恭成科技技術部

隨著5G技術在各種設備被廣泛應用，5G時代終於真正到來。5G區(qū)別於早期的2G、3G和4G移動通信的關鍵是：

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、虛擬實境等大資料量傳輸和自動駕駛、遠端醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)通信等即時應用；

2.連續(xù)廣域覆蓋和高移動性下，使用者體驗速率達到100Mbit/s。

3.系統(tǒng)協(xié)同化，智慧化水準提升，表現(xiàn)為多用戶，多點，多天線，多攝取的協(xié)同組網(wǎng)，以及網(wǎng)路間靈活地自動調(diào)整。

以上特點都使得5G設備中相關部件的負載增加，發(fā)熱源也增加，多個發(fā)熱源間還會相互影響傳熱，以往對單一發(fā)熱源採取的措施，可能並不適用於同時處理5G電子設備中多個功能熱點的狀態(tài)。

基於上述背景，監(jiān)測基板上多個功能熱點的溫度，並根據(jù)電子設備的複雜功能去控制作為發(fā)熱源部件性能變得尤為重要。

比如，當CPU載入很大的應用程式時，初始階段溫度較低以全功率運行。若CPU溫度升高，則性能會降低，且不能超過閾值溫度控制。此時，若向CPU供電的電源部分的發(fā)熱很大，且CPU能夠接收到來自電源部件的發(fā)熱，則CPU的溫度可能急劇上升。要同時考慮CPU周圍和電源IC周圍的溫度，就有必要更精細地控制每個器件的性能。

在基板上對器件進行溫度控制的同時，還需注意的是：由於發(fā)熱器件持續(xù)產(chǎn)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(tài)等。

基板上需要考慮每個發(fā)熱源和IC、模組的內(nèi)部溫度，還需要考慮彼此的熱交換和放置電子設備的周圍環(huán)境的溫度變化。只有監(jiān)控發(fā)熱源周圍的溫度，才可進行上述提到的溫度管理。

貼片NTC熱敏電阻因和相同EIA尺寸標準的片式電阻、電容、電感等一樣適合表面貼裝，配置自由度極高，佔用空間小，能以簡單的電路得到預期的精度，因此貼片NTC熱敏電阻非常適合作為溫度感測器放在基板上要測量的位置，來實現(xiàn)對基板的溫度監(jiān)控。

圖1. 貼片NTC熱敏電阻產(chǎn)品圖

同時貼片NTC熱敏電阻的生產(chǎn)工藝成熟，新品研發(fā)週期短，可大量生產(chǎn)具有不同特性的很多產(chǎn)品，增加相應的生產(chǎn)設備就可擴大產(chǎn)能和實現(xiàn)微型化，從而很容易降低成本。

貼片NTC熱敏電阻的其他魅力

下圖是使用了貼片NTC熱敏電阻的溫度檢測電路的例子。

圖2. 貼片NTC熱敏電阻溫度檢測電路實例

將貼片NTC熱敏電阻和貼片電阻串聯(lián)，施加恒定電壓。這時的分壓與貼片NTC熱敏電阻的溫度的關係如圖3所示。

圖3. 分壓電壓 (Vout) 的溫度特性

在較寬的溫度範圍內(nèi)可以獲得非常大的電壓變化，這種電壓變化作為溫度資訊來處理。從而在溫度超出閾值時發(fā)出警示。

值得注意的是，圖2中電壓變化很大，但在AD轉(zhuǎn)換器(ADC)之前卻沒有使用放大器。不限於溫度感測器，通常來自電子裝置中使用的感測器的信號非常微弱，並且需要一些信號放大器。而貼片NTC熱敏電阻是少數(shù)不需要放大器的感測器。

這裡考慮一下ADC的解析度。如圖2所示，假設施加至貼片NTC熱敏電阻的電壓與向微機內(nèi)的ADC供給的電壓相同，並且ADC的輸入範圍為0V~3V。如果ADC的解析度為10位元，則量化單元(LSB: Least Significant Bit) 變?yōu)榇蠹s3mV。

另外，在與圖3相同的溫度範圍，即-20℃～+85℃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/℃的增益。此時，1LSB相當於約0.3℃。即使安裝在微型電腦中的10位元ADC也可以預期約0.3℃的溫度解析度。當然，在室溫附近存在30mV/℃以上的增益，因此1LSB為0.1℃以下。

圖4. 單位溫度的電壓變化(增益)

使用配備有微型電腦的標準ADC，可以通過簡單的電路輕鬆形成溫度檢測電路。這是貼片NTC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，使用普通貼片NTC熱敏電阻和電阻的溫度測量精度是多少？

再看一下圖3。該圖是使用電阻值公差±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(jù)部件的最大公差等計算的電壓的上下限值進行繪圖。由於幾乎看不到差，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5. 對圖3中Vout誤差溫度進行換算

結果顯示，在+60℃下產(chǎn)生約±1℃的誤差，在+85℃下產(chǎn)生約±1.5℃的誤差。為了監(jiān)測電子設備內(nèi)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。

使用簡單的元器件和電路就可以實現(xiàn)高精度的溫度測量，貼片NTC熱敏電阻的高性價比也就不言而喻了。

恭成科技擁有國際先進的貼片NTC熱敏電阻生產(chǎn)工藝平臺，成熟、靈活的配方體系，可根據(jù)客戶需求快速研發(fā)新規(guī)格、高精度、高可靠性的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，説明5G時代的電子設備精準監(jiān)測溫度。

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