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適合(hé)電池使用的ntc溫度傳感器

編輯深圳市嵩隆電子有限公司時間2019-10-12 05:37:31
  隨著便(biàn)攜(xié)式電(diàn)子產品的快速增長,已經從手(shǒu)機和MP3播放器到(dào)PDA、個(gè)人DVD播放器以及較為(wéi)傳統的筆記本電腦,人們開始(shǐ)重新審視消費和專業產(chǎn)品設計的諸多方麵。這種變化在電池技(jì)術方(fāng)麵最為(wéi)明顯。

  用(yòng)戶希望電池能(néng)夠滿足日益複雜的應用需求(qiú),因(yīn)此需要更大的電流、更(gèng)長的(de)工作(zuò)時間(jiān)。同(tóng)時,對(duì)體積小、重量輕的產品的需求也十分強勁,電池(chí)在任(rèn)何設備的體積(jī)和重量中都占有相當大的(de)比例,因此,製造商非常注意減(jiǎn)少其體積和重量。還有一點,就是對快速充電的要求,即減少用戶等待充電的時間,最(zuì)大程度(dù)地(dì)發(fā)揮移動的優(yōu)點。

  這些要求促使電池製造商轉向使用鎳(niè)氫(qīng)和鋰(lǐ)離子等新(xīn)化學材料(liào),以獲得更高的功率密度、更輕的重(chóng)量和更(gèng)快的充電(diàn)速度。這些功能,尤其是快速充電,所付(fù)出的代價(jià)是增加了複雜性。新型電池(chí)需要精確控製(zhì)的充電電路,不僅要確保其完全充滿電,而且(qiě)要盡量延長(zhǎng)其使用壽(shòu)命,並防止過熱條件下(xià)可能出現的危(wēi)險。

  電池組件的(de)任何部(bù)件發生故障都可(kě)能(néng)導致非常嚴重的後果,絕不僅僅是(shì)因無法供電而導(dǎo)致產品本身(shēn)無(wú)法使用。最近(jìn),一(yī)家公(gōng)司大舉召回了一批筆(bǐ)記本電腦專用電池,估計造成的損(sǔn)失(shī)高達4億美元。除了可(kě)能造(zào)成財務損失之外,電池還會導致(zhì)人身傷害,甚至引(yǐn)發(fā)火災。

  為電池(chí)充電(尤其是高(gāo)能鋰離子電池)設計有效的控製策略(luè),需(xū)要有良(liáng)好的設計以(yǐ)及合適的(de)元件規格和采購(gòu)政策。可以(yǐ)采用(yòng)以下幾(jǐ)種(zhǒng)架構:對於鎳(niè)氫電池(chí),充電(diàn)控製(zhì)回路可以監測(使用(yòng)各種(zhǒng)精確度級別)電池電(diàn)壓隨(suí)時間變(biàn)化(huà)的情(qíng)況。還(hái)可以限定最長充電時間;或者讓係統(tǒng)監測(cè)溫度變(biàn)化。在多(duō)數情況下(xià),都需(xū)要某種溫度監測方法來(lái)提(tí)供保護。

  鋰離子電池通常使用CCCV(恒流-恒壓)方案,但這(zhè)仍(réng)需要監(jiān)測溫度以便(biàn)允許(xǔ)啟動快速充電,同時還需要一種機(jī)製(zhì)確(què)保(bǎo)在溫度(dù)超過安(ān)全臨(lín)界值時停(tíng)止充電。因此(cǐ),所(suǒ)有這(zhè)些控製和保護策略都應包含溫度(dù)監測機製,並(bìng)將其作(zuò)為整個(gè)功能體係的固有部分。通常置於充電器或電池內的IC可以提供監測和控製功能。但一(yī)定要在電池、充電器或者電池倉(低(dī)成本手機通常這樣做)中安裝(zhuāng)一個或多個(gè)溫度傳感器。

  對設計(jì)師來說,此類傳感器的選擇範圍並(bìng)不大。熱電偶類器件需要相對複雜的補(bǔ)償電路,這會導致一些校準問題。此(cǐ)外,它們會產(chǎn)生幾mV的輸出電壓,需要進行信(xìn)號(hào)調(diào)整,並(bìng)且易受電磁噪聲的(de)影響。

  有時(shí)會用(yòng)到鎳或鉑正(zhèng)溫度係數(PTC)金屬膜(或線繞(rào))電(diàn)阻器。它們的長(zhǎng)期穩定性比熱(rè)電偶類器件更(gèng)好,並且不(bú)易受噪聲幹擾。但是,由(yóu)於它們(men)依賴流經自身的電流來(lái)監測溫度(dù),並且通常是低阻抗器件,所以耗電量相對較(jiào)高,而且它們對溫度變化的敏感程度不足以實(shí)現(xiàn)可靠的溫度監(jiān)測。市場上多數的線性PTC半導體(tǐ)器件都有這個缺點。

