分辨率。當然，在室溫(wen)附近存在30mV/℃以上的增(zeng)益，因此1LSB為0.1℃以下。

圖4. 單位溫度的(de)電(dian)壓變化(增益)

使用配備有(you)微型(xing)計算機的標準(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(pian)NTC熱敏電阻廣泛用于電子(zi)設備溫度檢測的主要原因。

簡單電路&高精度(du)溫度(du)測定

那么，使用普通貼片NTC熱敏電阻(zu)和電阻(zu)的溫度測量精度是(shi)多少(shao)？

再看一下(xia)圖(tu)3。該圖是使用電阻值公差(cha)±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5. 對(dui)圖3中Vout誤差溫(wen)度(du)進行(xing)換算

結(jie)果顯示(shi)，在+60℃下(xia)產生約±1℃的誤差，在(zai)+85℃下產生約±1.5℃的誤差。為了監(jian)測電子設備(bei)內部的溫(wen)度(du)(du)，例如(ru)基(ji)板(ban)溫(wen)度(du)(du)，可以預期足夠(gou)可靠的溫(wen)度(du)(du)測量精度(du)(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(zu)的高性價比也就(jiu)不言而喻了。

恭成科技擁有先進的貼片NTC熱敏電阻生(sheng)產(chan)工藝平臺，成熟、靈活的(de)配方(fang)體系，可根據客(ke)戶需(xu)求快速研發新規格(ge)、高精度、高可靠性的(de)優質產(chan)品，幫助5G時代的電(dian)子(zi)設(she)備精準(zhun)監測溫度。

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