从事电子行业的朋友们,应该对热敏电阻不陌生吧!那么笔者在这里抛出一个问题:你知道NTC热敏电阻是什么吗?
百度百科上给的定义是:热敏电阻是一种传感器电阻,其电阻值随着温度的变化而改变。按照温度系数不同分为正温度系数热敏电阻(PTCthermistor,即 Positive Temperature Coefficient thermistor)和负温度系数热敏电阻(NTCthermistor,即 Negative Temperature Coefficient thermistor)。正温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而增大,负温度系数热敏电阻器的电阻值随温度的升高而减小。它们同属于半导体器件。
大家可以看到,NTC热敏电阻是热敏电阻的一部分,其电阻值是随着温度的升高而减小的,英文就用“negative”指代,而negative这个词的意思是消极的、否定的、阴性的,放在热敏电阻这个语境当中指的就是下降的,这样就明白了为什么它叫做NTC热敏电阻。
明白了NTC热敏电阻的性质,我们就可以把它应用在多种场合当中,这其中温度检测和温度补偿是用的比较多的。
举个例子,使用晶体管或晶振的电子电路的工作情况,因温度变化而会稍稍不稳定,此时,通过将电阻值会随温度上升而下降的NTC热敏电阻嵌入电路中,便可保持电路稳定工作了。
而关于NTC热敏电阻的分类,则可分为盘式、SMD、玻璃封装二极管、树脂封装被膜线等形状,作为温度保护器件嵌入到电路中的,则是通过积层工艺制造的SMD形状贴片NTC热敏电阻。
笔者将其简称为贴片NTC热敏电阻。现在我们来看看它有哪些具体应用。
一、智能手机/平板当中的温度检测与温度补偿
智能手机或平板中,会使用多个NTC热敏电阻,用于温度检测以及温度补偿。其使用实例如下图所示:
智能手机/平板NTC热敏电阻(温度检测/温度补偿)的主要使用示例(图片来源:网络)
其基本电路是与NTC热敏电阻以及固定电阻进行串联的分压电路。CPU及功率模块等安装在发热部位附近的NTC热敏电阻,其电阻值会随温度上升而下降,因此分压电路的输出电压会发生变化。
该变化输送至微控制器后,将会保护电路元件免受过热造成的影响,或者也可进行温度补偿。
温度检测/温度补偿基本电路(图片来源:网络)
二、移动设备电池充电中的温度检测
智能手机等移动设备的电池组中(锂离子电池)除了+端子与-端子之外,还有另外一个端子----T端子。是用来温度监测的,其内部也搭载有NTC热敏电阻。
在电池温度上升时,NTC热敏电阻的温度也会随之上升,从而电阻值会下降,当超过上限充电温度时,充电控制IC将会停止充电。
下图为基本的电路示例。电池组内的保护IC会测量电池电压,从而防止过充电或过放电。
在快速充电等要求充电控制更为精准的情况时,将会使NTC热敏电阻与充电控制IC进行连接,从而用于测量环境温度。
移动设备电池充电中的温度检测(图片来源:网络)
三、微控制器的温度检测
由于智能手机等微控制器需要确保工作的可靠性,因此需要保护其免受过热所带来的影响。下图为组合了NTC热敏电阻与固定电阻的微控制器温度保护电路示例。
微控制器的温度检测(图片来源:网络)
由上图所示,NTC热敏电阻由固定电阻RS与分压电路构成。若流过过度的电路,NTC热敏电阻温度将会上升,电阻值将会下降,从而将抑制微控制器的驱动电压。
使用的电路元件为小型SMD贴片式的NTC热敏电阻以及电阻器,因此直接贴装于电路基板或发热部上,即可起到有效的温度保护作用。
四、LED照明系统的温度检测
LED照明,大家应该都不陌生吧!我们要明白的是,虽然LED照明耗电量低、寿命长,但根据不同的使用方法,会出现寿命缩短、发光效率降低等情况。
这是什么原因呢?原来,LED器件中作为发光层的半导体PN接合面会发热,该温度称为接合温度。流过LED的电流变大时,亮度将会提高,发热量也会随之增加,从而接合温度将会变高,寿命将会缩短;若接合温度过低时,发光效率将会下降,从而亮度将会降低。
为此,为了发挥LED的最大效率,需要以最佳温度进行工作。这就需要NTC热敏电阻大显身手了。
通过将NTC热敏电阻嵌入电路,并与LED进行热耦合后,便可作为简易温度保护电路进行工作。若与最佳工作温度存在偏差,则会以NTC热敏电阻的电阻变化形式表现出来,此时将会对流过LED的电流进行补偿。最终将会在降低LED电力损耗的同时,实现长寿命化。
LED照明系统的温度检测(图片来源:网络)