Hoe te om de Apparatenspaander NTC Thermsitors te gebruiken van de Temperatuurbescherming

NTC-thermistoren zijn warmtegevoelige weerstandselementen waarvan de weerstandswaarden snel afnemen met stijging van de temperatuur.worden gebruikt als temperatuurbeschermingsapparatuur voor de bescherming van circuits tegen oververhitting en als temperatuursensorenAOLITTEL biedt thermistors met SMD NTC in verschillende maten aan door gebruik te maken van onze opgehoopte materiaaltechnologieën en een meerlagige verwerkingstechnologie.Dit artikel beschrijft toepassingen van temperatuurbeschermingsapparatuur voor temperatuurdetectie en temperatuurcompensatie.

Voordelen van SMD-NTC-thermistors

NTC-thermistoren zijn temperatuurgevoelige weerstandselementen die gebruikmaken van halfgeleiderkeramiek met negatieve temperatuurcoëfficiënten (NTC).Dat betekent dat de weerstand exponentieel afneemt met stijgende temperatuur.Hoe steiler de RT-curve, hoe groter de verandering in weerstand binnen een bepaald temperatuurbereik.Deze apparaten worden vaak gebruikt als temperatuursensoren en ook als temperatuurbeschermingsapparaten voor doeleinden zoals temperatuurmeting en temperatuurcompensatie..

Temperature compensation is the ability of a circuit to react to changing temperatures and initiate corrective actions in order to ensure stable operation (controlling) and protect against over- or under-temperatureBijvoorbeeld, de werking van een elektronisch circuit met behulp van een transistor of een kristalresonator wordt subtiel onstabiel bij temperatuursveranderingen.NTC-thermistors zijn bijzonder geschikt om de ongewenste reactie van een circuit op temperatuurveranderingen te compenserenTwee voorbeelden zijn de werkpuntstabilisatie van de krachtelektronica en de helderheidsregeling van LCD-displays.

NTC-thermistoren zijn verkrijgbaar in veel verschillende ontwerpen, waaronder schijf, glasgecapsuleerde diode, harsbedekte lood en SMD-typen.SMD-NTC-thermistors op basis van meerlagige technologie zijn de eerste keuze wanneer temperatuurbescherming op een PCB-bord nodig isHieronder worden toepassingen van SMD NTC-thermistors beschreven als temperatuurbeschermingsapparatuur voor doeleinden zoals temperatuurdetectie en temperatuurcompensatie.
* De in de tekst en de diagrammen genoemde NTC-thermistors zijn SMD-NTC-thermistors.

Voorbeelden van toepassingen: temperatuurdetectie en temperatuurcompensatie voor smartphones en tablets

Veel NTC-thermistors worden gebruikt in smartphones en tablets voor temperatuurdetectie en temperatuurcompensatie.

Figuur 1: Belangrijkste toepassingen van NTC-thermistors voor temperatuurdetectie en temperatuurcompensatie in smartphones en tablets

Het basiscircuit is een spanningsverdelend circuit met een NTC-thermistor en een vaste weerstand die in serie zijn verbonden. The resistance value of an NTC thermistor placed near a heat generating part such as a CPU or a power module decreases with rise of temperature and changes the output voltage of the voltage-dividing circuit.
Deze verandering wordt naar een microcontroller gestuurd om temperatuurcompensatieacties te initiëren en circuitonderdelen tegen oververhitting te beschermen.

Figuur 2: Basiscircuits voor temperatuurdetectie en temperatuurcompensatie

Voorbeeld van toepassing: temperatuurdetectie voor batterijpakketten van mobiele apparaten

Alle oplaadbare batterijen en met name lithium-ionbatterijen moeten worden gecontroleerd en beschermd door slimme oplaadcircuits.omdat het mobiele communicatieapparaat dat energie uit de batterijen haalt, in verschillende omgevingen moet werken, met inbegrip van het gebruik bij lage en hoge temperaturen.
Als voorkeursinrichting voor temperatuurdetectie worden NTC-thermistors in de beschermende circuits gebruikt.afhankelijk van het batterijsysteemVooral bij snel opladen moet de omgevingstemperatuur worden gemeten, aangezien niet alle batterijen het opladen in het warm- en koudtemperatuurbereik toelaten.Gewoonlijk laadtemperaturen van 0 °C tot 45 °C voor langzaam opladen, en 5 °C, 10 °C tot 45 °C voor snel opladen worden aanbevolen door de fabrikanten van de batterijpakketten, afhankelijk van de batterijchemie.
De NTC-thermistor maakt deel uit van een intelligente laadbediening (zie onderstaande schakeling), die ervoor zorgt dat de omgevingstemperatuur binnen het bereik ligt dat snelle opladen mogelijk maakt. During charging the NTC thermistor repeatedly measures the temperature all 5 to 10 seconds and can detect a rise in the battery cell's temperature at the end of the charging cycle or caused by abnormal charging conditions.
Tijdens het ontladen voeren NTC-thermistors ook temperatuurcompensatie uit voor de spanningsmeting, wat helpt om de resterende lading in de batterij te meten.

