热敏电阻,温度补偿_大锐他爹_新浪博客

 

AVX公司推出NB23系列0402表面贴装负温度系数(),适用于手持及便携式电子设备中及控制应用。该器件的小尺寸可置于电池组内作为温度传感器,提供与大尺寸NTC热敏电阻相同的性能,阻值范围在10kΩ至100kΩ,标准误差等级为5%、10%和20%。

该热敏电阻的为150mW,热耗散因数为0.8mW/℃,工作温度范围在-55℃至+150℃之间,具有,??持无铅高温焊接。NB23系列产品适用于如手机、硬盘、膝上电脑及小型磁盘播放器等便携式设备。其NTC热敏电阻还提供0603、0805和1206尺寸。

 

 

 

晶体管温度补偿电路


    晶体管的主要参数,如电流放大倍数、基极-发射极电压、集电极电流等,都与环境温度密切相关。因此,在晶体管电路中需要采取必要的温度补偿措施,才能获得较高的稳定性和较宽的使用环境温度范围。
    采用NTC热敏电阻器的晶体管温度补偿电路,普遍存在高温(一般在50℃以上)补偿不足、输入阻抗随温度升高而下降,功耗较大等缺点。PTC热敏电阻晶体管温度补偿电路能克服上述缺点,扩大晶体管使用环境温度范围。

    2.1.1 原理电路

                    热敏电阻,温度补偿

                                            图2.1.1  三种接法的基本补偿电路

    图2.1.1(a)(b)(c) 为三种不同接法的晶体管基本补偿电路,适用于不同的晶体管及工作电流,以求保证在较宽的温度范围内的{zj0}补偿效果。此外,图2.1.1(b)和图2.1.1(c)除有稳定工作电流的作用外,还兼有过热过流保护的功能,即当电流或环境温度超过设定值时,RT阻值剧增,从而使使晶体管截止。

    2.1.2 应用举例
    晶体管放大电路

                                   热敏电阻,温度补偿 

                                                        图2.1.2  晶体管放大电路

    图2.1.2为采用PTC热敏电阻的晶体管放大电路。图中RT为25℃时阻值180Ω的PTC热敏电阻,当环境温度变化时,其阻值随之变化使晶体管发射极电压呈反向变化,从而使集电极电流保持稳定。

                                  热敏电阻,温度补偿

                                                    图2.1.3  Ia、Av随环境温度Ta的变化

    图2.1.3是环境温度在-20~+60℃范围内,集电极电流Ic及电压放大系数Av的变化情况。图中,曲线1、3是采用了PTC热敏电阻的补偿结果,曲线2、4是没有采用PTC热敏电阻补偿的结果。由于引入了PTC热敏电阻器,集电极电流Ic及电压放大系数Av抗环境温度影响的能力得到显著改进。

 

 


NTC热敏电阻是指具有负温度系数的热敏电阻。是使用单一高纯度材料、具有接近理论密度结构的高性能陶瓷。因此,在实现小型化的同时,还具有电阻值、温度特性波动小、对各种温度变化响应快的特点,可进行高灵敏度、高精度的检测。本公司提供各种形状、特性的小型、高可靠性产品,可满足广大客户的应用需求。

热敏电阻,温度补偿 电阻-温度特性

热敏电阻的电阻-温度特性可近似地用式1表示。

(式1) R=R0 exp {B(1/T-1/T0)}

但实际上,热敏电阻的B值并非是恒定的,其变化大小因材料构成而异,{zd0}甚至可达5K/°C。因此在较大的温度范围内应用式1时,将与实测值之间存在一定误差。
此处,若将式1中的B值用式2所示的作为温度的函数计算时,则可降低与实测值之间的误差,可认为近似相等。
(式2) BT=CT2+DT+E
上式中,C、D、E为常数。
另外,因生产条件不同造成的B值的波动会引起常数E发生变化,但常数C、D 不变。因此,在探讨B值的波动量时,只需考虑常数E即可。
  常数C、D、E的计算
常数C、D、E可由4点的(温度、电阻值)数据 (T0, R0). (T1, R1). (T2, R2) and (T3, R3),通过式3∼6计算。
首先由式样3根据T0和T1,T2,T3的电阻值求出B1,B2,B3,然后代入以下各式样。


