恭成科技(ji)技(ji)術(shu)部

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區別于早期的2G、3G和4G移動通信的關鍵是(shi)：

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(he)高(gao)移動性下(xia)，用戶體驗速率達到100Mbit/s。

3.系統協(xie)同化，智能化水平提升，表(biao)現為多(duo)用戶，多(duo)點(dian)，多(duo)天線(xian)，多(duo)攝取的協(xie)同組網，以及網絡間靈活地自動調整。

以上特點都使得5G設(she)備中相關(guan)部件(jian)的負(fu)載(zai)增加(jia)，發熱(re)源(yuan)(yuan)(yuan)也增加(jia)，多個發熱(re)源(yuan)(yuan)(yuan)間還會相互影(ying)響傳熱(re)，以往對單一發熱(re)源(yuan)(yuan)(yuan)采取的措施，可能(neng)并不(bu)適用于同時處理(li)5G電子設(she)備中(zhong)多個功能(neng)熱點的(de)狀態(tai)。

基于(yu)上述背景，監測基板上多個功能熱點(dian)的溫度，并根據(ju)電子設備的復(fu)雜功能去(qu)控制作為發熱源(yuan)部件性能變得尤為重要(yao)。

比(bi)如，當CPU加載很大(da)的應用程序時，初始階(jie)段溫度較低以全(quan)功率運(yun)行。若CPU溫度(du)升高，則(ze)性能會降低，且不能超過閾值(zhi)溫度(du)控(kong)制。此(ci)時，若(ruo)向CPU供(gong)電的電源部分的發熱很大，且(qie)CPU能夠接收(shou)到來自電源(yuan)部件的發熱，則CPU的(de)溫度(du)可能急劇(ju)上升。要(yao)同時(shi)考慮CPU周圍和電源IC周圍的溫度(du)，就有必要(yao)更(geng)精細地控制每個器件的性能(neng)。

在基板上對器件進行溫度控(kong)制(zhi)的(de)同(tong)時，還需注意的(de)是：由于發熱(re)器件持續產生熱(re)量(liang)，可能需要最(zui)終的(de)過熱(re)保護——例(li)如顯(xian)示警告或(huo)切換至關閉狀態(tai)等(deng)。

基板上需(xu)要考(kao)慮每個發熱源和IC、模塊(kuai)的(de)內部溫度(du)，還需要考慮彼此的(de)熱交換和(he)放(fang)置電子(zi)設備的(de)周圍環境的(de)溫度(du)變化(hua)。只有監控發熱源周圍的(de)溫度(du)，才(cai)可(ke)進行上述提到的(de)溫度(du)管理。

貼(tie)片NTC熱敏電(dian)阻因和相同(tong)EIA尺寸(cun)標準的(de)(de)片式電阻、電容、電感等一樣適(shi)合表面貼裝(zhuang)，配置(zhi)自由度極(ji)高，占用(yong)空間小(xiao)，能以簡單的(de)(de)電路得(de)到預(yu)期(qi)的(de)(de)精度，因此(ci)貼片NTC熱敏電(dian)阻非常適合作為溫度傳感器放在基(ji)板上要(yao)測量的位置，來實現對基(ji)板的溫度監控(kong)。

圖1. 貼片NTC熱敏(min)電阻產品(pin)圖

同時貼片(pian)NTC熱敏電阻的(de)生產(chan)工(gong)藝成(cheng)熟(shu)，新品研(yan)發(fa)周期短，可(ke)大(da)量生產(chan)具有不同特性(xing)的(de)很(hen)多產(chan)品，增加相應的(de)生產(chan)設(she)備就可(ke)擴大(da)產(chan)能和實現微型化，從(cong)而很(hen)容易降低(di)成(cheng)本。

貼片(pian)NTC熱(re)敏電阻的(de)其他(ta)魅力

下圖是使用了貼片NTC熱敏(min)電阻(zu)的溫(wen)度(du)檢測電路(lu)的例子(zi)。

圖2. 貼(tie)片(pian)NTC熱敏電阻溫度(du)檢測(ce)電路實例

將貼(tie)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圖3所(suo)示(shi)。

圖(tu)3. 分壓電壓 (Vout) 的(de)溫度特性(xing)

在(zai)較寬的溫度(du)范圍(wei)內(nei)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(zai)溫度(du)超(chao)出閾值(zhi)時發出警(jing)示。

值得(de)注意的(de)是，圖2中電壓變化很大(da)，但(dan)在AD轉換(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NTC熱敏電阻(zu)是少數(shu)不需要放大器(qi)的(de)傳感器(qi)。

這里考慮(lv)一下(xia)ADC的分辨率。如(ru)圖2所示，假設施加至貼片NTC熱敏電阻的電壓與向微機內的ADC供給的(de)電(dian)壓相同，并且ADC的(de)輸入范圍為0V~3V。如果(guo)ADC的分辨率為10位(wei)，則量化(hua)單元(LSB: Least Significant Bit) 變(bian)為大(da)約3mV。

另外(wai)，在(zai)與圖3相同的溫度(du)范圍，即(ji)-20℃～+85℃下，能夠得到的單位溫度的電壓變化(增益(yi))如(ru)圖4所示。即使(shi)在增益最小的溫度范(fan)圍的上限(xian)和(he)下(xia)限(xian)，也(ye)可(ke)以獲得約10 mV/℃的增益。此時，1LSB相當于約0.3℃。即(ji)使(shi)安裝在微(wei)型計(ji)算(suan)機(ji)中的(de)10位ADC也可以預期約(yue)0.3℃的溫(wen)度分辨率。當然，在室溫(wen)附近存(cun)在30mV/℃以上的增益，因此(ci)1LSB為0.1℃以(yi)下。

圖4. 單位溫度的電壓變(bian)化(增益)

使用配備(bei)有微(wei)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(tie)片NTC熱敏(min)電阻(zu)廣泛用于(yu)電子設備溫度檢測(ce)的主要原因。

簡(jian)單電(dian)路&高精(jing)度(du)溫度(du)測定

那么，使用普通貼片(pian)NTC熱(re)敏電阻(zu)和電阻(zu)的(de)溫度測量精度是多少？

再看一(yi)下(xia)圖3。該圖(tu)是使用(yong)電阻值公差±1%的貼片(pian)NTC熱敏電阻和貼(tie)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(shi)。

圖5. 對(dui)圖3中Vout誤(wu)差(cha)溫度(du)進行換(huan)算

結果(guo)顯(xian)示，在+60℃下產生(sheng)約±1℃的誤差(cha)，在+85℃下(xia)產生約±1.5℃的誤(wu)差。為(wei)了(le)監(jian)測(ce)電子設備內部(bu)的溫(wen)(wen)度，例如基板溫(wen)(wen)度，可(ke)以(yi)預期(qi)足夠(gou)可(ke)靠的溫(wen)(wen)度測(ce)量(liang)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NTC熱敏(min)電阻(zu)的高(gao)性價比也就不(bu)言而喻了。

恭成科技擁有先進的貼片NTC熱敏電(dian)阻生產(chan)工藝平(ping)臺，成熟(shu)、靈活的(de)配(pei)方體(ti)系，可根據客戶需(xu)求快速研發(fa)新規格(ge)、高精度、高可靠性的(de)優(you)質產(chan)品，幫助5G時代的電(dian)子設備(bei)精準監測溫度。

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