恭(gong)成(cheng)科技(ji)技(ji)術部(bu)

隨著5G技術(shu)在各種設(she)備被廣泛應用，5G時代終于真正到(dao)來。5G區(qu)別于(yu)早期(qi)的2G、3G和4G移動通信(xin)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(lian)續(xu)廣(guang)域覆蓋(gai)和高(gao)移動性下，用戶體驗速率達(da)到100Mbit/s。

3.系統協同化，智能化水平提(ti)升，表現為多用戶，多點，多天線，多攝取的協同組網(wang)，以(yi)及網(wang)絡間(jian)靈活地自動(dong)調整。

以上特點(dian)都使得5G設備中相關(guan)部件(jian)的(de)負(fu)載(zai)增(zeng)加(jia)，發熱(re)(re)源(yuan)也增(zeng)加(jia)，多(duo)個發熱(re)(re)源(yuan)間還會相互影響傳熱(re)(re)，以往對單一發熱(re)(re)源(yuan)采取的(de)措施，可能并不適用于(yu)同時處理5G電子設備中多(duo)個功能(neng)熱點的狀態。

基于上述背景(jing)，監測(ce)基板上多個功(gong)能熱(re)點(dian)的溫度，并根據(ju)電子設(she)備的復(fu)雜功(gong)能去控制作(zuo)為發(fa)熱(re)源部件性(xing)能變得尤為重要(yao)。

比如，當CPU加載很(hen)大的應(ying)用程序時，初始階段溫(wen)度較低以全功率運行。若CPU溫(wen)度(du)升(sheng)高，則性能(neng)會降(jiang)低，且不能(neng)超過閾值溫(wen)度(du)控制。此(ci)時，若向CPU供(gong)電的電源部分(fen)的發熱很大，且(qie)CPU能夠(gou)接收到來(lai)自(zi)電源部(bu)件(jian)的發熱，則CPU的溫度可(ke)能急劇(ju)上升。要同(tong)時(shi)考慮CPU周(zhou)圍和電源IC周圍的溫度，就(jiu)有必要更(geng)精細地控制每(mei)個器件的性能(neng)。

在基板上(shang)對器件(jian)進行溫度控制(zhi)的(de)(de)同時，還需注意(yi)的(de)(de)是：由(you)于發熱(re)器件(jian)持續產生熱(re)量，可能需要最終的(de)(de)過(guo)熱(re)保護——例如(ru)顯示警告或切換至關閉(bi)狀態等。

基板上(shang)需(xu)要考慮每個發熱源和(he)IC、模塊的(de)(de)內部溫度(du)，還需要(yao)考慮彼此(ci)的(de)(de)熱交換和放置電子設備的(de)(de)周圍環境的(de)(de)溫度(du)變化。只(zhi)有監(jian)控發熱源周圍的(de)(de)溫度(du)，才(cai)可進行上(shang)述提到的(de)(de)溫度(du)管(guan)理。

貼(tie)片NTC熱敏(min)電阻因和相同EIA尺寸標準的(de)片(pian)式電(dian)(dian)阻、電(dian)(dian)容、電(dian)(dian)感等一樣適合表面(mian)貼裝，配置(zhi)自由度極高，占用空(kong)間小，能以簡單的(de)電(dian)(dian)路得到(dao)預期的(de)精度，因此貼片(pian)NTC熱(re)敏電阻非常適合(he)作(zuo)為溫度傳感器放(fang)在(zai)基板(ban)上要測量(liang)的位置，來實現(xian)對基板(ban)的溫度監控(kong)。

圖1. 貼片NTC熱敏電阻產品(pin)圖

同時貼(tie)片NTC熱(re)敏電阻的(de)(de)生(sheng)產工藝成熟，新品(pin)研發周(zhou)期(qi)短，可大量生(sheng)產具有不同特性的(de)(de)很多產品(pin)，增加相應的(de)(de)生(sheng)產設備就(jiu)可擴大產能和實(shi)現微(wei)型化，從而很容易降低成本。

