●  5G設備中通信速度急劇增加
，相關部件的負載也會增加。每個部件必須在單位時間內處理的信息量也會急劇增加。

 

●  不僅如此，占用大量信息流量的圖像和視頻的清晰度將更高，而且攝像機的邊緣處理信息量和速度也將增加。

 

●  此外，支持這些信息處理的電源中，對大容量電池的快速充電是必不可少的。

 

這些說明電子裝置內部將有更多發熱源。

 

而(er)且(qie)，多(duo)個(ge)發(fa)熱(re)源(yuan)以(yi)複(fu)雜(za)方(fang)式(shi)工(gong)作(zuo)的(de)電(dian)子(zi)裝(zhuang)置(zhi)內(nei)，發(fa)熱(re)源(yuan)之(zhi)間(jian)還(hai)會(hui)相(xiang)互(hu)傳(chuan)熱(re)影(ying)響(xiang)。以(yi)往(wang)對(dui)單(dan)一(yi)發(fa)熱(re)源(yuan)采(cai)取(qu)的(de)一(yi)些(xie)措(cuo)施(shi)

，可(ke)能(neng)並(bing)不(bu)適(shi)用(yong)於(yu)同(tong)時(shi)處(chu)理(li)多(duo)個(ge)功(gong)能(neng)熱(re)點(dian)的(de)狀(zhuang)態(tai)。

 

監測基板溫度的重要性

 

基於上述背景，監測基板上多個位置的溫度、並根據電子設備的複雜功能去控製作為發熱源部件性能變得越來越重要性。

 

例li如ru，當dang執zhi行xing處chu理li器qi加jia載zai很hen大da的de應ying用yong程cheng序xu時shi，處chu理li器qi在zai溫wen度du較jiao低di的de初chu始shi階jie段duan以yi全quan功gong率lv運yun行xing。如ru果guo處chu理li器qi溫wen度du升sheng高gao，則ze性xing能neng會hui降jiang低di，且qie不bu能neng超chao過guo閾yu值zhi溫wen度du控kong製zhi。此ci時shi
，如ru果guo向xiang處chu理li器qi供gong電dian的de電dian源yuan部bu分fen的de發fa熱re很hen大da，並bing且qie處chu理li器qi能neng夠gou接jie收shou到dao來lai自zi電dian源yuan部bu件jian的de發fa熱re，則ze處chu理li器qi的de溫wen度du就jiu可ke能neng急ji劇ju上shang升sheng。要yao同tong時shi考kao慮lv處chu理li器qi周zhou圍wei和he電dian源yuanIC周圍的溫度
，就有必要更精細地控製每個器件的性能。

 

在基板上進行器件溫度控製的同時還需注意，由於發熱器件持續產生熱量，可能需要最終的過熱保護——例如顯示警告或切換至關閉狀態等。

 

基板上不僅需要考慮每個發熱源，還要考慮IC和he模mo塊kuai的de內nei部bu溫wen度du，以yi及ji考kao慮lv彼bi此ci的de熱re交jiao換huan和he放fang置zhi電dian子zi設she備bei的de周zhou圍wei環huan境jing的de溫wen度du變bian化hua。因yin為wei
，如ru果guo不bu監jian測ce發fa熱re源yuan周zhou圍wei的de溫wen度du，就jiu不bu可ke能neng進jin行xing上shang述shu提ti到dao的de溫wen度du管guan理li。

 

用片式NTC熱敏電阻監控基板溫度

 

這裏選擇的溫度傳感器是表麵貼裝型片式NTC熱敏電阻。

 

圖1. 片式NTC熱敏電阻的尺寸和主要用途

 

片式熱敏電阻的尺寸符合EIA標準，可以像相同標準的片式電阻或電容器一樣輕鬆安裝——在可以連接熱敏電阻的部位通過表麵貼裝安裝熱敏電阻。

 

這類熱敏電阻作為溫度傳感器使用，配置自由度非常高，隻要通過將傳感器放置在要測量的位置來檢測溫度即可。

 

此外，片式NTC熱敏電阻已經建立了各種批量生產技術、gouzaoheguanlifangfa，nenggoudaliangshengchanjuyoubutongtexingdexuduopinzhong。zengjiachanliangzhixushiyongxiangyingdedaguimoshengchanshebeihegongyifangfa，congerhenrongyijiangdichengben。

 

每個元器件製造商都在不斷追求器件的小型化，熱敏電阻中，0402mm尺寸已經成為普通尺寸。與其他溫度傳感器相比，目前
，片式熱敏電阻不僅具有成本優勢、體積小，而且可以在未來得到進一步降低成本和小型化。

 

熱敏電阻的其它魅力

 

圖2是使用了熱敏電阻的溫度檢測電路的例子。

 

圖2. 使用熱敏電阻的溫度檢測電路實例

 

將熱敏電阻和電阻串聯，施加恒定電壓。這時的分壓與熱敏電阻的溫度的關係如圖3所示。

 

圖3. 表示分壓電壓 (Vout) 的溫度特性

 

