NTC的測溫與電路保護應(yīng)用

NTC傳感器元件是各種應(yīng)用中NTC溫度傳感器實現(xiàn)功能的基礎(chǔ)，其實不僅在溫度傳感器中，在其他各類電子產(chǎn)品應(yīng)用中也十分常見，如可復(fù)式保險絲及自動調(diào)節(jié)的加熱器等等。作為一類半導(dǎo)體傳感元件，NTC的應(yīng)用大致可分為兩類，一是進行溫度測量，二是進行電路保護。

實現(xiàn)高靈敏度與高精度的溫度測量

NTC熱敏電阻由于其高靈敏度和高精度，已被很好地用于重視耐用性、可靠性和穩(wěn)定性的溫度測量。雖然熱敏電阻的材料很多，但與金屬等導(dǎo)體相比，NTC這類半導(dǎo)體電阻具有更容易加工、更小、更輕的優(yōu)點。此外，由于其響應(yīng)速度快，它同樣也適用于小直徑精密設(shè)備。

在低成本的溫度測量方案中，一般會在NTC熱敏電阻與電源正極之間串聯(lián)一個上拉電阻，通過采集NTC熱敏電阻兩端的分壓變化來確定環(huán)境溫度變化。大多數(shù)情況下會串聯(lián)一個和NTC常溫電阻值一樣的電阻，并且保證流過的電流要足夠小以免產(chǎn)生自熱來確保測量過程的精度。

避免產(chǎn)生自熱來確保測量過程的精度，另一方面由于NTC熱敏電阻在本質(zhì)上是非線性電阻，因此在測溫之前一定要做線性處理，并保證在合適的溫度范圍內(nèi)測量，否則結(jié)果會相去甚遠。目前一般可以覆蓋－50℃到150℃的測量，有些行業(yè)領(lǐng)先的NTC廠商能覆蓋到－55℃到175℃。如果帶有特殊涂層，NTC熱敏電阻覆蓋到300℃也沒有問題。

NTC熱敏電阻的電阻溫度系數(shù)是每1℃降低3至5%，相比于其他金屬電阻值每1℃變化只有幾個百分點左右，可以看出NTC熱敏電阻即使溫度變化很小也表現(xiàn)出很大的電阻變化。從這些特性不難看出，在合適的溫度范圍內(nèi)，NTC熱敏電阻能夠?qū)崿F(xiàn)以高精度靈敏地檢測微小溫差。

片式的可嵌入NTC熱敏電阻，可以直接集成到IGBT模塊和IPM模塊中，如TDK的新型片式L860 NTC熱敏電阻，不需要引線可以通過燒結(jié)和重質(zhì)鋁絲焊連接直接嵌入到電源模塊中，完全不同于傳統(tǒng)的SMD NTC元件。我們都知道，電源模塊在接近其功率極限運行時的效率通常最高，但要保持極限狀態(tài)運行，必須精確控制溫度。相比于傳統(tǒng)的NTC元件，片式NTC熱敏元件與電源模塊之間熱耦合更加穩(wěn)定，這意味著元件可實現(xiàn)超快的響應(yīng)，更有利于高精度的溫度測量和控制。

不管是工業(yè)、汽車還是消費級應(yīng)用里，監(jiān)測所有電力元件的溫度都是一項關(guān)鍵任務(wù)，是保障整個系統(tǒng)的安全性、可靠性和使用壽命的基本要求，NTC熱敏電阻在其中應(yīng)用廣泛。

NTC抑制浪涌，提高系統(tǒng)可靠性

在電路保護控制方面，NTC的應(yīng)用也不少。一般開機的時候，會有一個較大的電流流過二極管，如果電流過大二極管可能會損壞。浪涌電流的抑制方法很多，一般中小功率電源中采用電阻限流的辦法抑制開機浪涌電流。

傳統(tǒng)的固定阻值限流電阻，浪費在電阻上的功耗是沒辦法改變的。而在線路上面串聯(lián)一個NTC熱敏電阻，在開機之前由于熱敏電阻溫度低，電阻比較大，可以很好地限制開機時的浪涌電流。開機之后，熱敏電阻溫度升高，阻值大幅降低，也不會產(chǎn)生過大的損耗。

這個過程在實際應(yīng)用中發(fā)生得非常迅速，NTC熱敏電阻隨著溫度升高快速發(fā)熱，其電阻值會在毫秒級的時間內(nèi)迅速下降到一個很小的級別，一般只有零點幾歐到幾歐的大小。相比之下，在電阻上損耗的功率降低了幾十倍甚至上百倍。

基于NTC熱敏電阻器的抑制辦法功率大、抑制浪涌電流能力強、可靠性高、壽命長、殘余電阻小。一般情況下小功率電源的NTC不用加繼電器，大功率的需要加繼電器即可。但要注意的是采用NTC抑制開機浪涌的電源設(shè)備，不能夠頻繁開關(guān)機，NTC冷卻需要幾十秒到幾分鐘不等，恢復(fù)至其冷態(tài)阻值后才能再次開機。

作為抑制開機浪涌保證電子設(shè)備免遭破壞的NTC，可以說是最簡單最有效的。當然，NTC只是起到開機保護作用，電路正常工作或者短路時NTC是沒有辦法應(yīng)對浪涌的。

小結(jié)

NTC熱敏電阻作為典型的一類具有溫度敏感型的半導(dǎo)體電阻，其阻值會隨著溫度升高而降低。有著隨著溫度變化而改變阻值的特性是一方面，NTC熱敏電阻元件還具有小損耗、幾乎無滯后現(xiàn)象的優(yōu)點，還能起到非常好的保護作用。