Wie man Temperatur-Schutz-Gerät-Chip NTC Thermsitors benutzt

NTC-Thermistoren sind hitzeempfindliche Widerstandselemente, deren Widerstandswerte mit steigender Temperatur rasch abnehmen.sie werden als Temperaturschutzvorrichtungen zum Schutz von Schaltkreisen vor Überhitzung sowie als Temperatursensoren verwendetAOLITTEL bietet SMD-NTC-Thermistoren in verschiedenen Größen an, indem wir auf unsere angesammelten Materialtechnologien und eine mehrschichtige Verarbeitungstechnologie zurückgreifen.Dieser Artikel beschreibt Anwendungen von Temperaturschutzgeräten zur Temperaturerkennung und Temperaturkompensation.

Vorteile von SMD-NTC-Thermistoren

NTC-Thermistoren sind temperaturempfindliche Widerstandselemente, die Halbleiterkeramik mit negativen Temperaturkoeffizienten (NTC) verwenden.Das bedeutet, dass der Widerstand exponentiell mit steigender Temperatur abnimmt.Je steiler die RT-Kurve ist, desto größer ist die Veränderung des Widerstands innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs.sie werden häufig als Temperatursensoren und auch als Temperaturschutzeinrichtungen für Zwecke wie Temperaturmessung und Temperaturkompensation verwendet.

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-temperatureZum Beispiel wird der Betrieb eines elektronischen Schaltkreises, der einen Transistor oder einen Kristallresonator verwendet, mit Temperaturänderungen subtil instabil.NTC-Thermistoren sind besonders geeignet, um die unerwünschte Reaktion einer Schaltung auf Temperaturänderungen auszugleichenZwei Beispiele sind die Arbeitspunktstabilisierung der Leistungselektronik und die Helligkeitsregelung von LCD-Displays.

NTC-Thermistoren sind in vielen verschiedenen Designs erhältlich, darunter Scheiben, glaskapselte Dioden, harzbeschichtete Blei- und SMD-Typen.SMD-NTC-Thermistoren auf der Grundlage der Mehrschichttechnologie sind die erste Wahl, wenn ein Temperaturschutz auf einer PCB-Platine erforderlich istDie folgenden Anwendungen von SMD-NTC-Thermistoren als Temperaturschutzeinrichtungen für Zwecke wie Temperaturerkennung und Temperaturkompensation sind:
* Die im Text und in den Diagrammen genannten NTC-Thermistoren sind SMD-NTC-Thermistoren.

Musterantrag: Temperaturerkennung und Temperaturkompensation für Smartphones und Tablets

Viele NTC-Thermistoren werden in Smartphones und Tablets zur Temperaturdetektion und Temperaturkompensation verwendet.

Abbildung 1: Hauptanwendungen von NTC-Thermistoren für die Temperaturerkennung und Temperaturkompensation in Smartphones und Tablets

Der Grundkreis ist ein Spannungspaltkreis mit einem NTC-Thermistor und einem in Serie angeschlossenen festen Widerstand. 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.
Diese Änderung wird an einen Mikrocontroller gesendet, um Temperaturkompensationsmaßnahmen einzuleiten und Schaltkreiskomponenten vor Überhitzung zu schützen.

Abbildung 2: Grundschaltkreise für Temperaturerkennung und Temperaturkompensation

Musterantrag: Temperaturerkennung für Akkupacks mobiler Geräte

Alle wiederaufladbaren Batterien und insbesondere Lithium-Ionen-Batterien müssen durch intelligente Ladeschaltkreise überwacht und geschützt werden.Da das Mobilfunkgerät, das Strom aus den Batterien bezieht, in einer Vielzahl von Umgebungen arbeiten muss,, einschließlich Niedertemperatur- und Hochtemperaturbetrieb.
Als bevorzugte Temperaturerkennungseinrichtungen werden NTC-Thermistoren in den Schutzkreisläufen eingesetzt.je nach BatteriesystemBesonders bei schnellem Aufladen muss die Umgebungstemperatur gemessen werden, da nicht alle Batterien das Aufladen im heißen und kalten Temperaturbereich zulassen.Normalerweise bei Ladetemperaturen von 0 °C bis 45 °C für langsames Laden, und 5 °C, 10 °C bis 45 °C für ein schnelles Laden werden von den Batteriepack-Herstellern je nach Batteriekemie empfohlen.
Der NTC-Thermistor ist Teil einer intelligenten Ladesteuerungseinheit (siehe nachstehende Schaltung), die sicherstellt, dass die Umgebungstemperatur im Bereich liegt, der ein schnelles Laden ermöglicht. 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.
Während der Entladung führen NTC-Thermistoren auch eine Temperaturkompensation für die Spannungsmessung durch, die hilft, die verbleibende Ladung in der Batterie zu messen.

