恭成科技(ji)技(ji)術(shu)部

隨著5G技術在(zai)各種設備(bei)被(bei)廣泛應用，5G時代終于真正到來。5G區別于早期(qi)的(de)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(gai)和高移動性下，用(yong)戶體驗速率達到(dao)100Mbit/s。

3.系統協(xie)同化(hua)，智(zhi)能化(hua)水平提升，表現為多(duo)用戶(hu)，多(duo)點(dian)，多(duo)天線(xian)，多(duo)攝(she)取的協(xie)同組網，以及網絡間靈活地自(zi)動調整(zheng)。

以上(shang)特點(dian)都(dou)使得5G設(she)備中(zhong)相關部件的負載增(zeng)加，發熱(re)源(yuan)也增(zeng)加，多個發熱(re)源(yuan)間還會相互影(ying)響傳(chuan)熱(re)，以往(wang)對(dui)單一(yi)發熱(re)源(yuan)采取的措(cuo)施，可能并(bing)不適用于同時(shi)處理5G電子設備(bei)中多個功能(neng)熱點(dian)的狀態。

基(ji)于上述(shu)背景(jing)，監測基(ji)板上多個(ge)功能熱點(dian)的溫度，并根據(ju)電子設(she)備的復(fu)雜(za)功能去控(kong)制作為(wei)發熱源部件(jian)性(xing)能變得尤為(wei)重要。

比如，當CPU加載很大的應用程序時，初始階段溫度較低以全(quan)功率運行。若(ruo)CPU溫度升(sheng)高，則性能會降低，且不能超(chao)過閾值溫度控(kong)制(zhi)。此(ci)時，若(ruo)向(xiang)CPU供電的(de)電源(yuan)部分(fen)的(de)發熱很大，且CPU能夠接收(shou)到來自電(dian)源部件的發熱，則CPU的溫度(du)可能急劇上(shang)升。要同(tong)時(shi)考慮CPU周圍和電源IC周圍的(de)(de)溫度，就有必要更精細(xi)地控制每(mei)個(ge)器件(jian)的(de)(de)性(xing)能。

在基板上(shang)對器(qi)件進行溫度控制的(de)(de)(de)同時，還需注意的(de)(de)(de)是：由于(yu)發熱(re)器(qi)件持續產生(sheng)熱(re)量，可能需要最(zui)終的(de)(de)(de)過(guo)熱(re)保護——例如顯(xian)示警告(gao)或切換至關閉(bi)狀態(tai)等。

基板上需要考(kao)慮每(mei)個發熱源和IC、模塊的內部溫度，還需要考(kao)慮彼此的熱交換和(he)放(fang)置電子設(she)備的周(zhou)圍(wei)環境的溫度變化。只(zhi)有監(jian)控發熱源周(zhou)圍(wei)的溫度，才可進行上述提到(dao)的溫度管理。

貼片NTC熱敏(min)電阻因(yin)和相同(tong)EIA尺寸標準的(de)片式電(dian)阻、電(dian)容、電(dian)感等一樣適合表面(mian)貼(tie)裝(zhuang)，配置自由度極高，占用空(kong)間小(xiao)，能以簡單的(de)電(dian)路(lu)得到預(yu)期的(de)精度，因(yin)此(ci)貼(tie)片NTC熱敏電(dian)阻(zu)非常適合(he)作為(wei)溫度(du)(du)傳(chuan)感器放在(zai)基板上要(yao)測量的位置(zhi)，來實現對基板的溫度(du)(du)監控。

圖1. 貼片NTC熱敏電阻(zu)產品圖(tu)

同時貼片NTC熱敏電阻的生產(chan)工藝成熟(shu)，新品研(yan)發(fa)周期短，可大量生產(chan)具有不同特性的很多產(chan)品，增加相應的生產(chan)設備就可擴大產(chan)能和實現微型(xing)化，從(cong)而(er)很容易(yi)降低成本。

貼片NTC熱(re)敏電阻的其他魅力

下圖是使用(yong)了貼(tie)片NTC熱敏電阻的(de)溫度檢測(ce)電路的(de)例(li)子。

圖2. 貼片NTC熱敏電阻溫度(du)檢測電路實例

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熱敏電阻的溫度的關系如圖3所示。

圖3. 分壓(ya)電壓(ya) (Vout) 的溫(wen)度特性(xing)

在(zai)較寬(kuan)的溫度范圍(wei)內可(ke)以獲得非常大的電壓(ya)變化，這(zhe)種電壓(ya)變化作為溫度信息來處理(li)。從而在(zai)溫度超出閾值時發出警(jing)示。

值得注意的是，圖2中電壓(ya)變化很大，但在AD轉換器(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(shu)不需(xu)要放(fang)大器的傳(chuan)感(gan)器。

這里考(kao)慮一(yi)下ADC的分(fen)辨率(lv)。如圖2所示，假設施加至貼片(pian)NTC熱敏電(dian)(dian)阻的電(dian)(dian)壓與向微機內(nei)的ADC供給的電壓相同，并(bing)且ADC的(de)輸入范圍為(wei)0V~3V。如果(guo)ADC的分辨率為10位，則(ze)量化單元(LSB: Least Significant Bit) 變(bian)為大(da)約3mV。

另(ling)外，在與(yu)圖3相同的溫度范圍(wei)，即-20℃～+85℃下，能夠得到的單(dan)位(wei)溫(wen)度的電(dian)壓變化(增(zeng)益)如(ru)圖4所(suo)示。即使在增(zeng)益最小的溫度范圍的上限和下限，也可以獲得約10 mV/℃的(de)增(zeng)益。此時，1LSB相當于約0.3℃。即使安裝在微型計算機中的(de)10位ADC也可以(yi)預期約0.3℃的溫(wen)度分辨率。當然(ran)，在(zai)室溫(wen)附(fu)近存在(zai)30mV/℃以上的增益(yi)，因(yin)此(ci)1LSB為(wei)0.1℃以下。

圖(tu)4. 單位(wei)溫(wen)度的電(dian)壓變(bian)化(增(zeng)益)

使用(yong)配備有微型計(ji)算機(ji)的標準ADC，可以通過簡單的電路輕松形成溫度檢測電路。這是貼片NTC熱敏電阻廣泛用(yong)于(yu)電子設(she)備溫度檢測的主要(yao)原因。

簡單(dan)電路&高(gao)精度(du)溫度(du)測定

那么，使用普通貼片NTC熱(re)敏電阻(zu)和(he)電阻(zu)的(de)溫(wen)度(du)測量精度(du)是多(duo)少？

再(zai)看一下圖3。該圖是使用電阻值(zhi)公差±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(suo)示。

圖5. 對(dui)圖3中Vout誤差溫度進(jin)行換算

結果顯示(shi)，在+60℃下產生約±1℃的誤差，在+85℃下產生(sheng)約(yue)±1.5℃的(de)誤(wu)差。為了(le)監測電子設備內部的(de)溫度(du)，例如(ru)基板(ban)溫度(du)，可以預期足夠(gou)可靠的(de)溫度(du)測量精(jing)度(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NTC熱敏電(dian)阻的高性(xing)價比(bi)也就不言而喻(yu)了。

恭成科技擁有先進的貼片NTC熱敏(min)電阻生產(chan)工藝平臺，成熟(shu)、靈活的配方體系，可根據客戶(hu)需求快速研發新規格、高(gao)精度(du)、高(gao)可靠性的優質產(chan)品(pin)，幫助5G時代的電(dian)子(zi)設(she)備(bei)精(jing)準監測(ce)溫度。

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