温度管理先锋,敏瓷NTC热敏电阻为温度保驾护航
热敏电阻是对温度敏感的陶瓷电阻器,基本电气特性是随着温度变化而改变电阻,分为负温度系数(NTC)热敏电阻和正温度系数(PTC)热敏电阻。负温度系数(NTC)热敏电阻的特性是电阻值随着温度升高而降低,正温度系数(PTC)热敏电阻的特性是电阻值随着温度升高而升高。因NTC热敏电阻的应用范围更为广泛,故以下就NTC热敏电阻做详细介绍。
一、NTC热敏电阻的种类
NTC热敏电阻的种类非常多,以下就常见类别举例:
二、NTC热敏电阻主要特性和主要技术参数
NTC热敏电阻的主要特性是随着温度的升高电阻值呈指数下降,温度系数高达(3-6%.K-1),故而较小的温度变化会引起很大的电阻值变化,该变化在电路测量中非常容易捕捉到且有着严格规律性,所以NTC热敏电阻广泛应用在与温度相关的各个领域,例如温度测量、温度控制和温度补偿等。
NTC热敏电阻R-T关系示意图
NTC热敏电阻的基本参数主要有零功率电阻值、材料常数B、电阻温度系数α、热时常数τ、耗散系数δ、额定功率P、允许工作电流Imax等。
NTC热敏电阻零功率电阻/标称电阻值(RT)
在一定温度(T)下,NTC热敏电阻所消耗的功率极低时(若功率进一步下降,电阻值变化率仍小于0.1%)的直流电阻值。通常取25℃的零功率电阻值作为标称电阻值,即R25。
材料常数(B)
描述热敏电阻物理特性的参数,表示电阻对温度变化的敏感程度,B值越大,表示其灵敏度越高。
在实际情况下,通常测定两个不同温度(取绝对温度K)时的电阻值按以下公式计算所得:
B=Ln(R1/R2)/(1/T1-1/T2)
B值通常是在T1=298.15K(即25℃),T2=323.15K(即50℃)或358.15K(即85℃)下所得。
电阻温度系数(α)
热敏电阻在温度变化时电阻变化的灵敏度,其单位是欧姆/°C,但常被写成%变化/°C(每度变化百分比)。计算公式如下:
α=1/R.dR/dT=-B/T2
耗散系数(δ)
在一定环境温度下,NTC热敏电阻通过自身发热使其温度升高1℃时所需要的功率,通常以mW/℃表示。可由下面公式计算:
δ=W/(T-T0)
耗散系数描述的是热敏电阻与外界热量交换的量,与热敏电阻封装形式有很大的关系,该参数在流量测试等应用领域非常重要。
热时间常数(τ)
在零功率条件下,当热敏电阻的环境温度发生急剧变化时,热敏电阻元件产生最初温度T0与最终温度T1两者温度差的63.2%的温度变化所需要的时间,通常以秒(S)表示。热时间常数与热敏电阻的外形尺寸、以及对环境的热耦合有关。热时间常数与NTC热敏电阻的热容量C成正比,与其耗散系数δ成反比。
τ=C/δ
额定功率(P)
在环境温度25℃下因自身发热使表面温度升高100℃所需要的功率。
允许工作电流(Imax)
在静止空气中通过自身发热使其升温为1℃的电流。
三、NTC热敏电阻的主要作用
1、温度测量
温度测量原理图(*图片来源于敏瓷)
2、温度控制
移动设备充电电池温度控制原理图(*图片来源于敏瓷)
3、温度补偿
TCXO, 晶振的温度补偿原理图(*图片来源于敏瓷)
4、抑制浪涌电流
插件功率型NTC抑制浪涌电流原理图
*插件功率型NTC可位于交流电路中A1或A2处,也可位于直流电流中D1或D2处
四、敏瓷贴片NTC热敏电阻在智能手机和平板中的应用举例
a)LCD显示器温度补偿
为保证液晶显示能在较宽的温度范围内正常工作,使用贴片式NTC热敏电阻进行温度补
偿,可通过控制LCD的驱动电压使其保持稳定的对比度。
b)功率放大器模块温度补偿
NTC热敏电阻在功率放大器的作用不仅是温度监控和保护,还包括温度补偿,以提高功率放大器的线性度和稳定性,避免放大失真。
c)蓝牙/WiFi温度监控
使用NTC热敏电阻进行监控及保护,防止该模块温度过高对电路元器件产生损害或导致性能下降。
d)CPU温度监控
当手机或平板长时间高性能处理,CPU会产生大量热量,使用NTC热敏电阻检测过热做出反应对手机或平板进行降频,避免CPU过热损坏。
e)相机模组温度监控
使用NTC热敏电阻监控相机模组关键部位(如CMOS传感器)在工作时的温度变化,及时调整电路工作状态,提高模组的稳定性和可靠性。
f)电池温度管理与充电控制
使用NTC热敏电阻监测电池温度,防止充电/放电时过热(如快充场景)。同时NTC热敏电阻还可以根据温度调整充电电流/电压,延长电池寿命。
g)闪光灯温度监控
利用NTC电阻值随温度变化而显著变化的特性来调节流经LED灯的电流,从而实现对温度的控制,降低LED电力损耗的同时实现长寿命化。
五、敏瓷贴片NTC热敏电阻产品系列及特点
*已量产规格220+,囊括所有常见规格及多个客户定制规格,可定制特殊型号;