? ? ? ? ? ?NTC熱敏電阻(Negative Temperature Coefficient Thermistor)是一種阻值隨溫度升高而下降的電阻器件。本質上是一種具有較大負溫度系數的電阻器,利用它所具有的這一溫度特性(即阻值R與溫度T之間的負相關性R-T圖)。它不僅被廣泛的應用在各種電源,電機控制等大電流、高電壓電路場合中用來抑制吸收、消除電路暫態過程中的浪涌電壓和電流(功率型NTC熱敏電阻主要功能),而且它還廣泛的應用于各種電子溫度測量儀表、電子開關、家用電器等設備中,其主要作用是用來作為精確測量和溫度精確控制的敏感元件,它和熱電偶,鉑電阻(PT100、Cu100等),被稱為測溫領域中最常用的三大敏感元件之一。
先進的充電技術不僅需要電池具備盡可能大的容許溫度,而且還需確保最高容許溫度下的充電電流低于電池最大充電電流。當充電電流導致電池達到溫度上限時,充電電池必須非常準確地減小電流,避免發生損壞。電池溫度變化檢測越準確、越迅速,充電電流調節就越精確、越快速。這一技術既能確保電池在最短的時間內完成充電,也能避免電池過熱。
對于快速充電等應用,有必要也測量環境溫度,以避免環境與電池之間的溫差過大。為此,客戶需將第二個NTC熱敏電阻直接置于至充電電路板上。下圖展示了此類典型電路。
D-53為NTC熱敏電阻溫度傳感器(temperaturesensor)25度時電阻5K控溫范圍0-150度
參見圖中所示的簡單直流橋式電路,用于使用熱敏電阻生產廠家進行精密測量。電阻R2和R3的正確選擇將消除ΔV的平均DC值。
如圖2為熱敏電阻傳感器運用同相放大電路進行溫度測量的接口電路,該接口電路利用電阻器對熱敏電阻傳感器進行線性化,接口電路有電壓模式和電阻模式。二者的作用都是實現線性化。圖2用固定電阻器R1就可以實現線性化,稱為電壓模式。
電阻R1將熱敏電阻的電壓拉升到參考電壓,一般它與ADC的參考電壓一致,因此如果ADC的參考電壓是5V,Vref也將是5V。熱敏電阻和電阻串聯產生分壓,其阻值變化使得節點處的電壓V1也產生變化,該電路的精度取決于熱敏電阻和電阻的誤差以及參考電壓的精度。
為了確保功率半導體元件、邏輯元件、微控制器和處理器正常運行,必須極力避免過熱現象。憑借緊湊的尺寸(如EIA0402),新型SMDNTC熱敏電阻可直接置于微控制器及電路板上的其他熱點附近。由于焊點與電路板可形成良好的熱接觸,而且元件的自發熱微乎其微,因此新型熱敏電阻能夠對半導體敏感部件進行高精度溫度監測。由于愛普科斯(EPCOS)SMDNTC熱敏電阻具有極高的耐熱沖擊性能,因此該系列熱敏電阻不僅適合回流焊接工藝,而且適合波峰焊接。設計人員可將熱敏電阻放置在電路板底面,如微控制器背面,確保即使大尺寸微控制器也能形成極佳的熱接觸。下圖展示了典型的微控制器保護電路。
在LED照明系統中,SMDNTC熱敏電阻既能幫助實現較高發光效率,也能延長LED的使用壽命。LED光源效率很大程度上取決于半導體結的溫度。由于極端溫度將導致功率退化加快、光強減弱、色偏以及使用壽命顯著縮短,甚至導致LED系統完全損壞,而溫度過低則會導致發光效率降低,進而導致每體積單位的流明值降低,因此客戶必須極力避免此類現象發生。為了獲得最大效率,溫度必須處于規定的最佳溫度范圍內(典型的LED應用為70℃至90℃)。
如果LED電路安裝了SMDNTC熱敏電阻,最佳工作溫度的每一次變化都會引起NTC部件阻值的顯著變化。經過比較器評估,流經LED的電流會隨即減少,LED的功率損耗也會隨之降低,進而延長使用壽命。下圖展示了相應的電路。我們提供配備愛普科斯(EPCOS)SMDNTC熱敏電阻的樣品工具包,專供LED照明系統開發人員使用。
除了標準系列,我們還開發了汽車系列。新型汽車系列NTC熱敏電阻已通過AEC-Q200認證,適合最高溫度+150℃的應用,可用于ECU、空調系統等汽車電子設備及電池溫度監測或充電系統。
測溫型NTC熱敏電阻在電路中的讀取方法:
NTC熱敏電阻(Negative Temperature Coefficient Thermistor)是一種阻值隨溫度升高而下降的電阻器件。本質上是一種具有較大負溫度系數的電阻器,利用它所具有的這一溫度特性(即阻值R與溫度T之間的負相關性R-T圖)。它不僅被廣泛的應用在各種電源,電機控制等大電流、高電壓電路場合中用來抑制吸收、消除電路暫態過程中的浪涌電壓和電流(功率型NTC熱敏電阻主要功能),而且它還廣泛的應用于各種電子溫度測量儀表、電子開關、家用電器等設備中,其主要作用是用來作為精確測量和溫度精確控制的敏感元件,它和熱電偶,鉑電阻(PT100、Cu100等),被稱為測溫領域中最常用的三大敏感元件之一。
由于NTC電阻的阻值R和溫度T有某種函數關系,因此,就可以根據NTC熱敏電阻的阻值來間接感知被測對象的溫度值,這樣一來,測量(感知)被測對象的溫度值就變成了如何去檢測NTC熱敏電阻的阻值問題,常用的具體的讀取電路(采樣值的獲取電路)如下:
(三)變形的惠斯頓電橋讀取電路:見圖(4)。
原理:眾所周知,NTC熱敏電阻的R-T特性總在某段溫區內存在著非線性,這種非線性給某些需要寬溫區全程測量的應用帶來了一定的困難,就是需在讀取阻值變化值時要進行適當的非線性矯正,非線性越大矯正起來越難。為降低非線性矯正的難度通常在NTC熱敏電阻Rt的兩端,并聯適當電阻R4,其目的就是降低Rt阻值在隨溫度變化時的非線性程度,以利于矯正電路的設計。但同時也會相應降低NTC熱敏電阻對溫度的敏感性。
特點:讀取數據精度較高,溫度覆蓋范圍廣,成本略高。
△V的數值與恒壓源的穩定性和精度有關,與NTC熱敏電阻的自熱有關。△V的大小范圍與恒壓源的大小及R1,R2,R3的大小有關。
(四)高精度、寬范圍數據讀取采樣電路(凱爾文電橋電路)。
當需要測量溫度的精度達到萬分之一,千分之一攝氏度時,被測電阻的引線電阻值和電橋電路構成的引線電阻值都不能忽略時,在現代電測技術,精準自控測量領域普通使用凱爾文電橋技術來完成隨溫度變化的阻值數據讀取方式,電路如圖(5)所示。
電路采用雙臂橋路構成,有效的消除了測溫元件和電路構成引線電阻值和相應的接觸電阻對測量精度的影響。此種電路廣泛的應用于科學研究、天體空間之間和某些軍工制造等測量領域中。目前,用此種電路構成的測溫電路,可測溫度范圍已達到K~K 范圍。