在較寬的溫度範圍內可以獲得非常大的電壓變化，這種電壓變化作為溫度信息來處理。具體而言，如果直接與微機的AD端口連接並進行AD轉換
，則能夠利用微機的邏輯將該AD值作為溫度信息進行處理。例如
，當在某個溫度下發出警告時，編程為當檢測到與該溫度對應的AD值時發出警告。

 

值得注意的是，這是一個很大的電壓變化。您是否注意到圖2的電路圖在AD轉換器 (ADC) 之前沒有放大器?不限於溫度傳感器
，通常來自電子裝置中使用的傳感器的信號非常微弱
，並且需要一些放大器 (信號放大器) 。熱敏電阻是少數不需要放大器的傳感器。

 

這裏考慮一下ADC的分辨率。如圖2所示，假設施加至熱敏電阻的電壓與向微機內的ADC供給的電壓相同
，並且ADC的輸入範圍為0V~3V。如果ADC的分辨率為10位
，則量化單元 (LSB:LeastSignificant Bit) 變為大約3mV。

 

另一方麵
，在與圖3相同的溫度範圍
，即-20°C~+85°C下
，能夠得到的單位溫度的電壓變化 (增益) 如圖4所示。即使在增益最小的溫度範圍的上限和下限，也可以獲得約10 mV/°C的增益。此時
，1 LSB相當於約0.3°C。即使安裝在微型計算機中的10位ADC也可以預期約0.3°C的溫度分辨率。當然,在室溫附近存在30 mV/°C以上的增益，因此1 LSB為0.1°C以下。

 

圖4. 表示單位溫度的電壓變化 (增益)

 

使用配備有微型計算機的標準ADC
，可以通過簡單的電路輕鬆形成溫度檢測電路。這是熱敏電阻廣泛用於電子設備溫度檢測的主要原因。

 

簡單電路&高精度溫度測定

 

那麼

，使用普通熱敏電阻和電阻可以獲得多少溫度測量精度?

 

我們再看一下圖3。該圖是使用電阻值容許差±1%deremindianzuhedianzuqishidedianyawendutexing。duidedaodedianyadezhongxinzhihexixiangenjubujiandezuidarongxuchadengjisuandedianyadeshangxiaxianzhijinxinghuitu。youyujihukanbudaocha，yinci，jiangzhongxinzhiweilingshideshangxiaxianzhihuansuanweiwendudetubiaorutu5所示。

 

圖5. 對圖3中Vout誤差溫度進行換算

 

結果顯示，在+60°C下產生約±1°C的誤差，在+85°C下產生約±1.5°C的誤差。為了監測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量精度。

 

因為正在使用的器件和電路具有極大的簡單性，讀者應該可以理解片式NTC熱敏電阻的高性價比。

 

村田的輔助設計工具

 

對於以上的計算和圖表製作，村田製作所提供了很方便的免費線上輔助設計工具SimSurfing。

 

村田製作所SimSurfing輔助設計軟件界麵

 

在設計溫度檢測電路時
，很難對 “根據溫度能得到什麼樣的電壓變化?”進行成像。

 

SimSurfing是shi一yi款kuan直zhi觀guan操cao作zuo仿fang真zhen軟ruan件jian，可ke以yi選xuan擇ze熱re敏min電dian阻zu和he電dian阻zu的de常chang數shu以yi及ji使shi用yong它ta們men的de電dian路lu
，並bing且qie可ke以yi在zai圖tu表biao中zhong確que認ren獲huo得de的de電dian壓ya變bian化hua和he預yu期qi的de溫wen度du誤wu差cha水shui平ping。

 

此外，由於所有計算結果都可以保存為1°C步驟的文本數據，因此可以使用設計者自己的電路模擬器和電子表格軟件繼續檢查結果。

 

SimSuring還(hai)具(ju)有(you)計(ji)算(suan)獲(huo)得(de)的(de)電(dian)壓(ya)溫(wen)度(du)特(te)性(xing)的(de)近(jin)似(si)公(gong)式(shi)和(he)相(xiang)反(fan)地(di)從(cong)電(dian)壓(ya)獲(huo)得(de)溫(wen)度(du)的(de)溫(wen)度(du)電(dian)壓(ya)特(te)性(xing)的(de)功(gong)能(neng)。當(dang)您(nin)通(tong)過(guo)計(ji)算(suan)在(zai)程(cheng)序(xu)中(zhong)計(ji)算(suan)從(cong)電(dian)壓(ya)到(dao)溫(wen)度(du)的(de)轉(zhuan)換(huan)時(shi)
，請(qing)使(shi)用(yong)它(ta)。

 

總結：為什麼選擇熱敏電阻

 

選擇NTC熱敏電阻監控5G設備中的溫度
，是因為熱敏電阻的布置自由度大，有很好的成本降低和小型化空間
，此外，還能夠以簡單的電路得到預期的精度。

 

實際上，設計工程師還是需要適當的時間和精力來掌握諸如來自熱敏電阻的溫度信息和電子設備的狀態的驗證，包括如何進行ADC周圍的優化等。但是
，一旦采用熱敏電阻，工程師就可以享受到上述提到的優點。

 

村田製作所不僅將提供出色的熱敏電阻，還通過設計支持工具和傳感器周圍的熱設計支持，幫助進入5G時代的電子設備設計工程師監測溫度。

 

 

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