恭成科技(ji)技(ji)術部

隨(sui)著5G技術(shu)在各種設備(bei)被廣泛應用，5G時代終(zhong)于真正到來。5G區別(bie)于早期的2G、3G和4G移動通(tong)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.連續廣域覆蓋和高移(yi)動性下，用(yong)戶(hu)體驗速率達到100Mbit/s。

3.系(xi)統協(xie)同化，智能化水平提升，表現為多(duo)(duo)用(yong)戶，多(duo)(duo)點，多(duo)(duo)天線，多(duo)(duo)攝取(qu)的協(xie)同組網，以及網絡間靈活地自動調整。

以上特點都使得(de)5G設備中相關部件的負載增(zeng)加，發(fa)熱源也(ye)增(zeng)加，多個發(fa)熱源間還會相互影響(xiang)傳熱，以(yi)往對單一發(fa)熱源采取(qu)的措施，可(ke)能并(bing)不適用于同時處理5G電子設備中(zhong)多個功能熱點的狀態。

基于上述背景(jing)，監測基板上多個功能(neng)(neng)熱(re)點的(de)(de)溫度，并根據(ju)電子設備的(de)(de)復雜功能(neng)(neng)去控制作為發(fa)熱(re)源(yuan)部件性能(neng)(neng)變得尤(you)為重要。

比如，當CPU加載(zai)很大的應用程序(xu)時，初始階段溫度較低(di)以全功率運行。若CPU溫度升高，則性能會降(jiang)低，且不(bu)能超過閾值溫度控(kong)制。此時，若向CPU供電的電源部分(fen)的發熱很大(da)，且CPU能夠接收到來自電源部(bu)件(jian)的發(fa)熱，則CPU的溫度可(ke)能急劇(ju)上升(sheng)。要(yao)同(tong)時考(kao)慮CPU周圍和電源IC周圍的(de)溫(wen)度，就(jiu)有必(bi)要更(geng)精(jing)細地(di)控制每(mei)個器件的(de)性能(neng)。

在基板上對(dui)器(qi)件(jian)進行溫度控制的(de)同時(shi)，還需(xu)注意的(de)是：由于發(fa)熱器(qi)件(jian)持續產生熱量(liang)，可能需(xu)要最終的(de)過熱保護——例如顯(xian)示警告或切換至關閉狀(zhuang)態(tai)等。

基板上需要考慮每個發熱(re)源和IC、模(mo)塊的(de)(de)內部(bu)溫(wen)度，還需(xu)要考(kao)慮彼此的(de)(de)熱交(jiao)換(huan)和放置(zhi)電子設備的(de)(de)周圍(wei)環境的(de)(de)溫(wen)度變(bian)化。只有監(jian)控(kong)發熱源(yuan)周圍(wei)的(de)(de)溫(wen)度，才可(ke)進行上述(shu)提到的(de)(de)溫(wen)度管理(li)。

貼片NTC熱敏電阻因和相同EIA尺寸標準(zhun)的(de)片式電(dian)阻、電(dian)容(rong)、電(dian)感等一(yi)樣(yang)適合表面貼裝(zhuang)，配置(zhi)自由度極(ji)高，占用空間(jian)小，能(neng)以(yi)簡單的(de)電(dian)路(lu)得(de)到預期的(de)精度，因此貼片NTC熱敏電阻非常適合作為溫度傳感(gan)器放在基板上要測量的位置，來實現對基板的溫度監控。

圖1. 貼片NTC熱敏電(dian)阻產品圖

同時貼片NTC熱敏電阻(zu)的生(sheng)產工藝成熟，新品(pin)研(yan)發周期短(duan)，可(ke)大(da)量生(sheng)產具有不同特(te)性的很多產品(pin)，增加相應的生(sheng)產設備就可(ke)擴(kuo)大(da)產能和實現微型化(hua)，從而(er)很容易降低成本。

貼片NTC熱敏(min)電阻的其他魅力

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

圖2. 貼片NTC熱敏電阻溫(wen)度(du)檢測電路實例

將貼片(pian)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如(ru)圖3所示(shi)。

圖3. 分壓(ya)電壓(ya) (Vout) 的(de)溫度特(te)性

在(zai)較寬(kuan)的(de)溫(wen)度范圍內(nei)可以(yi)獲(huo)得非常大的(de)電壓變化(hua)，這(zhe)種電壓變化(hua)作為溫(wen)度信息來處理(li)。從(cong)而在(zai)溫(wen)度超出閾值(zhi)時發(fa)出警(jing)示。

值得注意的是(shi)，圖2中電壓(ya)變化(hua)很大，但在(zai)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熱敏電(dian)阻是少(shao)數不需要放(fang)大器的(de)傳感器。

這(zhe)里考慮一(yi)下ADC的分辨率。如(ru)圖2所示，假設施加至貼片NTC熱敏電阻的電壓與向微機內的ADC供給的電壓(ya)相同(tong)，并且ADC的輸(shu)入范(fan)圍為0V~3V。如(ru)果ADC的分辨率為10位，則量化單元(LSB: Least Significant Bit) 變為(wei)大約(yue)3mV。

另外，在與圖3相同的溫度范圍，即-20℃～+85℃下，能夠(gou)得到的(de)(de)單(dan)位溫度(du)的(de)(de)電壓變化(hua)(增益(yi))如圖4所示(shi)。即使在增(zeng)益最小(xiao)的(de)溫(wen)度(du)范圍的(de)上限(xian)和(he)下限(xian)，也可以獲得約(yue)10 mV/℃的增益(yi)。此時(shi)，1LSB相當于(yu)約0.3℃。即使安裝(zhuang)在微型計算機中(zhong)的10位ADC也可以預期(qi)約0.3℃的溫(wen)度分辨率。當然，在(zai)室溫(wen)附近(jin)存在(zai)30mV/℃以上的增益，因(yin)此1LSB為0.1℃以(yi)下。

圖4. 單位溫度的電壓變化(增益)

使(shi)用(yong)配(pei)備有(you)微(wei)型計算(suan)機(ji)的(de)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(min)電阻廣泛用(yong)于(yu)電子設備溫度檢測的(de)主要原(yuan)因(yin)。

簡單(dan)電路&高精度溫度測定

那么，使用普通貼片NTC熱敏電阻和電阻的溫度(du)測量精度(du)是多(duo)少？

再看一下(xia)圖3。該圖(tu)是(shi)使用電阻值(zhi)公(gong)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5. 對圖(tu)3中Vout誤差溫度進行換(huan)算

結(jie)果顯示，在+60℃下產生約±1℃的誤差，在+85℃下產生(sheng)約±1.5℃的誤差。為了監測(ce)電子設備內(nei)部的溫度(du)(du)，例(li)如基板(ban)溫度(du)(du)，可以預期足夠可靠的溫度(du)(du)測(ce)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(min)電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(re)敏電阻生產工(gong)藝平臺，成熟(shu)、靈(ling)活的配(pei)方體(ti)系，可根據客戶需求快速研發(fa)新(xin)規格、高精度(du)、高可靠性(xing)的優(you)質產品(pin)，幫助5G時代的電子設備(bei)精準監測(ce)溫(wen)度。

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