电气装置

一份全面的NTC热敏电阻使用指南

发布时间:2024/7/31 14:02:31   
NTC热敏电阻体积可以小到一粒绿豆那么大,但功能却非常重要。如果使用不当,就等同于玩火,毁坏整个电路或设备。以下以株式会社村田制作所的FTN系列NTC热敏电阻(扁薄头绝缘温度传感器)为例,介绍NTC热敏电阻的电气操作、应用事项、测试数据,以及常见问题。一、电气操作(1)电阻-温度特性NTC热敏电阻产品的电阻-温度(R-T)特性非常关键,电阻值相对于温度呈指数级变化。R-T曲线显示了每一摄氏度阶跃时的电阻值,其中“R-中心”是各温度时的典型电阻,“R-低”和“R-高”分别是电阻的下限和上限。电阻的温度特性(2)恒压驱动在常用的温度传感电路中,通常将热敏电阻和普通电阻器串联连接,并施加以恒定电压(Vin)。这被称为恒定电压驱动,热敏电阻上的电压(Vout)可以通过公式计算:Vout=VinxRNTC/(RNTC+R)在宽泛的检测温度范围,可获取显著的电压变化。该电压变化与温度相关。具体地说,直接将热敏电阻连接至微控制器装置(MCU)的模拟-数字(A/D)端口上以进行A/D转换,可以通过MCU的逻辑将A/D转换值视为温度信息。例如,为了在一定温度时显示警告,需要编程MCU以便在检测到A/D转换值相当于温度时发出警告。(3)A/D转换器电压增益和分辨率相对于温度的电压变化(增益)。即便处于温度检测范围(-20至+85℃)的下限和上限,增益变为最小时,仍可以获得超过10mV/℃的增益。(4)热敏电阻和电阻器允许公差的估计误差在使用具有±1%电阻偏差偏差的热敏电阻和电阻器时获取的电压-温度特性,给出了电压的典型值、下限和上限。在中心值为零(0)时,几乎没有什么温度差别。+60℃时可观察到约±1.0℃的温度误差,+85℃时可观察到约±1.5℃的温度误差。虽然热敏电阻精度可能不佳,但其用于监测电子设备中的温度仍足够可靠。使用热敏电阻和电阻器的正常允许公差,可以提供非常高的性价比。(5)热敏电阻和ADC的外施电压热敏电阻的外施电压(Vin)和MCU中的ADC的电压(Vref)来自相同的电压源。ADC的输入电压(VNTC)将根据Vin(=Vref)变化,电压变化在理论上取消。电压源将被加以规范,但它还是有一定的误差或波动。该误差对温度感应精度有直接的负面影响。因此,强烈推荐使用此类差分电压检测。(6)取消低频率噪声的电容器建议使用与热敏电阻或电阻器并联的电容器。由于ADC的采样周期和/或电路中周围部件的影响,将观察到VNTC的低频率噪声。此类噪声可使用并联电容器去除。普遍使用的电容器静电容量为0.01uF至1uF。在选择静电容量时,请参考ADC和/或MPU的数据表和/或应用说明。二、参考应用(1)要检测皮肤温度FTN系列适用于为如可穿戴式设备等医疗保健和医学应用检测皮肤温度。皮肤温度检测需要NTC热敏电阻隔热。NTC热敏电阻是半导体,因此NTC热敏电阻无法直接安装在机身的金属上,因为该金属用于从人体导热及耐汗液等。FTN系列产品具有隔热功能。因此,它可以方便地设计和组装。(2)要检测机身温度,防止低温受伤FTN系列适合于手持式设备检测机身温度,以防止低温伤害。手持式设备的内部空间非常狭小。因此,FTN系列和其部件之间需要安装在PCB上的隔热方法。FTN系列产品具有隔热功能。因此,它可以方便地设计和组装。(3)检测电源模块的温度FTN系列适用于电源模块过热检测。FTN可用于导线结合安装方法,使得FTN可设置在如IGBT等功率半导体附近。这意味着FTN可以快速检测精确的功率半导体的温度。三、测试数据(1)绝缘电阻和击穿电压FTN系列包含带树脂塑模芯片的NTC热敏电阻,因此FTN系列产品具有隔热功能。(2)响应时间FTN系列能快速检测温度变化。这里的加热器被假定为人体皮肤的温度。村田公司的FTN系列NTC热敏电阻与该公司的普通芯片NTC热敏电阻相同,可以通过其电子隔离器直接连接到金属散热器或机身。由于树脂塑模结构简洁,FTN系列具有很高的机械应力强度,良好的耐用性和较长使用寿命,能为电子设备提供安全可靠的发热保护。

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