热敏电阻,温度补偿

  电阻值计算例

试根据电阻-温度特性表,求25°C时的电阻值为5(kΩ),B值偏差为50(K)的热敏电阻在10°C~30°C的电阻值。

  步 骤

(1) 根据电阻-温度特性表,求常数C、D、E。

To=25+273.15   T1=10+273.15   T2=20+273.15   T3=30+273.15

(2) 代入BT=CT2+DT+E+50,求BT

(3) 将数值代入R=5exp {(BT1/T-1/298.15)},求R。
*T : 10+273.15~30+273.15

  电阻-温度特性图如图1所示
热敏电阻,温度补偿

热敏电阻,温度补偿 电阻温度系数

所谓电阻温度系数(α),是指在任意温度下温度变化1°C(K)时的零负载电阻变化率。电阻温度系数(α)与B值的关系,可将式1微分得到。

热敏电阻,温度补偿

这里α前的负号(-),表示当温度上升时零负载电阻降低。

热敏电阻,温度补偿 散热系数 (JIS C2570-1)

散热系数(δ)是指在热平衡状态下,热敏电阻元件通过自身发热使其温度上升1°C时所需的功率。
在热平衡状态下,热敏电阻的温度T1、环境温度T2及消耗功率P之间关系如下式所示。

热敏电阻,温度补偿

产品目录记载值为下列测定条件下的典型值。

热敏电阻,温度补偿 {zd0}功率(JIS C2570-1)

在额定环境温度下,可连续负载运行的功率{zd0}值。
个别产品规格书上可能记载为以往的名称“额定功率”。

产品目录记载值是以25°C为额定环境温度、由下式计算出的值。
(式) 额定功率=散热系数×({zg}使用温度-25)

热敏电阻,温度补偿 容许运行功率

这是使用热敏电阻进行温度检测或温度补偿时,自身发热产生的温度上升容许值所对应功率。(JIS中未定义。)容许温度上升t°C时,{zd0}运行功率可由下式计算。
容许运行功率=t×散热系数

热敏电阻,温度补偿对应环境温度变化的热响应时间常数(JIS C2570-1)

指在零负载状态下,当热敏电阻的环境温度发生急剧变化时,热敏电阻元件产生最初温度与最终温度两者温度差的63.2%的温度变化所需的时间。
热敏电阻的环境温度从T1变为T2时,经过时间t与热敏电阻的温度T之间存在以下关系。

常数τ称热响应时间常数。
上式中,若令t=τ时,则(T-T
1)/(T2-T1)=0.632。换言之,如上面的定义所述,热敏电阻产生初始温度差63.2%的温度变化所需的时间即为热响应时间常数。

经过时间与热敏电阻温度变化率的关系如下表所示。

热敏电阻,温度补偿
热敏电阻,温度补偿

产品目录记录值为下列测定条件下的典型值。

另外应注意,散热系数、热响应时间常数随环境温度、组装条件而变化。


热敏电阻,温度补偿NTC热敏电阻使用注意事项

请严格遵守以下事项,否则可能会造成NTC热敏电阻损坏、使用设备损伤或引起误动作。

(1)
(2) 设计设备时,请进行NTC热敏电阻贴装评估试验,确认无异常后再使用。
(3) 请勿在过高的功率下使用NTC热敏电阻。
(4) 由于自身发热导致电阻值下降时,可能会引起温度检测精度降低、设备功能故障,故使用时请参考散热系数,注意NTC热敏电阻的外加功率及电压。
(5) 请勿在使用温度范围以外使用。
(6) 请勿施加超出使用温度范围上下限的急剧温度变化。
(7) 将NTC热敏电阻作为装置的主控制元件单独使用时,为防止事故发生,请务必采取设置“安全电路”、“同时使用具有同等功能的NTC热敏电阻”等周全的安全措施。
(8) 在有噪音的环境中使用时,请采取设置保护电路及屏蔽NTC热敏电阻(包括导线)的措施。
(9) 在高湿环境下使用护套型NTC热敏电阻时,应采取仅护套头部暴露于环境(水中、湿气中)、而护套开口部不会直接接触到水及蒸气的设计。
(10) 请勿施加过度的振动、冲击及压力。
(11) 请勿过度拉伸及弯曲导线。
(12) 请勿在绝缘部和电极间施加过大的电压。否则,可能会产生绝缘不良现象。
(13) 配线时应确保导线端部(含连接器)不会渗入“水”、“蒸气”、“电解质”等,否则会造成接触不良。
(14)
(15) 金属腐蚀可能会造成设备功能故障,故在选择材质时,应确保金属护套型及螺钉紧固型NTC热敏电阻与安装的金属件之间不会产生接触电位差。

使用时若有其他不明之处,请垂询本公司销售人员。

 

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