Figuur 3: Temperatuurdetectie voor batterijpakketten van mobiele apparaten

Voorbeeldtoepassing: temperatuurdetectie voor microcontrollers

Microcontrollers van smartphones en andere apparaten moeten worden beschermd tegen oververhitting om hun betrouwbare werking te garanderen.Het onderstaande diagram toont een microcontroller temperatuurbeschermingscircuit dat een spanningsverdelingscircuit gebruikt dat bestaat uit een combinatie van NTC-thermistor en vaste weerstanden RSWanneer een overstroom stroomt, stijgt de temperatuur van de NTC-thermistor en daalt de weerstand ervan, waardoor de aandrijfspanning van de microcontroller wordt onderdrukt.Om een effectieve temperatuurbescherming te bereiken worden kleine SMD NTC-thermistors en -weerstanden gemonteerd op het printplaat of het warmteopwekkende onderdeel.

Figuur 4: Temperatuurdetectie voor microcontrollers

Voorbeeld van toepassing: temperatuurdetectie voor LED-verlichtingssystemen

In veel draagbare elektronische oplossingen worden lichtdioden (LED's) veel gebruikt in algemene verlichting en automobielverlichting, waar hoge helderheid steeds populairder wordt.De oplossing zijn hooghelderheids-LED's (HBLED's)De eerste is dat de verlichtingsinstallaties, die talrijke voordelen hebben ten opzichte van conventionele verlichting, maar net als alle andere halfgeleiderapparaten warmte genereren.Over het algemeen, hoogwaardige LED's zijn robuuste apparaten die meer dan 100.000 uur kunnen werken wanneer ze goed worden behandeld.hoge temperaturen kunnen hun levensduur aanzienlijk verkorten en hun helderheid negatief beïnvloedenOm de maximale levensduur te garanderen, raden LED-fabrikanten meestal aan dat de stroomvermindering begint bij temperaturen tussen 50 °C en 80 °C.Zonder temperatuurregeling moet de ontwerper ervoor zorgen dat de temperatuur nooit de aanbevolen drempelwaarde van de LED overschrijdt., of de stroom door een weerstand beperken tot 57% van de maximale nominale helderheid, waardoor de volledige LED-helderheid wordt opgeofferd.Dat maakt NTC-thermistors de voorkeur keuze voor temperatuur sensing en controle in verlichting vanwege hun aantrekkelijke prijs/prestatie verhoudingZij stellen LED's in staat om gedurende een bepaalde levensduur in volle werking te worden gebruikt, wat betekent dat bij lagere omgevingstemperatuur een hogere stroom en bij temperatuurstijgingen een aangepaste lagere stroom wordt gebruikt.Dit verbetert niet alleen de levensduur van de LEDVoor de beste prestaties dient de NTC-sensor dicht bij de LED's of in de hotspot van het LED-bord te worden geplaatst.
Er kunnen verschillende topologieën worden gebruikt op basis van specifieke IC-LED-drivers.Een NTC-thermistor kan in een weerstandsnetwerk werken waarbij de sensorspanning de LED-stroom indirect kan regelen door de verhouding pulsbreedte-modulatie (PWM) te beïnvloedenEen andere optie is weergegeven in het onderstaande diagram. Hier wordt de NTC-thermistor in de LED-stroomgevoelige tak gebruikt om het feedbacksignaal bij hogere temperaturen te beïnvloeden.In deze configuratie moet de NTC worden aangesloten op een constante spanningsbron, bv. een door de bestuurder aangeboden referentie-uitgangsspanning.

Figuur 5: Temperatuurdetectie voor LED-verlichtingssystemen

Voorbeeldtoepassing: temperatuurdetectie voor HDD's

Een harde schijf, die wordt gebruikt als opslagapparaat voor pc's en andere slimme elektronische apparaten, is een warmtegevoelig apparaat en een hoge temperatuur verhoogt de kans op fouten en storingen.Om deze reden, een temperatuursensor de temperatuur detecteert en wanneer de temperatuur een bepaalde drempel overschrijdt, wordt een ventilator ingeschakeld om het apparaat af te koelen. The accuracy of a relatively simple temperature detection circuit consisting of an NTC thermistor and fixed resistors is fully sufficient for the protection of an HDD and much more cost-efficient than a circuit using a temperature sensor ICHet onderstaande diagram toont de vervanging van een temperatuursensor IC door een NTC thermistor.

Figuur 6: Temperatuurdetectie voor HDD's

Voorbeelden van toepassingen: Temperatuurdetectie voor schrijfoperaties met de kop van de HDD

Gegevensschrijven op een HDD is magnetisch opnemen in de magnetische laag van de plaat (magnetische schijf) met behulp van magnetisme gegenereerd door een spoel in de opname kop.Overmatig schrijven kan ertoe leiden dat het hoofd oververhit raakt en negatieve gevolgen heeft voor de onderdelen van het hoofdOm deze reden wordt voor de regeling van de door het hoofd stroming een temperatuurdetektor met een NTC-thermistor gebruikt, zoals in het onderstaande diagram wordt weergegeven.

