NTC热敏电阻

在温度跟踪电源中使用热敏电阻

发布时间:2019-02-26    文章来源:敏创原创    点击次数:
为什么选择NTC热敏电阻?
NTC热敏电阻为温度相关调节提供了近乎最佳的解决方案。它价格低廉,可通过我们随时供货,并提供从0402尺寸到1206尺寸的小型表面贴装包装。此外,只需基本了解,NTC热敏电阻就可以直接应用于您的电路。

NTC特色
顾名思义,热敏电阻只是一个与温度相关的电阻。不幸的是,依赖性是非线性的(见图1),并且对于大多数应用来说,它本身并不是很有用。幸运的是,有两种简单的技术可以线性化热敏电阻的行为。



图1. NTC热敏电阻的电阻随温度变化极为非线性。
这使得在不将其应用于线性化网络的情况下难以利用热敏电阻。(R 25C =10kΩ,β= 3965K)。
NTC热敏电阻作为温度函数的标准公式如下:


其中R 25C是室温下热敏电阻的标称电阻,β(beta)是热敏电阻在K中的材料常数,T是热敏电阻的实际温度,单位为摄氏度。
该等式是实际温度特性的非常接近的近似值,如图2所示。请注意使用对数刻度表示Y轴。

图2.在半对数图上,热敏电阻的电阻与温度几乎呈线性关系。
实际测量的热敏电阻电阻与Beta公式相匹配,具有相当高的精度。(R 25C =10kΩ,β= 3965K)。
 
R 25C和β通常发布在制造商的数据表中。R 25C的典型值范围为22Ω至500kΩ。β的典型值为2500至5000K。
正如看到的图3中,值越高β提供增加的温度依赖性和当需要在较窄的温度范围更高的分辨率是有用的。相反,较低的β值提供较小的倾斜温度依赖性,并且当在较宽的温度范围内操作时更为理想。
 


图3. NTC热敏电阻由其室温电阻(R 25C)及其材料常数β(Beta)指定。
β是温度依赖性斜率的度量。(R 25C =10kΩ,K表示β)。

自热
热敏电阻是一个电阻,就像任何电阻一样,它会在电流通过时产生热能。热能导致NTC热敏电阻的电阻降低,然后表明温度略高于环境温度。在制造商的数据表和应用说明中,通常有表格,公式和文字详细说明这种现象。然而,如果通过热敏电阻的电流保持相对低,使得自加热误差与所需的测量精度相比较小,则可以在很大程度上忽略这些,如本文的设计实例中那样。

线性
当应用于线性化电路时,NTC热敏电阻最容易使用。线性化有两种简单的技术:电阻模式和电压模式。
 
阻力模式
在电阻模式线性化时,普通电阻与NTC热敏电阻并联放置,这会使组合电路的电阻线性化。如果选择电阻器的值等于室温下热敏电阻的电阻(R 25C),那么相对线性电阻的区域将在室温附近对称(如图4所示)。


图4.通过将一个普通电阻与热敏电阻并联,可以轻松实现电阻模式线性化。
如果普通电阻具有与R 25C相同的值,那么几乎线性电阻对温度的区域将在+ 25°C左右对称。(R 25C =10kΩ,K表示β)。

注意较低的值β在较宽的温度范围内产生线性结果,而较高的β值在较窄的温​​度范围内产生增加的灵敏度。等效电阻来自R的约90%变化25℃在冷的(-20℃)至R的50%25C在室温下(+ 25℃)至约15%的R 25C在热(+ 70℃)。
 
电压模式
在电压模式线性化中,NTC热敏电阻与普通电阻串联,形成分压电路。分压器电路采用稳压电源或电压基准V REF进行偏置。这具有产生与温度成线性关系的输出电压的效果。如果选择电阻器的值等于室温下热敏电阻的电阻(R 25C),那么线性电压区域将在室温附近对称(如图5所示)。


图5.通过将一个普通电阻与热敏电阻串联,并用恒压源对所得的电阻分压器进行偏置,可以轻松实现电压模式的线性化。
如果普通电阻与R具有相同的值在图25C中,接近线性输出电压对温度的区域将在+ 25℃左右对称。(R 25C =10kΩ,K表示β)。
 
再次注意,较低的 β值在较宽的温度范围内产生线性结果,而较高的 β值在较窄的温​​度范围内产生增加的灵敏度。输出电压从冷(-20°C)时的近零电压到室温(+ 25°C)下的V REF / 2变化到热(+ 70°C)时的近RE REF。




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