NTC熱敏電阻知識

NTC熱敏電阻體積可以小到一粒綠豆那么大，但功能卻非常重要。如果使用不當，就等同于玩火，毀壞整個電路或設備。

以下以株式會社村田制作所的FTN系列NTC熱敏電阻（扁薄頭絕緣溫度傳感器）為例，介紹NTC熱敏電阻的電氣操作、應用事項、測試數據，以及常見問題。

一、電氣操作

（1）電阻- 溫度特性

NTC熱敏電阻產品的電阻-溫度（R-T）特性非常關鍵，電阻值相對于溫度呈指數級變化。R-T曲線顯示了每一攝氏度階躍時的電阻值，其中“R-中心”是各溫度時的典型電阻，“R-低”和“R-高”分別是電阻的下限和上限。

電阻- 溫度特性圖

（2）恒壓驅動

在常用的溫度傳感電路中，通常將熱敏電阻和普通電阻器串聯連接，并施加以恒定電壓（Vin）。這被稱為恒定電壓驅動，熱敏電阻上的電壓（Vout）可以通過公式計算：

Vout = Vin x RNTC / ( RNTC + R )

電壓溫度曲線圖

在寬泛的檢測溫度范圍，可獲取顯著的電壓變化。該電壓變化與溫度相關。具體地說，直接將熱敏電阻連接至微控制器裝置（MCU）的模擬-數字（A/D）端口上以進行A/D轉換，可以通過MCU的邏輯將A/D轉換值視為溫度信息。

例如，為了在一定溫度時顯示警告，需要編程MCU以便在檢測到A/D轉換值相當于溫度時發出警告。

（3）A/D轉換器電壓增益和分辨率

相對于溫度的電壓變化（增益）。即便處于溫度檢測范圍（-20至+85℃）的下限和上限，增益變為最小時，仍可以獲得超過10mV/℃的增益。

電壓增益圖

（4）熱敏電阻和電阻器允許公差的估計誤差

在使用具有±1%電阻偏差偏差的熱敏電阻和電阻器時獲取的電壓-溫度特性，給出了電壓的典型值、下限和上限。

在中心值為零（0）時，幾乎沒有什么溫度差別。+60℃時可觀察到約±1.0℃的溫度誤差，+85℃時可觀察到約±1.5℃的溫度誤差。

雖然熱敏電阻精度可能不佳，但其用于監測電子設備中的溫度仍足夠可靠。使用熱敏電阻和電阻器的正常允許公差，可以提供非常高的性價比。

（5）熱敏電阻和ADC的外施電壓

熱敏電阻的外施電壓（Vin）和MCU中的ADC的電壓（Vref）來自相同的電壓源。ADC的輸入電壓（VNTC）將根據Vin（=Vref）變化，電壓變化在理論上取消。

電壓源將被加以規范，但它還是有一定的誤差或波動。該誤差對溫度感應精度有直接的負面影響。因此，強烈推薦使用此類差分電壓檢測。

（6）取消低頻率噪聲的電容器

建議使用與熱敏電阻或電阻器并聯的電容器。由于ADC的采樣周期和/或電路中周圍部件的影響，將觀察到VNTC的低頻率噪聲。此類噪聲可使用并聯電容器去除。普遍使用的電容器靜電容量為0.01uF至1uF。在選擇靜電容量時，請參考ADC和/或MPU的數據表和/或應用說明。

與熱敏電阻或電阻器并聯的電容器圖

二、參考應用

（1）要檢測皮膚溫度

FTN系列適用于為如可穿戴式設備等醫療保健和醫學應用檢測皮膚溫度。皮膚溫度檢測需要NTC熱敏電阻隔熱。NTC熱敏電阻是半導體，因此NTC熱敏電阻無法直接安裝在機身的金屬上，因為該金屬用于從人體導熱及耐汗液等。FTN系列產品具有隔熱功能。因此，它可以方便地設計和組裝。

皮膚溫度檢測圖像

（2）要檢測機身溫度，防止低溫受傷

FTN系列適合于手持式設備檢測機身溫度，以防止低溫傷害。手持式設備的內部空間非常狹小。因此，FTN系列和其部件之間需要安裝在PCB上的隔熱方法。FTN系列產品具有隔熱功能。因此，它可以方便地設計和組裝。

機身溫度檢測圖像

（3）檢測電源模塊的溫度

FTN系列適用于電源模塊過熱檢測。FTN可用于導線結合安裝方法，使得FTN可設置在如IGBT等功率半導體附近。這意味著FTN可以快速檢測精確的功率半導體的溫度。

電源模塊的溫度檢測圖像

三、測試數據

（1）絕緣電阻和擊穿電壓

FTN系列包含帶樹脂塑模芯片的NTC熱敏電阻，因此FTN系列產品具有隔熱功能。

測試條件圖

（2）響應時間

FTN系列能快速檢測溫度變化。這里的加熱器被假定為人體皮膚的溫度。

測試條件圖

FTN系列NTC熱敏電阻與該公司的普通芯片NTC熱敏電阻相同，可以通過其電子隔離器直接連接到金屬散熱器或機身。由于樹脂塑模結構簡潔，FTN系列具有很高的機械應力強度，良好的耐用性和較長使用壽命，能為電子設備提供安全可靠的發熱保護。

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