恭成科(ke)技技術(shu)部(bu)

隨著5G技(ji)術在各種設備被廣泛應用，5G時代終于真正到來。5G區別于早期(qi)的2G、3G和4G移動通信的關(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(lian)續廣域覆蓋和高(gao)移動性下，用戶體(ti)驗速(su)率達到(dao)100Mbit/s。

3.系統協(xie)同化(hua)，智能化(hua)水平提升(sheng)，表現(xian)為多用戶，多點，多天(tian)線，多攝取的協(xie)同組網(wang)，以及(ji)網(wang)絡間靈活地自動調整。

以上特(te)點都使得5G設備中相關部件的負(fu)載增(zeng)加，發(fa)(fa)熱(re)源也增(zeng)加，多(duo)個發(fa)(fa)熱(re)源間還會相互影響傳(chuan)熱(re)，以(yi)往對單一(yi)發(fa)(fa)熱(re)源采取的措施，可能并不適用于同時處理5G電子設備(bei)中(zhong)多個功能熱點的狀態。

基于上述背景，監(jian)測(ce)基板上多個(ge)功能熱點(dian)的(de)溫(wen)度(du)，并根據電子(zi)設備(bei)的(de)復雜功能去控(kong)制作為發熱源部件(jian)性能變得尤為重要(yao)。

比如，當CPU加(jia)載很(hen)大的應用程(cheng)序時，初始階段(duan)溫度較低以全(quan)功率(lv)運行。若CPU溫度(du)升(sheng)高，則性(xing)能會降(jiang)低，且不能超過閾(yu)值溫度(du)控制(zhi)。此(ci)時，若向CPU供電的電源部分(fen)的發熱很(hen)大，且CPU能夠接收到來自(zi)電(dian)源(yuan)部件的發熱，則CPU的溫度可能急劇上升。要同時考慮CPU周圍和電源IC周圍的溫度，就有必(bi)要更(geng)精細(xi)地控制每(mei)個器件的性能。

在基板(ban)上對(dui)器件(jian)進行溫度控制的(de)同時(shi)，還需注意的(de)是：由于發熱(re)器件(jian)持(chi)續產生熱(re)量，可能需要最(zui)終(zhong)的(de)過(guo)熱(re)保(bao)護——例如(ru)顯(xian)示警告或切換至關閉(bi)狀(zhuang)態等。

基板上需要考慮每個發熱源和IC、模塊的(de)內部溫度(du)(du)，還(huan)需要(yao)考慮(lv)彼此的(de)熱(re)交換和放置電子設備的(de)周圍環境(jing)的(de)溫度(du)(du)變化。只有監控(kong)發熱(re)源(yuan)周圍的(de)溫度(du)(du)，才可(ke)進行上述提到的(de)溫度(du)(du)管理(li)。

貼片NTC熱(re)敏電阻因和相(xiang)同EIA尺寸標(biao)準的片(pian)(pian)式電(dian)(dian)阻(zu)、電(dian)(dian)容、電(dian)(dian)感(gan)等(deng)一樣適合(he)表面(mian)貼(tie)裝，配置自由度(du)極高，占(zhan)用空間小，能以簡(jian)單(dan)的電(dian)(dian)路得到預期的精度(du)，因(yin)此貼(tie)片(pian)(pian)NTC熱敏電阻非常適(shi)合作為溫度傳感器放(fang)在基板(ban)上要測量的位置，來實現對基板(ban)的溫度監(jian)控。

圖1. 貼片NTC熱敏電阻(zu)產品圖

同時貼片NTC熱敏電阻的生產(chan)(chan)工(gong)藝成熟(shu)，新(xin)品研發周期短(duan)，可大(da)量生產(chan)(chan)具有不同特性的很多產(chan)(chan)品，增加(jia)相應的生產(chan)(chan)設備就(jiu)可擴(kuo)大(da)產(chan)(chan)能和實現(xian)微型化，從(cong)而很容易降低成本(ben)。

貼片(pian)NTC熱敏電阻的其(qi)他魅(mei)力

下圖是使用了貼片NTC熱敏電阻(zu)的溫度(du)檢測(ce)電路(lu)的例子。

圖2. 貼片NTC熱(re)敏(min)電阻溫度檢測電路實例

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(pian)NTC熱敏電阻的溫度的關系(xi)如圖3所示(shi)。

圖3. 分(fen)壓電壓 (Vout) 的溫度特性

在較寬的溫(wen)度(du)范圍內可以(yi)獲得非常(chang)大的電壓變化，這種(zhong)電壓變化作為溫(wen)度(du)信(xin)息來處理。從(cong)而在溫(wen)度(du)超出(chu)(chu)閾值時發出(chu)(chu)警示(shi)。

值得注意的是，圖2中電(dian)壓變(bian)化(hua)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(pian)NTC熱敏電阻是少數不需要放大器(qi)的傳感(gan)器(qi)。

這里考慮一下ADC的分辨率。如圖2所示，假設施加至貼片NTC熱敏電(dian)阻的電(dian)壓(ya)與(yu)向微(wei)機(ji)內(nei)的ADC供(gong)給(gei)的(de)電(dian)壓相同(tong)，并且ADC的輸入(ru)范圍為0V~3V。如果(guo)ADC的分辨率為10位，則(ze)量(liang)化單元(LSB: Least Significant Bit) 變(bian)為大約(yue)3mV。

另(ling)外，在與圖3相(xiang)同的溫度范(fan)圍，即-20℃～+85℃下，能夠得到(dao)的(de)單(dan)位(wei)溫度的(de)電壓變化(增(zeng)益(yi))如(ru)圖(tu)4所示。即使在增益(yi)最小的(de)溫度范圍的(de)上限和下限，也(ye)可以獲得約(yue)10 mV/℃的增益。此時，1LSB相當于約0.3℃。即(ji)使安(an)裝在(zai)微型計(ji)算機中的10位ADC也(ye)可以預期(qi)約0.3℃的溫度分辨率。當然，在室(shi)溫附近(jin)存在30mV/℃以上的增益，因(yin)此1LSB為0.1℃以下(xia)。

圖4. 單位(wei)溫(wen)度的電壓(ya)變化(增(zeng)益)

使(shi)用配備(bei)有微型計算機的標準ADC，可以通過簡單的電路輕松形成溫度檢測電路。這是貼(tie)片NTC熱(re)敏電(dian)阻廣泛用于電(dian)子設備溫(wen)度檢測的主(zhu)要原因(yin)。

簡單電路&高精(jing)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(de)溫度(du)測量精度(du)是多少？

再看一下圖3。該圖是使用電阻(zu)值公差±1%的貼(tie)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(tu)3中Vout誤差溫度進行換算

結(jie)果顯示，在(zai)+60℃下產生約±1℃的誤差，在+85℃下產生約±1.5℃的(de)誤差。為了(le)監測(ce)電子設備內部的(de)溫度(du)，例如基板溫度(du)，可以預期(qi)足夠(gou)可靠的(de)溫度(du)測(ce)量精度(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(dian)阻(zu)的高性價比(bi)也就不言(yan)而喻了。

恭成科技擁有先進的貼片NTC熱敏(min)電阻生產(chan)(chan)工藝平臺，成熟(shu)、靈活的(de)配(pei)方體(ti)系，可根據客戶需求快速研發新規格、高(gao)精度、高(gao)可靠(kao)性的(de)優質(zhi)產(chan)(chan)品(pin)，幫(bang)助(zhu)5G時(shi)代的電子設(she)備精準監測(ce)溫度(du)。

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