Abbildung 3: Temperaturerkennung für Batteriepakete mobiler Geräte

Beispiel für die Anwendung: Temperaturerkennung für Mikrocontroller

Mikrocontroller von Smartphones und anderen Geräten müssen vor Überhitzung geschützt werden, um ihre Zuverlässigkeit zu gewährleisten.Die nachstehende Abbildung zeigt einen Mikrocontroller-Temperaturschutzkreis, der eine Spannungsspaltung verwendet, die aus einer Kombination aus NTC-Thermistor und festen Widerständen RS bestehtWenn ein Überstrom fließt, steigt die Temperatur des NTC-Thermistors und sein Widerstand sinkt, wodurch die Antriebsspannung des Mikrocontrollers unterdrückt wird.Um einen effektiven Temperaturschutz zu erreichen, werden kleine SMD NTC-Thermistoren und -Widerstände entweder auf der Leiterplatte oder dem Wärmegenerator montiert.

Abbildung 4: Temperaturerkennung für Mikrocontroller

Musterantrag: Temperaturerkennung für LED-Beleuchtungssysteme

In vielen tragbaren elektronischen Lösungen werden Lichtdioden (LEDs) in der allgemeinen Beleuchtung und der Automobilbeleuchtung weit verbreitet, wo hohe Helligkeit immer beliebter wird.Die Lösung sind hochhellige LEDs (HBLEDs)Die Anlagen, die für die Belichtung von Straßen verwendet werden, bieten zahlreiche Vorteile gegenüber herkömmlicher Beleuchtung, erzeugen aber wie jede andere Halbleitervorrichtung Wärme. Eine der Herausforderungen ist daher das thermische Management.Im Allgemeinen, sind hochwertige LEDs robuste Geräte, die bei ordnungsgemäßem Umgang über 100.000 Stunden arbeiten können.hohe Temperaturen können ihre Lebensdauer erheblich verkürzen und ihre Helligkeit negativ beeinflussenUm eine maximale Lebensdauer zu gewährleisten, empfehlen die LED-Hersteller in der Regel, dass die Stromentlastung bei Temperaturen zwischen 50 °C und 80 °C beginnt.Ohne Temperaturregelung muss der Konstrukteur sicherstellen, dass die Temperatur niemals die empfohlene Schwelle der LED überschreitet., oder begrenzen Sie den Strom durch einen Widerstand auf 57% der maximalen Nennleistung, wodurch die volle LED-Helligkeit geopfert wird.Das macht NTC-Thermistoren aufgrund ihres attraktiven Preis-Leistungs-Verhältnisses zur bevorzugten Wahl für die Temperaturmessung und -steuerung in der BeleuchtungSie ermöglichen es, LEDs für eine bestimmte Lebensdauer in voller Betriebsfähigkeit zu nutzen, d. h. bei niedrigerer Umgebungstemperatur einen höheren Strom und bei Temperaturanstieg einen angepassten niedrigeren Strom.Dies erhöht nicht nur die Lebensdauer der LEDFür eine optimale Leistung sollte der NTC-Thermistor in der Nähe der LEDs oder im Hotspot der LED-Board platziert werden.
Auf der Grundlage spezifischer IC-LED-Treiber können verschiedene Topologien verwendet werden.Ein NTC-Thermistor kann in einem Widerstandsnetzwerk betrieben werden, in dem die Sensorspannung den LED-Strom indirekt steuern kann, indem sie das Verhältnis von Impulse-Breite-Modulation (PWM) beeinflusstEine weitere Option wird im folgenden Diagramm dargestellt. Hier wird der NTC-Thermistor im LED-Stromsensorzweig verwendet, um das Rückkopplungssignal bei höheren Temperaturen zu beeinflussen.In dieser Konfiguration muss der NTC an eine konstante Spannungsquelle angeschlossen werden, z. B. eine vom Fahrer bereitgestellte Ausgangsspannung.

Abbildung 5: Temperaturerkennung für LED-Beleuchtungsanlagen

Musterantrag: Temperaturerkennung für Festplatten

Eine Festplatte, die als Speichergerät für PCs und andere intelligente elektronische Geräte verwendet wird, ist ein hitzeempfindliches Gerät, und eine hohe Temperatur erhöht die Wahrscheinlichkeit von Fehlern und Ausfällen.Aus diesem Grund, erfasst ein Temperatursensor die Temperatur, und wenn die Temperatur einen festgelegten Schwellenwert überschreitet, wird ein Ventilator zum Abkühlen des Geräts eingeschaltet. 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 ICDas folgende Diagramm zeigt den Austausch eines Temperatursensor-ICs durch einen NTC-Thermistor.

Abbildung 6: Temperaturerkennung für Festplatten

Musterantrag: Temperaturerkennung für Schreibvorgänge mit dem Festplattenkopf

Das Datenschreiben auf einer Festplatte ist eine magnetische Aufzeichnung in der Magnetschicht der Platte (Magnetplatte) unter Verwendung eines durch eine Spule im Aufzeichnungskopf erzeugten Magnetismus.Übermäßiges Schreiben kann dazu führen, dass sich der Kopf überhitzt und Teile des Kopfes beeinträchtigt werdenAus diesem Grund wird zur Steuerung des durch den Kopf fließenden Stroms ein Temperaturdetektionskreislauf mit einem NTC-Thermistor verwendet, wie in der folgenden Abbildung dargestellt.