  目前,在性價比合理的前提(tí)下,最有效的解決方案是使用NTC(負溫度係數)熱(rè)敏(mǐn)電阻。exsense提(tí)供(gòng)的(de)NTC溫度傳(chuán)感器是一種簡潔(jié)的解決方案,耗(hào)電量極少,在很大的(de)溫度範(fàn)圍內具(jù)有非常出色的精確性,而且對溫度變化的反應很迅速。從工程(chéng)師的角度來(lái)看(kàn),這些多(duō)種規格的器件為電氣(qì)和結構設計提供了非常高的靈活性。

  NTC溫度(dù)傳感器最基本的設計和規格(gé)參數是電阻值(通(tōng)常(cháng)是25℃時的值(zhí))和(hé)公(gōng)差。但是,必須記(jì)住的是,熱敏電阻的工作原理(lǐ)與溫度密切相關。因(yīn)此,工程師要(yào)確保其設計的產品能夠在工作溫度達到極限時(shí)正(zhèng)常使用。在高溫(低阻抗)環境下,電阻(zǔ)值必須足夠(gòu)高,這(zhè)樣才能減少接(jiē)觸電阻(zǔ)和(hé)互連電阻之類的係(xì)統錯誤。相反,在低溫(高阻抗)環境下(xià),如果通(tōng)過熱敏(mǐn)電阻的(de)電流不夠大,敏感度則會下(xià)降。

  公差通常用℃表示,可以作為器件測量溫度精(jīng)確性的一個衡量標準。在少數情況下(xià),製(zhì)造商會給出以(yǐ)電阻值表(biǎo)示的公差,即在給定溫度下器件電阻與(yǔ)其(qí)預期(qī)電(diàn)阻值的接(jiē)近程度。對於詳細(xì)規格製(zhì)定(dìng)者和購買方來(lái)說,記住(zhù)下麵一點非常重要,即特(tè)定(dìng)設計(jì)的公差要求可(kě)以限(xiàn)製在特定溫(wēn)度下(xià),也可以限製在稍微寬泛的溫度範圍內。在第二種情況下,公差本(běn)身會隨器件絕對(duì)電阻值的變化(huà)而變化。設計人員需要使用為器件指定的負(fù)溫度係數(shù)計算整個溫度範圍內的電阻公差,從而確(què)保所選的(de)元件滿足係(xì)統的測量精度要求。

  在工作溫(wēn)度範圍(wéi)內,器件的性(xìng)能依賴於其本身(shēn)的材料和結構,並由第三類基本規(guī)格,即器(qì)件(jiàn)的R-T曲(qǔ)線來(lái)描述。在訂購NTC溫度(dù)傳感器時,設計師經常僅指定(dìng)電(diàn)阻、公差(chà)和標(biāo)準曲線。但是(shì),在(zài)很多情況下其它參(cān)量才是(shì)確保係統按預(yù)期工作的(de)關鍵。最(zuì)重要的參量之一是(shì)b值(zhí),表示器(qì)件的(de)電阻隨溫度變化的敏感度(dù),同樣重要的(de)是該參量的標定公差。exsense的產品具有非常出色的b值和公差,能(néng)夠帶來更高的精(jīng)確度和更好的總體係(xì)統可靠性,而且(qiě)在器件的整個工作溫度範圍內都具有良好的性能。

  最後,經常被買方忽略的一點是,NTC溫度傳感器(qì)需要緊密地安(ān)裝在所要求的溫度測試點(diǎn)上。這意味(wèi)著元件(jiàn)必須能(néng)夠經受得住現代製造工藝的物(wù)理性應力(lì),尤其是在用於符(fú)合(hé)RoHS規範無鉛工(gōng)藝中溫度曲(qǔ)線(xiàn)陡變的情況(kuàng)下。電(diàn)池技術仍將(jiāng)不斷發展。但(dàn)即使是體積更小、壽(shòu)命更長(zhǎng)的新興鋰聚合物技術,也仍需要(yào)在控製回路和保護電路中監測溫度。因(yīn)此(cǐ),成(chéng)本低、精度高、體(tǐ)積小(xiǎo)並(bìng)且堅固耐用的(de)NTC傳感(gǎn)器即使不(bú)被推(tuī)崇,也仍(réng)是此類應(yīng)用中至關重要(yào)的(de)元件(jiàn)