恭成(cheng)科技技術部(bu)

隨著5G技術在(zai)各種設(she)備被廣泛應用，5G時代終于真正到來(lai)。5G區別于早期(qi)的2G、3G和4G移動通(tong)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(gao)移動性下，用戶體(ti)驗速率達到100Mbit/s。

3.系統協同化(hua)，智能化(hua)水(shui)平提升(sheng)，表現為多用戶，多點，多天線(xian)，多攝取(qu)的協同組網(wang)，以及網(wang)絡間靈活地(di)自動調(diao)整。

以上特(te)點都使得5G設(she)備中相關(guan)部件的負載增加，發熱(re)源(yuan)也增加，多個發熱(re)源(yuan)間還會相互影響傳熱(re)，以往對單(dan)一(yi)發熱(re)源(yuan)采取的措施，可能并不適用(yong)于同(tong)時處理5G電(dian)子(zi)設備中多個(ge)功能熱點的狀態(tai)。

基于(yu)上述(shu)背景，監測(ce)基板(ban)上多個功能(neng)熱(re)點的溫度，并根據電(dian)子(zi)設備的復雜(za)功能(neng)去控制作(zuo)為發(fa)熱(re)源部件性能(neng)變得尤為重要。

比如，當CPU加載很大的應用程序時，初始(shi)階段溫度(du)較低以全功率運行(xing)。若CPU溫(wen)度升高，則性能會降(jiang)低(di)，且不能超過閾(yu)值(zhi)溫(wen)度控制(zhi)。此時(shi)，若(ruo)向CPU供電的電源部分的發熱很大(da)，且CPU能夠接收到來自電源部(bu)件(jian)的發熱(re)，則CPU的(de)溫度(du)可能急(ji)劇(ju)上升。要同時(shi)考慮(lv)CPU周圍和(he)電(dian)源IC周圍的溫度，就有必要更精細地控制每個器件(jian)的性能。

在基板上對(dui)器件(jian)進行(xing)溫度控(kong)制(zhi)的同時，還需(xu)注意的是(shi)：由于發(fa)熱(re)器件(jian)持續產(chan)生熱(re)量，可能需(xu)要最終的過(guo)熱(re)保護——例如顯示警告或切換至關閉狀(zhuang)態等。

基板(ban)上需(xu)要考慮每個發熱源和IC、模(mo)塊(kuai)的內部溫(wen)(wen)(wen)度(du)，還需(xu)要(yao)考慮彼(bi)此的熱交(jiao)換和放置電子(zi)設備的周圍(wei)環境的溫(wen)(wen)(wen)度(du)變化。只有(you)監控發熱源周圍(wei)的溫(wen)(wen)(wen)度(du)，才可進(jin)行(xing)上述提到的溫(wen)(wen)(wen)度(du)管理。

貼(tie)片NTC熱敏電阻(zu)因(yin)和相(xiang)同(tong)EIA尺(chi)寸標準的(de)片(pian)式電阻、電容(rong)、電感等一樣適合(he)表面貼裝，配置自由度(du)極(ji)高，占用空間小，能以簡單的(de)電路(lu)得(de)到(dao)預期的(de)精度(du)，因此(ci)貼片(pian)NTC熱敏電阻(zu)非(fei)常適合作(zuo)為溫(wen)度傳感器放在基(ji)板(ban)上要測量的位置，來實現對基(ji)板(ban)的溫(wen)度監控(kong)。

圖1. 貼(tie)片NTC熱敏電阻產品(pin)圖(tu)

同時貼片(pian)NTC熱敏電阻的生產(chan)(chan)工(gong)藝成(cheng)熟，新(xin)品研(yan)發周(zhou)期(qi)短，可(ke)大(da)量生產(chan)(chan)具有不同特性的很(hen)多產(chan)(chan)品，增加(jia)相應的生產(chan)(chan)設(she)備就可(ke)擴大(da)產(chan)(chan)能和實現微型(xing)化，從而很(hen)容易降低成(cheng)本。

貼片NTC熱敏電阻(zu)的其他魅力

下圖是使用了貼(tie)片NTC熱敏電阻(zu)的(de)溫度檢測電路的(de)例(li)子。

圖2. 貼片NTC熱敏電阻溫度檢測電路實(shi)例

將貼片NTC熱敏電阻和貼(tie)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(de)關系如(ru)圖(tu)3所示。

圖3. 分壓電壓 (Vout) 的(de)溫度特性

在較寬的(de)溫(wen)(wen)度范圍內可以獲(huo)得非常大的(de)電壓(ya)變化(hua)，這種電壓(ya)變化(hua)作為溫(wen)(wen)度信息來處理。從而(er)在溫(wen)(wen)度超出閾(yu)值(zhi)時發(fa)出警示。

值得注意的是，圖(tu)2中電壓變化很大(da)，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NTC熱敏電阻是少(shao)數不需要放大(da)器的傳感器。

這(zhe)里考慮一下ADC的分辨率。如圖2所示，假設施加至貼片NTC熱敏電阻(zu)的(de)(de)電壓與向微機內的(de)(de)ADC供給的電壓(ya)相同(tong)，并(bing)且ADC的輸(shu)入范圍為0V~3V。如果ADC的分辨率為(wei)10位，則(ze)量化單(dan)元(LSB: Least Significant Bit) 變為(wei)大約3mV。

另外，在與(yu)圖3相(xiang)同的(de)溫度(du)范圍，即-20℃～+85℃下(xia)，能夠得到(dao)的單位溫度的電壓(ya)變(bian)化(增益)如圖4所示。即使在增益(yi)最小的溫度范(fan)圍(wei)的上限和下(xia)限，也可以獲(huo)得約10 mV/℃的增(zeng)益。此時，1LSB相(xiang)當于約0.3℃。即使安裝在微型計算機中(zhong)的(de)10位ADC也(ye)可以預期約0.3℃的溫(wen)度分辨率(lv)。當然，在室(shi)溫(wen)附近存在30mV/℃以上的增益(yi)，因(yin)此1LSB為0.1℃以下。

圖4. 單位溫度(du)的電壓變化(增益)

使用配(pei)備有微型計算機(ji)的標準(zhun)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(fan)用于電子設(she)備(bei)溫度檢測(ce)的主要原因。

簡單電(dian)路&高精度(du)溫度(du)測定(ding)

那么，使用普通貼(tie)片NTC熱敏(min)電(dian)(dian)阻(zu)和電(dian)(dian)阻(zu)的(de)溫(wen)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(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(tu)5. 對圖3中Vout誤差溫度進行換算(suan)

結果顯示，在+60℃下產生(sheng)約±1℃的誤差，在+85℃下產生(sheng)約±1.5℃的誤差。為了監測(ce)電子設備內部的溫度，例如基板溫度，可以預期足夠可靠的溫度測(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(tie)片NTC熱敏電阻的高(gao)性價比也就不言而喻了。

恭成科技擁有先進的貼片(pian)NTC熱敏電阻(zu)生(sheng)產(chan)工藝平臺，成(cheng)熟、靈活的配方體系，可(ke)根據客戶需(xu)求快速研發(fa)新規格、高精度、高可(ke)靠(kao)性的優質產(chan)品，幫(bang)助5G時代的電子設備(bei)精準監測溫(wen)度。

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