Abbildung 7: Temperaturerkennung für die Schreibvorgänge mit dem Festplattenkopf

Musterantrag: Temperaturregelung für Wärmedrucker

Thermische Drucker, die für den Druck auf thermisches Papier bestimmt sind, werden als Quittungsdrucker von POS-Kassagegeräten und als Barcode- oder Etikettendrucker verwendet.Die Temperatur eines Wärmekopfes korreliert sowohl mit der Sättigung als auch mit der Dicke der gedruckten Zeichen: Je höher die Temperatur, desto dunkler und dicker sind sie.Um eine konstante Druckqualität zu gewährleisten, wird die Spannung durch Änderung der Impulsbreite des Stroms, der an den Thermalkopf geleitet wird, gesteuertDas nachstehende Diagramm zeigt ein Beispiel für einen Temperaturmesskreisblock mit einem NTC-Thermistor.

Abbildung 8: Temperaturregelung für Wärmedrucker

Musterantrag: Temperaturkompensation für LCDs

Der Kontrast von LCD-Displays, die in Smartphones, Tablets und anderen kompakten Geräten verwendet werden, hängt von der Temperatur ab und ändert sich je nach Umgebungstemperatur.die Antriebsspannung muss entsprechend der Umgebungstemperatur eingestellt werdenDie nachstehende Abbildung zeigt einen typischen Temperaturkompensationskreis, der eine Kombination aus NTC-Thermistor und festen Widerständen verwendet.

Abbildung 9: Temperaturkompensation für LCDs

Musterantrag: Temperaturkompensation für Kristalloszillatoren

Ein Kristall-Oszillator mit einem Kristall-Resonator wird in elektronischen Geräten wie PCs verwendet, um eine Referenzfrequenz (Uhr-Referenzsignal) zu erzeugen.die Temperatureigenschaft eines Kristallresonators zeichnet eine Kubikkurve mit einem Wendepunkt bei der Standardtemperatur (25 °C in den meisten Fällen), und eine schwingende Frequenzabweichung (vertikale Achse), die weitgehend von der Temperatur abhängt. 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 areaSolche analogen Kompensationsschaltungen verwenden einen NTC-Thermistor, einen Kondensator und einen Widerstand.Ein Kristalloszillator mit einem internen Temperaturkompensationskreis wird als TCXO (Temperaturkompensations-Kristalloszillator) bezeichnet.

Abbildung 10: Temperaturkompensation für Kristalloszillatoren

Musterantrag: Temperaturkompensation für Halbleiterdrucksensoren

Viele MEMS piezoresistive Halbleiterdrucksensoren werden in vielen Haushaltsgeräten, automatisierten Produktionslinien in Fabriken, Automobilanwendungen und anderen verwendet. 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 bridgesWenn das Membran durch Druck aus einem Medium belastet wird, entsteht ein Widerstandsunterschied zwischen den Sensorelementen.der dann ein elektrisches Signal von beiden Enden des Brückenkreislaufs erzeugt.
Piezoresistive Halbleiterdrucksensoren weisen eine geringe Größe und eine hohe Empfindlichkeit auf, aber da die Empfindlichkeit der Sensorelemente temperaturabhängig ist, ist eine Kompensationsschaltung erforderlich.Die nachstehende Abbildung zeigt eine Kompensationsschaltung mit einer Kombination aus einem NTC-Thermistor und festen Widerständen.Die Temperaturkompensation erfolgt durch Steuerung der auf den Drucksensor angewandten Spannung über den temperaturabhängigen Widerstand des NTC-ThermistorsEs wurden auch verschiedene Arten anderer Kompensationskreise entwickelt.

Abbildung 11: Temperaturkompensation für Halbleiterdrucksensoren

Muster der Anwendung: Wärmeschutz von Halbleitern

Halbleiter müssen während des Betriebs vor übermäßigen Temperaturen geschützt werden.Ein NTC-Thermistor wird auf dem Substrat im Inneren des Strommoduls platziert, um die Wärmeabwassertemperatur zu überwachen, auf der das Modul montiert ist (Diagramm). Die Endgeräte des NTC-Thermistors werden mit dem Komparator des Steuergeräts verbunden. Sobald der Widerstand des NTC-Thermistors unter einen vorgegebenen Wert fällt,Der Controller reduziert die Leistung durch alle Halbleiter, um die Temperatur im Inneren des Pakets zu senken.
Vor allem bei der Verwendung von Breitband-Halbleitern (GaN oder SiC) in Leistungsmodulen führt dies zu höheren Betriebstemperaturen im Vergleich zu Standardsilizium.und unterschiedliche Montageverfahren der Bauteile erforderlich sein könnenWährend das Löt- oder Klebverfahren für Standardsilizium ausreichend war,Die höheren Betriebstemperaturen erfordern jetzt hauptsächlich Sinterprozesse zur Befestigung von Komponenten an der DCB (direkt mit Kupfer verbunden) und Bindungsverbindungen, mit Gold-, Silber- oder Aluminiumdraht zur Implementierung der Verbindung.

Abbildung 12: SMD-NTC-Thermistoren auf dem Substrat im Inneren des Leistungsmoduls montiert