溫度保護設(shè)備芯片式NTC熱敏電阻的應(yīng)用(上)
NTC熱敏電阻是熱敏電阻器元件,其電阻值會隨著溫度的升高而迅速減小。具有這種特性,它們可用作溫度保護裝置,以防止電路過熱,并用作溫度傳感器。本文介紹了溫度保護設(shè)備在溫度檢測和溫度補償中的應(yīng)用。
SMD NTC熱敏電阻的優(yōu)點
NTC熱敏電阻是對溫度敏感的貼片電阻器元件,使用具有負溫度系數(shù)(NTC)的半導體陶瓷。這意味著電阻隨溫度升高呈指數(shù)下降。RT曲線越陡,在指定溫度范圍內(nèi)的電阻變化越大。憑借這種特性,它們通常用作溫度傳感器,也可以用作溫度保護設(shè)備,以進行溫度測量和溫度補償。
溫度補償是電路對溫度變化做出反應(yīng)并采取糾正措施以確保穩(wěn)定運行(控制)并防止溫度過高或過低的能力。例如,隨著溫度變化,使用晶體管或晶體諧振器的電子電路的操作變得微妙地不穩(wěn)定。由于負溫度系數(shù)高,NTC熱敏電阻特別適合補償電路對溫度變化的不良響應(yīng)。電力電子的工作點穩(wěn)定和LCD顯示器的亮度控制就是兩個例子。
NTC熱敏電阻有許多不同的設(shè)計,包括磁盤,玻璃封裝的二極管,涂樹脂的引線和SMD類型。當需要PCB板上的溫度保護時,基于多層技術(shù)的SMD NTC熱敏電阻是優(yōu)選。以下是SMD NTC熱敏電阻作為溫度保護設(shè)備的用途,例如溫度檢測和溫度補償。*文字和圖表中提到的NTC熱敏電阻是SMD NTC熱敏電阻。而且,電路圖被簡化。
示例應(yīng)用:移動設(shè)備電池組的溫度檢測
特別是所有可充電電池,尤其是鋰離子電池,都必須受到智能充電電路的監(jiān)視和保護,因為從電池中汲取功率的移動通信設(shè)備必須在各種環(huán)境下運行,包括低溫和高溫運行。
作為優(yōu)選的溫度檢測設(shè)備,NTC熱敏電阻用于保護電路中。NTC熱敏電阻可以根據(jù)電池系統(tǒng)的不同目的檢測環(huán)境溫度。特別是對于快速充電,必須測量環(huán)境溫度,因為并非所有電池都允許在冷熱溫度范圍內(nèi)充電。電池組制造商通常會根據(jù)電池的化學性質(zhì),將充電溫度從0°C升高至45°c以進行緩慢充電,并從5°C,10°C升高至45°C以進行快速充電。
NTC熱敏電阻是智能充電控制單元的一部分(請參見下面的電路),可確保環(huán)境溫度在允許快速充電的范圍內(nèi)。在充電期間,NTC熱敏電阻會重復測量整個5到10秒的溫度,并且可以檢測到充電周期結(jié)束或異常充電條件引起的電池溫度升高。
在放電期間,NTC熱敏電阻還會執(zhí)行溫度補償以進行電壓測量,這有助于測量電池中的剩余電荷。
示例應(yīng)用:微控制器的溫度檢測
必須保護智能手機和其他設(shè)備的微控制器免于過熱,以確保其操作可靠性。下圖顯示了一個微控制器溫度保護電路,該電路采用了由NTC熱敏電阻和固定電阻R S的組合組成的分壓電路。當過電流流過時,NTC熱敏電阻的溫度升高,其電阻減小,從而抑制了微控制器的驅(qū)動電壓。為了實現(xiàn)有效的溫度保護,在電路板上或發(fā)熱部件上安裝了小型的SMD NTC熱敏電阻和電阻器。
示例應(yīng)用:LED照明系統(tǒng)的溫度檢測
在許多便攜式電子解決方案中,發(fā)光二極管(LED)廣泛用于普通照明和汽車照明,在這些照明中,高亮度變得越來越普遍。解決方案是高亮度LED(HBLED),與傳統(tǒng)照明相比,它具有許多優(yōu)勢,但像其他任何半導體器件一樣,它們也會發(fā)熱。因此,挑戰(zhàn)之一是熱管理。一般來說,高質(zhì)量的LED是堅固耐用的設(shè)備,如果正確處理,它們可以運行超過100,000小時。但是,高溫會大大縮短其使用壽命,并對亮度產(chǎn)生負面影響。為了保證*大使用壽命,LED制造商通常建議電流降額始于50°C至80°C之間的溫度。如果沒有溫度控制,設(shè)計人員必須確保溫度永遠不會超過建議的LED降額閾值,或通過電阻將電流限制為*大額定值的57%,這會犧牲LED的全部亮度。這使得NTC熱敏電阻具有誘人的性價比,因此成為照明溫度檢測和控制的優(yōu)選。
可以基于特定的IC LED驅(qū)動器使用不同的拓撲。NTC熱敏電阻可以在電阻器網(wǎng)絡(luò)中工作(排電阻),在該網(wǎng)絡(luò)中,感應(yīng)電壓可以通過影響脈沖寬度調(diào)制(PWM)比率來間接控制LED電流。下圖顯示了另一個選項。在此,NTC熱敏電阻用于LED電流檢測分支中,以影響較高溫度下的反饋信號。在這種配置中,NTC必須連接至恒定電壓源,例如驅(qū)動器提供的參考輸出電壓。