溫度保護設備芯片式NTC熱敏電阻的應用(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備在溫度檢測和溫度補償中的應用。

SMD NTC熱敏電阻的優點

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(NTC)的半導體陶瓷。這意味著電阻隨溫度升高呈指數下降。RT曲線越陡,在指定溫度范圍內的電阻變化越大。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并采取糾正措施以確保穩定運行(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定。由于負溫度系數高,NTC熱敏電阻特別適合補償電路對溫度變化的不良響應。電力電子的工作點穩定和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,基于多層技術的SMD NTC熱敏電阻是優選。以下是SMD NTC熱敏電阻作為溫度保護設備的用途,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。

溫度保護設備芯片式NTC熱敏電阻的應用(上)

示例應用:移動設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視和保護,因為從電池中汲取功率的移動通信設備必須在各種環境下運行,包括低溫和高溫運行。

作為優選的溫度檢測設備,NTC熱敏電阻用于保護電路中。NTC熱敏電阻可以根據電池系統的不同目的檢測環境溫度。特別是對于快速充電,必須測量環境溫度,因為并非所有電池都允許在冷熱溫度范圍內充電。電池組制造商通常會根據電池的化學性質,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),可確保環境溫度在允許快速充電的范圍內。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。

示例應用:微控制器的溫度檢測

必須保護智能手機和其他設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動電壓。為了實現有效的溫度保護,在電路板上或發熱部件上安裝了小型的SMD NTC熱敏電阻和電阻器。

示例應用:LED照明系統的溫度檢測

在許多便攜式電子解決方案中,發光二極管(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),與傳統照明相比,它具有許多優勢,但像其他任何半導體器件一樣,它們也會發熱。因此,挑戰之一是熱管理。一般來說,高質量的LED是堅固耐用的設備,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選。

可以基于特定的IC LED驅動器使用不同的拓撲。NTC熱敏電阻可以在電阻器網絡中工作(排電阻),在該網絡中,感應電壓可以通過影響脈沖寬度調制(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,例如驅動器提供的參考輸出電壓。

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