Figuur 7: Temperatuurdetectie voor schrijfoperaties met de HDD-kop

Voorbeelden van toepassingen: temperatuurregeling voor thermische printers

Thermische printers, die bestemd zijn voor het afdrukken op thermisch papier, worden gebruikt als ontvangstprinters van POS-kassa's en barcode- of etikettenprinters.De temperatuur van een thermische kop correleert met zowel de verzadiging als de dikte van de gedrukte tekens: Hoe hoger de temperatuur, hoe donkerder en dikker ze zijn.Om een constante printkwaliteit te behouden wordt de spanning geregeld door de pulsbreedte van de stroom die aan de thermische kop wordt geleverd te veranderenHet onderstaande schema toont een voorbeeld van een temperatuurdetectiecircuitblok met behulp van een NTC-thermistor.

Figuur 8: Temperatuurregeling voor thermische printers

Voorbeeld van de toepassing: temperatuurcompensatie voor LCD-schermen

Het contrast van LCD-schermen, die worden gebruikt in smartphones, tablets en andere compacte apparaten, is afhankelijk van de temperatuur en verandert afhankelijk van de omgevingstemperatuur.de aandrijvingsspanning moet worden aangepast aan de omgevingstemperatuurHet onderstaande diagram toont een typisch temperatuurcompensatiecircuit met een combinatie van NTC-thermistor en vaste weerstanden.

Figuur 9: Temperatuurcompensatie voor LCD-schermen

Voorbeeldtoepassing: Temperatuurcompensatie voor kristallenoscillatoren

Een kristallen oscillator met behulp van een kristallen resonator wordt gebruikt in elektronische apparaten zoals pc's om een referentiefrequentie (clock referentiesignaal) te genereren.de temperatuur eigenschap van een kristalresonator tekent een kubische curve met een buigpunt bij de standaardtemperatuur (25 °C in de meeste gevallen), en een oscillerende frequentieafwijking (verticale as) die grotendeels afhankelijk is van de temperatuur. The oscillating frequency deviation is reduced by inserting compensation circuits whose temperature properties are the opposite to the crystal resonator into each of the low temperature area and the high temperature areaDergelijke analoge compensatiecircuits maken gebruik van een NTC-thermistor, een condensator en een weerstand.Een kristallen oscillator met een interne temperatuurcompensatiecircuit wordt een TCXO (temperatuurcompensated crystal oscillator) genoemd.

Figuur 10: Temperatuurcompensatie voor kristallen oscillatoren

Voorbeeldtoepassing: Temperatuurcompensatie voor halfgeleiderdruksensoren

Veel MEMS piezoresistente halfgeleiderdruksensoren worden gebruikt in veel huishoudelijke apparaten, geautomatiseerde productielijnen in fabrieken, automobieltoepassingen en anderen. Such pressure sensors consist of a silicon substrate etched to create a thin hollow pressure-sensitive diaphragm with four piezoresistive parts (strain gauges) that are connected to pressure-sensitive bridgesWanneer het diafragma onder druk van een medium wordt geplaatst, ontstaat er een verschil in weerstand tussen de sensorelementen.die vervolgens een elektrisch signaal uit beide uiteinden van het brugcircuit genereert.
Piezoresistive halfgeleiderdruksensoren zijn klein en gevoelig, maar omdat de gevoeligheid van de sensorelementen afhankelijk is van de temperatuur, is een compensatiecircuit nodig..Het onderstaande diagram toont een compensatiecircuit met een combinatie van een NTC-thermistor en vaste weerstanden.De temperatuurcompensatie wordt gerealiseerd door de aan de druksensor toegepaste spanning via de temperatuurafhankelijke weerstand van de NTC-thermistor te regelenEr zijn ook verschillende soorten andere compensatie circuits ontwikkeld.

Figuur 11: Temperatuurcompensatie voor druksensoren met halfgeleiders

Voorbeeld van toepassing: thermische bescherming van halfgeleiders

De halfgeleiders moeten tijdens de werking tegen overmatige temperatuur worden beschermd.Een NTC-thermistor wordt op het substraat in de voedingsmodule geplaatst om de temperatuur van de radiator waarop de module is gemonteerd te controleren (diagram)De termistoren van de NTC-thermistor worden aangesloten op de comparator van de controller.de controller zal het vermogen door alle halfgeleiders verminderen om de temperatuur in het pakket te verlagen.
Vooral wanneer breedbandsemiconductoren (GaN of SiC) worden gebruikt in krachtmodules, leidt dit tot hogere bedrijfstemperaturen in vergelijking met standaard silicium.en verschillende montage methoden van de onderdelen nodig kunnen zijnHoewel solderen of lijmen voldoende was voor standaard silicium,de hogere werktemperaturen vereisen nu voornamelijk sinterprocessen om componenten aan de DCB (direct koper gebonden) en bindverbindingen te bevestigen, met goud, zilver of aluminium draad gebruikt om de interconnectie te implementeren.

figuur 12: op het substraat in de voedingsmodule gemonteerde SMD-NTC-thermistors