NTC热敏电阻

热敏电阻的热管理基础知识

发布时间:2019-03-03    文章来源:敏创原创    点击次数:
当然,所有半导体都会产生热损失。功率半导体的热损耗范围从几瓦到几千瓦。在散热器中,导电能力通常以°K / W测量。导电能力值越小,散热能力越好。


热敏电阻的示例包括用于集成在电机绕组中的PTC传感器,带有用于安装到散热器上的凸耳的PTC传感器,
以及用于安装在印刷电路板上的SMT-PTC温度传感器。

需要三个实体来确定功率半导体的正确散热器:热接触电阻,半导体中的最大散热以及最高的预期环境温度。
一些热耗散是通过对流发生的,但这种方法的局限性很快就会达到 - 特别是对于消耗大量功率的小芯片。因此,不可能保证 - 并且不依赖于 - 对流冷却。此外,散热器对于紧凑型设计来说通常太大。最好的方法是通过风扇或组合的空气和水冷换热器主动散热,这些换热器通常在没有调节的情况下运行。
 
在许多电子电源和转换器中,功耗与负载有关。为了改善能量平衡并最大限度地减少噪声的产生,有源散热仅在电子设备达到规定的温度限制时才会打开。
热敏电阻是检测温度限制的理想选择。热敏电阻可以是正温度系数(PTC)或负温度系数(NTC)器件。使用NTC热敏电阻时,电阻随温度升高而下降。在PTC热敏电阻中,电阻随温度下降而增加。在超过特定温度时,PTC热敏电阻显示电阻急剧上升,使其可用作温度限制传感器。另一方面,NTC热敏电阻具有更高的线性度,因此适用于温度测量



PTC热敏电阻的电阻随温度急剧上升。NTC热敏电阻具有更高的线性度。

由于其陡峭的耐温曲线,PTC热敏电阻可监控温度限制,并在温度足够高时启动风扇。PTC热敏电阻可以串联连接,当作为温度传感器工作时,可以监控多个热点。当串联连接中的PTC传感器超过规定的极限温度时,它会将电路切换到高欧姆状态。例如,此操作可用于笔记本电脑,以使用SMD PTC传感器监控主处理器,图形处理器和任何其他发热组件。
PTC传感器的另一个应用是电机绕组的热监控。例如,一些制造商提供特殊类型的PTC传感器,可以很容易地集成到三相电机的绕组中。


完整的高性能音频末级电路,具有双重温度保护功能。该电路可以监控四个散热器的热量。高于85°C,风扇启动。
如果温度达到100°C,直流电压保护电路会收到一个正信号,导致其继电器跳闸并断开负载。


NTC热敏电阻也可用于温度监控 - 特别是当其温度特性的线性度非常方便时。例如,高性能音频末级可能使用NTC传感器来检测两个温度。在这种设计中,具有发射极电阻器的八个输出晶体管可以一起安装在冷却风扇单元上,以最小化外壳尺寸。四个独立的散热器可以彼此点对称地布置,每个散热器上有两个功率晶体管。
 
由于输出晶体管位于四个彼此电绝缘和热绝缘的散热器上,因此必须单独监控每个散热器。这种单独的监控是必要的,因为即使散热器的尺寸足够大,公差也会导致负载分布略微不均匀。热监控必须让电路采取两种措施:首先,一旦一个或多个散热器达到85°C的温度,风扇必须打开。其次,必须在达到约100℃的温度时卸载负载。
某些制造商提供的NTC传感器在空间受限的情况下非常有用。他们让一台NTC温度传感器完成工作,而不是两个传感器。上述设计使风扇可在85°C时可靠地接通。由于这种设计在热学方面相对较慢,因此不需要像通常情况那样建立开关磁滞电路。



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