恭成科技技術部

隨著5G技術在各種(zhong)設備被廣泛應用(yong)，5G時代終(zhong)于真正(zheng)到來。5G區別于(yu)早期(qi)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(gai)和高移(yi)動性下，用戶體驗速率達(da)到100Mbit/s。

3.系統協(xie)同化(hua)(hua)，智能化(hua)(hua)水平提升，表現為多(duo)用戶(hu)，多(duo)點，多(duo)天線，多(duo)攝取(qu)的協(xie)同組網(wang)，以及網(wang)絡間靈(ling)活地自動(dong)調整。

以(yi)上特點都使得5G設備中相關部(bu)件的(de)負載增加，發熱(re)源(yuan)也增加，多個發熱(re)源(yuan)間還會相互影響(xiang)傳熱(re)，以往對單(dan)一發熱(re)源(yuan)采取的(de)措施，可能并(bing)不適用于同(tong)時處理(li)5G電子設備中多個功能熱點的狀態。

基于上述背景，監(jian)測基板(ban)上多個(ge)功能(neng)熱點(dian)的溫度，并根據電子設備的復(fu)雜功能(neng)去控制(zhi)作為發熱源部件性(xing)能(neng)變得尤為重要。

比(bi)如，當(dang)CPU加載很(hen)大的(de)應用程序(xu)時(shi)，初始階(jie)段溫度(du)較(jiao)低(di)以全功(gong)率(lv)運行。若CPU溫度(du)升高，則(ze)性能會降低，且不能超過(guo)閾值溫度(du)控(kong)制。此時(shi)，若(ruo)向(xiang)CPU供電的電源部分的發熱很大，且CPU能(neng)夠接收到來自電源(yuan)部件的發熱，則(ze)CPU的溫度可能急劇上(shang)升。要(yao)同時(shi)考慮(lv)CPU周圍和電源IC周圍(wei)的溫度，就(jiu)有必要更精細地控制每個器件的性能。

在基板上對(dui)器件進行溫(wen)度控制(zhi)的(de)同時，還需注意的(de)是：由(you)于發(fa)熱器件持(chi)續產生(sheng)熱量，可能(neng)需要最終的(de)過熱保護——例如(ru)顯示(shi)警告或切換至關閉狀態(tai)等。

基板(ban)上(shang)需要考慮每個(ge)發熱(re)源和IC、模塊的內部溫度(du)，還需(xu)要考慮彼此的熱(re)交換和放置電子(zi)設備的周圍環境的溫度(du)變(bian)化。只(zhi)有監控發熱(re)源周圍的溫度(du)，才(cai)可(ke)進(jin)行上述提到(dao)的溫度(du)管(guan)理(li)。

貼(tie)片NTC熱敏電(dian)阻因和相(xiang)同(tong)EIA尺寸標準的片(pian)式電(dian)阻、電(dian)容(rong)、電(dian)感等一樣(yang)適(shi)合(he)表(biao)面貼(tie)裝，配置自由度極高(gao)，占用空間小(xiao)，能(neng)以(yi)簡單(dan)的電(dian)路(lu)得到(dao)預期的精度，因(yin)此貼(tie)片(pian)NTC熱敏電阻非常(chang)適(shi)合作為溫度傳(chuan)感器放(fang)在基(ji)板上要測量的位置，來實現對基(ji)板的溫度監控。

圖1. 貼(tie)片NTC熱(re)敏(min)電阻產品圖

同(tong)時貼片NTC熱敏電阻的(de)生產(chan)工藝(yi)成熟，新品(pin)研發周期短，可大量生產(chan)具有不同特(te)性的(de)很(hen)多產(chan)品(pin)，增加相應(ying)的(de)生產(chan)設(she)備就可擴大產(chan)能和實現微型化，從而很(hen)容易(yi)降低(di)成本(ben)。

貼片NTC熱(re)敏電阻的其他魅力

下圖是使(shi)用了貼片(pian)NTC熱(re)敏電(dian)阻的(de)溫(wen)度檢測電(dian)路(lu)的(de)例子。

圖2. 貼片NTC熱敏電阻溫度(du)檢測(ce)電路實例

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

圖3. 分壓(ya)電壓(ya) (Vout) 的溫(wen)度特性(xing)

在較寬的(de)溫(wen)度范圍(wei)內(nei)可以獲得非常大的(de)電(dian)壓(ya)變化，這(zhe)種(zhong)電(dian)壓(ya)變化作為溫(wen)度信息來處理。從而(er)在溫(wen)度超(chao)出(chu)閾值(zhi)時發出(chu)警示(shi)。

值得注意的是，圖2中電壓變化很大，但在(zai)AD轉(zhuan)換(huan)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熱敏電阻是少數不需要放(fang)大器的傳(chuan)感器。

這里考(kao)慮一下ADC的分辨率(lv)。如圖2所示，假設施加至貼片NTC熱敏(min)電阻的電壓與向微機(ji)內(nei)的ADC供(gong)給(gei)的電壓相同(tong)，并(bing)且ADC的輸(shu)入范圍為(wei)0V~3V。如果(guo)ADC的分辨率為10位，則量化單元(yuan)(LSB: Least Significant Bit) 變為(wei)大約(yue)3mV。

另(ling)外，在與圖(tu)3相同(tong)的溫度范(fan)圍，即-20℃～+85℃下，能(neng)夠得(de)到的(de)單位溫度的(de)電壓變化(增益)如(ru)圖4所示。即使在增益最小的溫度范圍的上限和下限，也可(ke)以獲得約10 mV/℃的增益。此時(shi)，1LSB相當于約0.3℃。即使安裝在微型(xing)計算機中的10位(wei)ADC也可以(yi)預期約0.3℃的溫度分(fen)辨率。當然，在室溫附(fu)近存在30mV/℃以(yi)上的增益，因此1LSB為0.1℃以(yi)下。

圖4. 單位溫度的電(dian)壓變(bian)化(增(zeng)益)

使用配備(bei)有微型計(ji)算機(ji)的標(biao)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熱敏電阻廣(guang)泛用于電子設備溫度檢測的主要原(yuan)因。

簡單電路&高(gao)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)的溫度測量精度是多少(shao)？

再看一下圖3。該圖是使用電阻值公差±1%的貼片(pian)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(cha)溫(wen)度進行換算

結果顯(xian)示，在+60℃下產生(sheng)約±1℃的誤差，在+85℃下產生約±1.5℃的(de)誤(wu)差。為了(le)監測(ce)(ce)電子設(she)備內部的(de)溫度，例(li)如基(ji)板(ban)溫度，可(ke)以預期足夠可(ke)靠的(de)溫度測(ce)(ce)量精(jing)度。

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(dian)阻(zu)的高性價比也就不言而(er)喻了。

恭成科技擁有先進的貼片(pian)NTC熱敏電阻生(sheng)產(chan)工藝平臺，成熟、靈活的配方體系，可根據客(ke)戶(hu)需求(qiu)快速研發新(xin)規格、高(gao)精度、高(gao)可靠(kao)性的優質(zhi)產(chan)品(pin)，幫助5G時(shi)代的(de)電子設備精準監(jian)測溫度。

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