恭(gong)成科技(ji)技(ji)術部

隨(sui)著5G技術在各種設備被廣泛應用(yong)，5G時代(dai)終于真正(zheng)到來。5G區別(bie)于早期的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.連續廣域覆蓋和高移(yi)動性下(xia)，用戶體驗速率達到100Mbit/s。

3.系統協同化，智(zhi)能化水平提升，表現為(wei)多(duo)用(yong)戶，多(duo)點，多(duo)天線，多(duo)攝取的(de)協同組網，以及網絡(luo)間靈(ling)活地(di)自(zi)動調整。

以上特(te)點都使得5G設備(bei)中相(xiang)關(guan)部件(jian)的(de)負載(zai)增(zeng)加，發(fa)(fa)(fa)熱(re)(re)源也(ye)增(zeng)加，多(duo)個發(fa)(fa)(fa)熱(re)(re)源間還會相(xiang)互影響傳熱(re)(re)，以往對單(dan)一(yi)發(fa)(fa)(fa)熱(re)(re)源采(cai)取的(de)措施，可能并不適用于(yu)同時(shi)處(chu)理5G電(dian)子設備(bei)中多個功能熱點的狀(zhuang)態(tai)。

基(ji)于上(shang)(shang)述背景，監測基(ji)板上(shang)(shang)多個功能熱點的(de)溫(wen)度(du)，并根據電子(zi)設備的(de)復雜功能去(qu)控制作為發熱源部件性能變得尤(you)為重(zhong)要(yao)。

比如，當CPU加載很大的應用程序時，初始(shi)階(jie)段溫度較低(di)以全(quan)功率運行。若(ruo)CPU溫(wen)度升高，則性能(neng)會降低，且不能(neng)超過(guo)閾值溫(wen)度控(kong)制。此時，若向CPU供電的電源部分的發熱很大(da)，且CPU能夠(gou)接(jie)收到(dao)來自(zi)電(dian)源部件的(de)發熱(re)，則CPU的溫度可能(neng)急劇上升。要同時考慮CPU周圍和電源IC周圍的溫(wen)度，就有必(bi)要更(geng)精細地控制每個器(qi)件的性能。

在基板上對器件進行(xing)溫度控制的(de)同時，還需(xu)注意的(de)是(shi)：由(you)于發熱器件持續產生(sheng)熱量(liang)，可能需(xu)要(yao)最終的(de)過熱保護(hu)——例(li)如顯示警告或切(qie)換至關閉狀(zhuang)態等(deng)。

基板上需要考慮每個發熱(re)源(yuan)和IC、模塊的內部溫(wen)度，還需要(yao)考慮(lv)彼此(ci)的熱(re)交(jiao)換和放置電子設備的周圍(wei)環境的溫(wen)度變化。只有(you)監控(kong)發(fa)熱(re)源周圍(wei)的溫(wen)度，才可進行上述提到的溫(wen)度管理(li)。

貼片NTC熱敏(min)電阻因和相同EIA尺寸標(biao)準的(de)片(pian)式電阻(zu)、電容、電感等一樣(yang)適合表(biao)面(mian)貼(tie)裝，配(pei)置(zhi)自由度極(ji)高，占用空間小，能以(yi)簡單的(de)電路得到(dao)預期的(de)精(jing)度，因此貼(tie)片(pian)NTC熱敏電阻非常適合(he)作(zuo)為(wei)溫度(du)(du)傳感器放在(zai)基板上要(yao)測量的(de)位置，來實現對基板的(de)溫度(du)(du)監控。

圖(tu)1. 貼片(pian)NTC熱敏電阻產品圖

同時(shi)貼(tie)片NTC熱敏(min)電阻的(de)生(sheng)產(chan)(chan)工藝成熟，新品研發周(zhou)期短，可(ke)大量(liang)生(sheng)產(chan)(chan)具有(you)不同特性的(de)很(hen)多產(chan)(chan)品，增(zeng)加(jia)相應的(de)生(sheng)產(chan)(chan)設備就可(ke)擴大產(chan)(chan)能和實現微型化，從而很(hen)容易降低成本。

貼片NTC熱敏電阻的其他(ta)魅力(li)

下(xia)圖(tu)是使用了貼片NTC熱(re)敏(min)電阻(zu)的溫度檢(jian)測電路(lu)的例子。

圖(tu)2. 貼(tie)片NTC熱(re)敏電(dian)(dian)阻(zu)溫度(du)檢測電(dian)(dian)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(tie)片NTC熱敏電阻的溫度的關系如(ru)圖3所示。

圖3. 分壓電壓 (Vout) 的溫度特(te)性

在較寬的溫度范圍內可以獲得非常大的電壓(ya)變化(hua)，這種電壓(ya)變化(hua)作為溫度信息來(lai)處理。從而在溫度超出閾值時發(fa)出警示。

值得注(zhu)意的是，圖2中(zhong)電壓變化很大，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。而貼片NTC熱敏(min)電阻是少數不需要放大器(qi)的傳感器(qi)。

這(zhe)里考慮(lv)一下ADC的分辨率(lv)。如圖2所示，假設施加至貼片(pian)NTC熱敏電阻的(de)電壓與向(xiang)微(wei)機內的(de)ADC供給的電壓相同，并且ADC的輸入范圍為0V~3V。如果ADC的(de)分辨率為(wei)10位(wei)，則量(liang)化(hua)單元(LSB: Least Significant Bit) 變為大約3mV。

另(ling)外，在與圖3相同的溫度范圍，即-20℃～+85℃下，能夠得(de)到的單(dan)位(wei)溫度的電壓變化(hua)(增益)如圖4所示(shi)。即使在(zai)增益最小的溫(wen)度范圍(wei)的上(shang)限(xian)和下限(xian)，也可以獲得(de)約10 mV/℃的增(zeng)益(yi)。此時，1LSB相當于約0.3℃。即(ji)使(shi)安裝在微型計算機中的10位ADC也可(ke)以(yi)預期(qi)約0.3℃的溫度(du)分辨率。當然，在室溫附近(jin)存在30mV/℃以(yi)上的增益，因此1LSB為0.1℃以下(xia)。

圖4. 單位(wei)溫度的電(dian)壓變化(增益(yi))

使用配(pei)備有微型計算機(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(min)電阻廣泛用(yong)于電子設(she)備(bei)溫度檢測(ce)的主要原(yuan)因。

簡單電路&高精度溫度測定

那么，使用普通貼片NTC熱敏電阻(zu)和(he)電阻(zu)的溫(wen)度測量精度是(shi)多(duo)少？

再看一下(xia)圖3。該圖(tu)是使用(yong)電阻值(zhi)公差(cha)±1%的貼片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(shi)。

圖5. 對圖(tu)3中Vout誤差(cha)溫度進行換算

結果顯示(shi)，在+60℃下產生約±1℃的誤差，在+85℃下產(chan)生約±1.5℃的(de)誤(wu)差。為了(le)監測電子設備(bei)內部的(de)溫度(du)(du)，例如基板溫度(du)(du)，可以預(yu)期足(zu)夠(gou)可靠的(de)溫度(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(jia)比也就不言而喻了。

恭成科技擁有先進的貼片NTC熱敏電阻(zu)生產(chan)工(gong)藝平臺，成熟、靈活的(de)配方體系，可根據客(ke)戶需求快速研發新(xin)規(gui)格、高精度、高可靠性的(de)優質產(chan)品(pin)，幫助5G時(shi)代的電子設備精準監測溫(wen)度。

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