恭成科技(ji)(ji)技(ji)(ji)術(shu)部

隨著5G技(ji)術在(zai)各種設備被廣泛(fan)應用，5G時代終(zhong)于真正到來。5G區別于(yu)早(zao)期的2G、3G和(he)4G移動通(tong)信的(de)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(fu)蓋和高移動(dong)性下，用戶體驗速率達到100Mbit/s。

3.系(xi)統協同化(hua)，智能化(hua)水平提升，表現為(wei)多用(yong)戶，多點，多天線，多攝(she)取的(de)協同組(zu)網，以及網絡間(jian)靈活地自動調整。

以上特點都(dou)使得5G設備中相關部件的(de)負(fu)載增加，發熱(re)源(yuan)也增加，多個(ge)發熱(re)源(yuan)間還會相互影響傳熱(re)，以往對單一發熱(re)源(yuan)采取的(de)措(cuo)施，可能并不適用(yong)于同時處理5G電子設備中多個功能熱(re)點的(de)狀態。

基于上述背景，監測(ce)基板(ban)上多個功能(neng)熱點的溫(wen)度，并根據電子設備的復雜功能(neng)去控制作為發熱源部件(jian)性能(neng)變得尤為重要。

比如，當(dang)CPU加(jia)載很大的應用程序時，初(chu)始階段(duan)溫度較低以全功(gong)率運行。若CPU溫度升高(gao)，則性能會降(jiang)低，且不能超過閾值溫度控制(zhi)。此時，若向(xiang)CPU供電(dian)的(de)電(dian)源部分的(de)發(fa)熱很(hen)大，且CPU能夠接(jie)收到(dao)來自電(dian)源(yuan)部件的(de)發(fa)熱，則CPU的(de)溫度可能急劇上升。要同時考慮CPU周圍(wei)和(he)電源IC周(zhou)圍(wei)的(de)溫度，就有必(bi)要更精(jing)細(xi)地控制(zhi)每個器件的(de)性能。

在(zai)基板上對器件進行溫度控制(zhi)的同時，還需注意(yi)的是：由(you)于發熱(re)(re)器件持續產生熱(re)(re)量，可能(neng)需要最終的過熱(re)(re)保(bao)護——例如顯示警告或切換至關閉狀(zhuang)態等。

基板上需(xu)要考慮(lv)每個發熱(re)源和IC、模塊(kuai)的(de)內部(bu)溫(wen)(wen)度，還需要考(kao)慮(lv)彼此的(de)熱(re)交換(huan)和放置(zhi)電子設備的(de)周圍(wei)環境的(de)溫(wen)(wen)度變化。只有監控發熱(re)源周圍(wei)的(de)溫(wen)(wen)度，才(cai)可進行上述提到的(de)溫(wen)(wen)度管理。

貼片(pian)NTC熱敏電阻因和相同EIA尺寸標(biao)準(zhun)的片式電(dian)阻、電(dian)容、電(dian)感等一樣(yang)適合表面貼(tie)裝(zhuang)，配置自由度極(ji)高，占用空(kong)間(jian)小(xiao)，能(neng)以簡單的電(dian)路得到預期的精度，因(yin)此貼(tie)片NTC熱敏電阻非常(chang)適合作為(wei)溫度(du)傳感器放在基板上要(yao)測量的位置，來實(shi)現對(dui)基板的溫度(du)監控。

圖1. 貼(tie)片NTC熱(re)敏(min)電阻產品圖

同時貼片NTC熱敏電阻的(de)生(sheng)產工藝(yi)成熟，新品(pin)研發周(zhou)期短，可大量生(sheng)產具有不(bu)同特性的(de)很(hen)多(duo)產品(pin)，增加相應的(de)生(sheng)產設備就(jiu)可擴(kuo)大產能(neng)和實現微型化，從而很(hen)容易降低(di)成本。

貼片NTC熱敏電(dian)阻的(de)其他魅力

下(xia)圖(tu)是使用了(le)貼片NTC熱敏電(dian)阻(zu)的(de)溫度檢(jian)測電(dian)路的(de)例子。

圖2. 貼片NTC熱敏電(dian)阻溫(wen)度(du)檢測電(dian)路實(shi)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(guan)系(xi)如圖3所示。

圖3. 分(fen)壓電壓 (Vout) 的(de)溫(wen)度特性

在較寬(kuan)的溫度(du)范圍內可以獲得非常大的電壓變化，這種電壓變化作為溫度(du)信息來處理。從而在溫度(du)超出閾(yu)值時(shi)發出警(jing)示。

值得(de)注意的(de)是，圖2中電(dian)壓變化很大，但在AD轉換器(qi)(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(dian)阻是少(shao)數不(bu)需要放大器(qi)的傳感器(qi)。

這(zhe)里考慮(lv)一(yi)下ADC的(de)分辨(bian)率。如圖2所示，假設施加至貼片(pian)NTC熱敏電阻的電壓與向微機內的ADC供給的電壓相(xiang)同(tong)，并且ADC的(de)輸入范(fan)圍為0V~3V。如果ADC的分(fen)辨(bian)率(lv)為10位，則量化單元(LSB: Least Significant Bit) 變(bian)為大約3mV。

另外，在與(yu)圖3相同的(de)溫度(du)范圍，即-20℃～+85℃下，能夠(gou)得到的單位(wei)溫度的電壓(ya)變化(增益)如圖(tu)4所示。即使在增益最小的溫度范圍(wei)的上限和下限，也可以(yi)獲得約(yue)10 mV/℃的增益。此時，1LSB相當(dang)于約(yue)0.3℃。即(ji)使安裝(zhuang)在微(wei)型計算(suan)機(ji)中的10位ADC也可以預期約0.3℃的溫度分(fen)辨率。當然(ran)，在(zai)室溫附近存在(zai)30mV/℃以上的增(zeng)益，因此(ci)1LSB為(wei)0.1℃以下。

圖(tu)4. 單位(wei)溫度(du)的(de)電壓變(bian)化(hua)(增益)

使用配(pei)備有微型計算機的(de)標準ADC，可以通過簡單的電路輕松形成溫度檢測電路。這是貼片(pian)NTC熱敏(min)電阻(zu)廣泛用于電子設備溫度檢測(ce)的主(zhu)要(yao)原因(yin)。

簡(jian)單電(dian)路&高精度(du)溫(wen)度(du)測定(ding)

那么，使用普通貼片NTC熱敏電(dian)阻和電(dian)阻的溫度測量精度是多少？

再看一(yi)下(xia)圖3。該圖是使用電阻值公差(cha)±1%的貼片NTC熱敏電阻和貼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。

圖5. 對(dui)圖3中Vout誤差溫(wen)度(du)進行換算(suan)

結果顯示，在+60℃下產生(sheng)約(yue)±1℃的誤差，在(zai)+85℃下產生約±1.5℃的(de)誤差。為了監測電子設(she)備內(nei)部的(de)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)，例如(ru)基板溫(wen)度(du)(du)(du)(du)，可(ke)以預期足夠可(ke)靠的(de)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)測量精度(du)(du)(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(pian)NTC熱(re)敏電(dian)阻的高性價(jia)比(bi)也就不(bu)言而喻了。

恭成科技擁有先進的貼片NTC熱敏(min)電阻生產工藝平(ping)臺，成熟(shu)、靈(ling)活的配方(fang)體(ti)系，可(ke)根據客戶需(xu)求(qiu)快速研(yan)發新規格(ge)、高(gao)精度(du)、高(gao)可(ke)靠性的優質產品，幫助(zhu)5G時代的電子設備精準(zhun)監測(ce)溫(wen)度。

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