中心議題：

• 溫度管理的解決方案介紹

解決方案：

• TDK-EPC新系列PTC熱敏電阻用于各種響應(yīng)溫度

TDK-EPC現(xiàn)已成功研發(fā)新系列PTC熱敏電阻,，特別適用于IT設(shè)備的溫度管理,，該超級(jí)系列可用于各種響應(yīng)溫度。

通過愛普科斯基于PTC打造的新系列SMD極限溫度傳感" title="傳感">傳感器,，TDK-EPC擴(kuò)展了其產(chǎn)品范圍,。該超級(jí)系列外殼尺寸有0805、0603和0402,，溫度范圍介于70 ~145℃之間,。相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)系列,，新元件采用了更為均質(zhì)的陶瓷材料，在提高穩(wěn)定性的同時(shí),，還允許高達(dá)280℃的回流焊接和波峰焊接加工,。憑借上述性能，超級(jí)系列PTC產(chǎn)品已通過AEC-Q200 Rev-C標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證,，可滿足汽車電子應(yīng)用的苛刻要求,。

PTC熱敏電阻具有非線性特性：在低溫例如環(huán)境溫度條件下，其電阻較低,。隨著溫度的升高,，其電阻基于所用陶瓷材料將會(huì)突升,。這一閾值又稱作參考溫度或極限溫度,。圖1所示為PTC熱敏電阻典型特性。



在常溫下,，PTC傳感器電阻較低,，典型值小于1 kΩ。然而,，隨著溫度的上升,，其電阻開始升高。當(dāng)達(dá)到指定極限溫度Tsense時(shí),，電阻值為4.7 kΩ（精確度：±5℃）,。如果溫度再上升15 K，PTC電阻將提高10倍,，達(dá)到47 kΩ（隨溫升呈指數(shù)式躍升）,。電阻突升使PTC熱敏電阻成為極限溫度傳感器的理想選擇，允許其在適當(dāng)時(shí)機(jī)檢測(cè)敏感電子元件的臨界溫度,。為此,，溫度傳感器應(yīng)盡量靠近需保護(hù)的元件進(jìn)行安裝，從而確保良好的熱接觸和快速響應(yīng)時(shí)間,。

如圖2所示,，PTC傳感器與固定電阻器一同接入分壓電路中，從而產(chǎn)生溫度相關(guān)輸出電壓Vout,，該電壓可根據(jù)PTC傳感器特性突然改變并直接控制某元件,，如開關(guān)晶體管或比較器，從而觸發(fā)相關(guān)功能,，以免過熱和發(fā)生損壞,。如此一來，即可輕松打開風(fēng)扇或關(guān)閉負(fù)載元件和系統(tǒng)元件,，所需成本極低,。



所有熱點(diǎn) 盡在掌控
在IT設(shè)備（比如筆記本電腦）中,，由于對(duì)流冷卻作用不足，必須對(duì)一些系統(tǒng)元件實(shí)施溫度監(jiān)測(cè),。整個(gè)板面為此分布了多個(gè)局部DC/DC轉(zhuǎn)換器（即負(fù)載點(diǎn),，POL）以生成接近負(fù)載的所需電壓，而非如常使用中心電源通過總線系統(tǒng)提供一個(gè)或多個(gè)電源電壓,。

盡管當(dāng)前POL具有較高效率,，但仍會(huì)產(chǎn)生熱耗，為避免局部過熱,，常需監(jiān)測(cè)POL溫度,，同樣也需對(duì)處理器、圖像卡芯片組,、充電電池,、光/磁碟機(jī)以及RAM和其它系統(tǒng)單元進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。圖3所示為某筆記本電腦典型配置以及需監(jiān)測(cè)的熱點(diǎn),。

除了配置簡(jiǎn)單可靠,，該電路還有另一顯著優(yōu)勢(shì)：由于超級(jí)系列PTC傳感器在75 ~ 145℃范圍均有極限溫度差別是10 K的型號(hào),，因此可針對(duì)性地使用不同參考溫度監(jiān)測(cè)各熱點(diǎn)。表1所述為超級(jí)系列產(chǎn)品主要數(shù)據(jù),。




只要上一圖示中的7個(gè)PTC傳感器全部低于極限溫度,，則所有系列相關(guān)傳感器的總電阻將低于10 kΩ。即使僅有一個(gè)系列相關(guān)傳感器超出極限溫度,，電阻排的電阻值也將遠(yuǎn)遠(yuǎn)高出10 kΩ,。由于這個(gè)原因，也可以用分壓器來檢測(cè)超溫現(xiàn)象（見圖4）,。

該電路也可用于其它系統(tǒng),，如電源、UPS,、變頻器,、服務(wù)器、亮度調(diào)節(jié)器以及汽車電子系統(tǒng),。通常,，因熱耗導(dǎo)致過溫出現(xiàn)而產(chǎn)生熱點(diǎn)的是功率半導(dǎo)體,，比如MOSFET或IGBT，但也可能是電感器,、變壓器,、電容器和電機(jī)。

優(yōu)異的材料屬性
超級(jí)系列所用陶瓷均質(zhì)性特別好,。圖5所示為愛普科斯0603芯片傳感器與業(yè)內(nèi)兩款同類產(chǎn)品的切面圖象,，從中可發(fā)現(xiàn)明顯差異?？梢钥闯?，TDK-EPC新款產(chǎn)品均質(zhì)性明顯較高。陶瓷抗壓強(qiáng)度與其均質(zhì)性關(guān)系密切,。圖6中測(cè)試結(jié)果確認(rèn)了這一關(guān)系：業(yè)內(nèi)同類產(chǎn)品的平均抗壓強(qiáng)度約為115 N/mm2,，而超級(jí)系列所有材料試件的可承受壓縮負(fù)載均大于150 N/mm2。



均勻性和抗壓強(qiáng)度是元件性能和可靠性的主要參數(shù),。通過比較PTC芯片在波峰焊池中的表現(xiàn)即可發(fā)現(xiàn),，超級(jí)系列產(chǎn)品具有優(yōu)異性能,。借助其超高均勻性,，可在峰值溫度高達(dá)280 ℃時(shí)處理超級(jí)系列。然而,，由于業(yè)內(nèi)同類產(chǎn)品陶瓷物質(zhì)均質(zhì)性較低,，溫度沖擊將會(huì)導(dǎo)致裂紋的產(chǎn)生，一旦裂紋產(chǎn)生,，產(chǎn)品將無法繼續(xù)使用,。在一些情況下，業(yè)內(nèi)同類產(chǎn)品的波峰可焊性僅支持250 ℃的峰值溫度,，或者根本無法進(jìn)行波峰焊,。

圖6所示為超級(jí)系列產(chǎn)品和業(yè)內(nèi)同類產(chǎn)品在各種可靠性測(cè)試下的比較結(jié)果。具體測(cè)試項(xiàng)目主要針對(duì)使用壽命,、熱沖擊和濕度,。結(jié)果表明超級(jí)系列具有顯著優(yōu)勢(shì)。