貼(tie)片NTC熱敏電阻的(de)其他魅力

下圖是(shi)使(shi)用了貼(tie)片NTC熱敏電阻的溫度(du)檢測電路的例子。

圖2. 貼片(pian)NTC熱敏電(dian)阻溫度檢測(ce)電(dian)路(lu)實例(li)

將貼片NTC熱敏電阻和貼片電阻串聯，施加恒定電壓。這時的分壓與貼片(pian)NTC熱敏電阻的溫度的關系(xi)如圖3所示。

圖3. 分壓(ya)電壓(ya) (Vout) 的溫(wen)度特性

在較(jiao)寬的溫度(du)(du)范圍(wei)內可以獲得(de)非常大的電壓(ya)(ya)變化，這種電壓(ya)(ya)變化作(zuo)為溫度(du)(du)信(xin)息來處(chu)理。從(cong)而在溫度(du)(du)超出閾值時發出警示。

值得注(zhu)意(yi)的是，圖(tu)2中電壓變化很(hen)大，但在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。而貼片(pian)NTC熱敏電阻是少數不(bu)需要放大器的傳(chuan)感(gan)器。

這里考慮一下ADC的分辨率。如圖2所示，假設施加至貼(tie)片(pian)NTC熱敏電(dian)阻的電(dian)壓(ya)與向微機內(nei)的ADC供給的(de)電壓相同，并且ADC的輸入范圍(wei)為(wei)0V~3V。如(ru)果ADC的分辨率為(wei)10位(wei)，則量化單元(LSB: Least Significant Bit) 變為(wei)大(da)約(yue)3mV。

另外，在與(yu)圖3相同的溫度范圍(wei)，即-20℃～+85℃下，能夠得(de)到的(de)單(dan)位溫(wen)度的(de)電(dian)壓變化(hua)(增益)如圖4所(suo)示。即使在增益最小(xiao)的(de)溫(wen)度范(fan)圍(wei)的(de)上限和(he)下限，也可(ke)以獲(huo)得約10 mV/℃的增(zeng)益。此時，1LSB相當于約0.3℃。即使安裝(zhuang)在微型計算機中的10位(wei)ADC也可(ke)以(yi)預(yu)期約(yue)0.3℃的(de)溫度分辨率(lv)。當然，在室溫附近存在30mV/℃以上的(de)增益，因此1LSB為(wei)0.1℃以下。

圖4. 單位溫度(du)的電(dian)壓變(bian)化(增益)

使用配(pei)備有微型計(ji)算(suan)機的(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(tie)片NTC熱(re)敏電(dian)阻廣泛用于(yu)電(dian)子設備溫度檢(jian)測的主(zhu)要(yao)原(yuan)因(yin)。

簡單電路(lu)&高(gao)精(jing)度溫度測定

那么，使用普通貼片NTC熱敏電阻(zu)和電阻(zu)的溫度(du)測量精度(du)是多少？

再看一下圖3。該(gai)圖是(shi)使用電阻值公(gong)差±1%的貼片NTC熱敏電阻和貼片(pian)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3中Vout誤差溫(wen)度進行換算

結(jie)果(guo)顯示，在+60℃下產生約±1℃的誤差，在(zai)+85℃下產生約(yue)±1.5℃的(de)誤(wu)差。為了監測電子設備(bei)內部的(de)溫(wen)度(du)(du)，例如基板溫(wen)度(du)(du)，可以預期足(zu)夠(gou)可靠的(de)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(min)電阻(zu)的(de)高(gao)性(xing)價比(bi)也就(jiu)不言而(er)喻(yu)了(le)。

恭成科技擁有先進的貼(tie)片NTC熱(re)敏電阻(zu)生產工藝平臺，成熟、靈活的配方(fang)體(ti)系，可根據客戶需求(qiu)快速研發新規(gui)格(ge)、高(gao)精度、高(gao)可靠(kao)性(xing)的優質產品，幫助(zhu)5G時(shi)代的(de)電子設備精準(zhun)監測溫度(du)。

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