恭(gong)成科(ke)技(ji)技(ji)術部

隨著5G技(ji)術在各種設(she)備(bei)被(bei)廣泛應用，5G時代終于(yu)真正到(dao)來。5G區別于(yu)早(zao)期的2G、3G和4G移動通信(xin)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(lian)續廣(guang)域覆蓋和高移動(dong)性(xing)下，用戶體驗速率(lv)達到100Mbit/s。

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

以上特(te)點(dian)都使得5G設備中(zhong)相關部(bu)件的(de)負載增加，發(fa)熱(re)源也增加，多個發(fa)熱(re)源間還會相互影響傳熱(re)，以往對單一發(fa)熱(re)源采取(qu)的(de)措施，可能(neng)并不適用于同時處理5G電子設備中多(duo)個功能熱點的狀(zhuang)態(tai)。

基于上(shang)述(shu)背景，監測基板上(shang)多個功能(neng)(neng)熱(re)點的溫度(du)，并根(gen)據電子設(she)備(bei)的復雜(za)功能(neng)(neng)去(qu)控制作(zuo)為發熱(re)源(yuan)部件(jian)性(xing)能(neng)(neng)變(bian)得(de)尤(you)為重要。

比如，當CPU加(jia)載很大的(de)應用程序時，初(chu)始(shi)階段溫度(du)較低以全(quan)功率運行。若CPU溫(wen)度(du)升(sheng)高，則性(xing)能會(hui)降低，且不能超過閾值溫(wen)度(du)控制。此時(shi)，若向(xiang)CPU供(gong)電的(de)電源部分的(de)發熱很大，且CPU能(neng)夠接收(shou)到來自電源(yuan)部件的發熱，則CPU的溫度可能急劇上(shang)升。要同時(shi)考(kao)慮CPU周圍和電源IC周圍的溫度(du)，就有必(bi)要更精細地(di)控制每個器件的性能。

在基板上(shang)對器(qi)件(jian)進行溫度控制的(de)同時，還需注意的(de)是：由于發(fa)熱器(qi)件(jian)持(chi)續產生(sheng)熱量(liang)，可能(neng)需要最終的(de)過熱保(bao)護——例如(ru)顯示(shi)警(jing)告或切(qie)換(huan)至關閉狀態(tai)等。

基板上需要考慮每(mei)個發(fa)熱(re)源和IC、模塊的(de)(de)內部(bu)溫度(du)，還(huan)需要(yao)考慮彼此的(de)(de)熱交換和放置(zhi)電子設備的(de)(de)周(zhou)圍環境的(de)(de)溫度(du)變化。只有監控發熱源周(zhou)圍的(de)(de)溫度(du)，才可進行上述(shu)提(ti)到的(de)(de)溫度(du)管理。

貼片(pian)NTC熱(re)敏電阻因和相同EIA尺寸標準的(de)片(pian)式電(dian)阻、電(dian)容(rong)、電(dian)感等一樣適(shi)合表面貼裝，配置自由度極高，占用空間小(xiao)，能以(yi)簡單(dan)的(de)電(dian)路得到預期的(de)精(jing)度，因(yin)此(ci)貼片(pian)NTC熱敏(min)電(dian)阻非常(chang)適合作為(wei)溫(wen)度傳感器放(fang)在基板上要測量(liang)的位(wei)置(zhi)，來實現對基板的溫(wen)度監控(kong)。

圖(tu)1. 貼(tie)片NTC熱敏電阻(zu)產品圖

同時貼片NTC熱敏(min)電阻的生(sheng)產(chan)(chan)(chan)工藝成熟，新品研發周(zhou)期短，可大量生(sheng)產(chan)(chan)(chan)具有不同特性的很多(duo)產(chan)(chan)(chan)品，增加相(xiang)應的生(sheng)產(chan)(chan)(chan)設備就可擴大產(chan)(chan)(chan)能(neng)和實現微型化，從而很容易(yi)降(jiang)低成本。

貼片NTC熱(re)敏電阻的其(qi)他魅力

下圖(tu)是(shi)使(shi)用了貼片NTC熱敏電阻的溫(wen)度檢測(ce)電路(lu)的例子。

圖2. 貼片NTC熱敏電阻溫(wen)度(du)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) 的溫度特性

在較寬(kuan)的溫度范圍(wei)內可以獲(huo)得(de)非(fei)常(chang)大的電壓變化，這種電壓變化作為溫度信息來處(chu)理。從而在溫度超出(chu)閾值(zhi)時發出(chu)警示。

值得(de)注意的(de)是，圖2中電壓變化很(hen)大，但(dan)在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(tie)片(pian)NTC熱敏電阻是少(shao)數不需要放大(da)器(qi)的傳感器(qi)。

這里考(kao)慮一下ADC的(de)分辨率。如圖2所示，假設施加至貼片NTC熱敏(min)電(dian)阻的電(dian)壓(ya)與向微機內的ADC供給的(de)電(dian)壓(ya)相同，并且ADC的輸入(ru)范圍為0V~3V。如果ADC的分辨率為(wei)10位，則(ze)量化單元(LSB: Least Significant Bit) 變為(wei)大(da)約3mV。

另外，在(zai)與圖3相(xiang)同的溫度范圍，即-20℃～+85℃下，能夠得到的單位(wei)溫度的電壓變(bian)化(hua)(增(zeng)益)如圖4所示。即(ji)使在增益最小的溫度范圍(wei)的上限(xian)和下限(xian)，也可以獲得約10 mV/℃的增益。此(ci)時，1LSB相(xiang)當于(yu)約0.3℃。即使安(an)裝在微型計算機中的10位ADC也可(ke)以預(yu)期約0.3℃的(de)溫度(du)分辨率(lv)。當(dang)然，在(zai)室溫附近存在(zai)30mV/℃以上的增益，因此1LSB為0.1℃以(yi)下。

圖4. 單位溫度的電(dian)壓變化(增益)

使(shi)用配備有微(wei)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。這是貼片NTC熱敏電阻廣(guang)泛用于電子(zi)設備溫度檢測的主要原因(yin)。

簡(jian)單電路&高精度溫度測定

那么，使用普通貼片NTC熱敏電阻和電阻的(de)溫度測量(liang)精度是多少？

再看一下圖(tu)3。該圖是使用電阻值公差±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誤差溫度進行換算

結(jie)果顯示，在+60℃下(xia)產生約(yue)±1℃的誤差，在(zai)+85℃下產生約±1.5℃的誤差。為了監(jian)測(ce)電子設(she)備內部的溫(wen)度，例如基板(ban)溫(wen)度，可以預期(qi)足(zu)夠可靠的溫(wen)度測(ce)量精度。

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(pian)NTC熱(re)敏電(dian)阻的高性價比也就不言而(er)喻了。

恭成科技擁有先進的貼片NTC熱敏電阻生產工藝(yi)平臺，成(cheng)熟、靈活的配(pei)方體系(xi)，可(ke)根據客戶需(xu)求快(kuai)速研發新規格、高(gao)精度、高(gao)可(ke)靠性的優質產品，幫助(zhu)5G時代的電子設(she)備精準監測溫度。

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