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全面的NTC熱敏電阻使用介紹
  • 發(fā)布時(shí)間:2020-04-27 15:43:19
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全面的NTC熱敏電阻使用介紹
NTC熱敏電阻體積可以小到一粒綠豆那么大,但功能卻非常重要。如果使用不當(dāng),就等同于玩火,毀壞整個(gè)電路或設(shè)備。
以下以株式會(huì)社村田制作所的FTN系列NTC熱敏電阻(扁薄頭絕緣溫度傳感器)為例,介紹NTC熱敏電阻的電氣操作、應(yīng)用事項(xiàng)、測(cè)試數(shù)據(jù),以及常見(jiàn)問(wèn)題。
一、電氣操作
(1)電阻- 溫度特性
NTC熱敏電阻產(chǎn)品的電阻-溫度(R-T)特性非常關(guān)鍵,電阻值相對(duì)于溫度呈指數(shù)級(jí)變化。R-T曲線顯示了每一攝氏度階躍時(shí)的電阻值,其中“R-中心”是各溫度時(shí)的典型電阻,“R-低”和“R-高”分別是電阻的下限和上限。
NTC熱敏電阻
電阻- 溫度特性圖
(2)恒壓驅(qū)動(dòng)
在常用的溫度傳感電路中,通常將熱敏電阻和普通電阻器串聯(lián)連接,并施加以恒定電壓(Vin)。這被稱為恒定電壓驅(qū)動(dòng),熱敏電阻上的電壓(Vout)可以通過(guò)公式計(jì)算:
Vout = Vin x RNTC / ( RNTC + R )
NTC熱敏電阻
電壓溫度曲線圖
在寬泛的檢測(cè)溫度范圍,可獲取顯著的電壓變化。該電壓變化與溫度相關(guān)。具體地說(shuō),直接將熱敏電阻連接至微控制器裝置(MCU)的模擬-數(shù)字(A/D)端口上以進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換,可以通過(guò)MCU的邏輯將A/D轉(zhuǎn)換值視為溫度信息。
例如,為了在一定溫度時(shí)顯示警告,需要編程MCU以便在檢測(cè)到A/D轉(zhuǎn)換值相當(dāng)于溫度時(shí)發(fā)出警告。
(3)A/D轉(zhuǎn)換器電壓增益和分辨率
相對(duì)于溫度的電壓變化(增益)。即便處于溫度檢測(cè)范圍(-20至+85℃)的下限和上限,增益變?yōu)樽钚r(shí),仍可以獲得超過(guò)10mV/℃的增益。
NTC熱敏電阻
電壓增益圖
(4)熱敏電阻和電阻器允許公差的估計(jì)誤差
在使用具有±1%電阻偏差偏差的熱敏電阻和電阻器時(shí)獲取的電壓-溫度特性,給出了電壓的典型值、下限和上限。
在中心值為零(0)時(shí),幾乎沒(méi)有什么溫度差別。+60℃時(shí)可觀察到約±1.0℃的溫度誤差,+85℃時(shí)可觀察到約±1.5℃的溫度誤差。
雖然熱敏電阻精度可能不佳,但其用于監(jiān)測(cè)電子設(shè)備中的溫度仍足夠可靠。使用熱敏電阻和電阻器的正常允許公差,可以提供非常高的性價(jià)比。
(5)熱敏電阻和ADC的外施電壓
熱敏電阻的外施電壓(Vin)和MCU中的ADC的電壓(Vref)來(lái)自相同的電壓源。ADC的輸入電壓(VNTC)將根據(jù)Vin(=Vref)變化,電壓變化在理論上取消。
電壓源將被加以規(guī)范,但它還是有一定的誤差或波動(dòng)。該誤差對(duì)溫度感應(yīng)精度有直接的負(fù)面影響。因此,強(qiáng)烈推薦使用此類差分電壓檢測(cè)。
(6)取消低頻率噪聲的電容器
建議使用與熱敏電阻或電阻器并聯(lián)的電容器。由于ADC的采樣周期和/或電路中周圍部件的影響,將觀察到VNTC的低頻率噪聲。此類噪聲可使用并聯(lián)電容器去除。普遍使用的電容器靜電容量為0.01uF至1uF。在選擇靜電容量時(shí),請(qǐng)參考ADC和/或MPU的數(shù)據(jù)表和/或應(yīng)用說(shuō)明。
NTC熱敏電阻
與熱敏電阻或電阻器并聯(lián)的電容器圖
二、參考應(yīng)用
(1)要檢測(cè)皮膚溫度
FTN系列適用于為如可穿戴式設(shè)備等醫(yī)療保健和醫(yī)學(xué)應(yīng)用檢測(cè)皮膚溫度。皮膚溫度檢測(cè)需要NTC熱敏電阻隔熱。NTC熱敏電阻是半導(dǎo)體,因此NTC熱敏電阻無(wú)法直接安裝在機(jī)身的金屬上,因?yàn)樵摻饘儆糜趶娜梭w導(dǎo)熱及耐汗液等。FTN系列產(chǎn)品具有隔熱功能。因此,它可以方便地設(shè)計(jì)和組裝。
NTC熱敏電阻
皮膚溫度檢測(cè)圖像
(2)要檢測(cè)機(jī)身溫度,防止低溫受傷
FTN系列適合于手持式設(shè)備檢測(cè)機(jī)身溫度,以防止低溫傷害。手持式設(shè)備的內(nèi)部空間非常狹小。因此,F(xiàn)TN系列和其部件之間需要安裝在PCB上的隔熱方法。FTN系列產(chǎn)品具有隔熱功能。因此,它可以方便地設(shè)計(jì)和組裝。
NTC熱敏電阻
機(jī)身溫度檢測(cè)圖像
(3)檢測(cè)電源模塊的溫度
FTN系列適用于電源模塊過(guò)熱檢測(cè)。FTN可用于導(dǎo)線結(jié)合安裝方法,使得FTN可設(shè)置在如IGBT等功率半導(dǎo)體附近。這意味著FTN可以快速檢測(cè)精確的功率半導(dǎo)體的溫度。
NTC熱敏電阻
電源模塊的溫度檢測(cè)圖像
三、測(cè)試數(shù)據(jù)
(1)絕緣電阻和擊穿電壓
FTN系列包含帶樹(shù)脂塑模芯片的NTC熱敏電阻,因此FTN系列產(chǎn)品具有隔熱功能。
NTC熱敏電阻
測(cè)試條件圖
(2)響應(yīng)時(shí)間
FTN系列能快速檢測(cè)溫度變化。這里的加熱器被假定為人體皮膚的溫度。
NTC熱敏電阻
測(cè)試條件圖
FTN系列NTC熱敏電阻與該公司的普通芯片NTC熱敏電阻相同,可以通過(guò)其電子隔離器直接連接到金屬散熱器或機(jī)身。由于樹(shù)脂塑模結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,F(xiàn)TN系列具有很高的機(jī)械應(yīng)力強(qiáng)度,良好的耐用性和較長(zhǎng)使用壽命,能為電子設(shè)備提供安全可靠的發(fā)熱保護(hù)。
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