如何為溫度傳感器選擇正確的熱敏電阻

當(dāng)面對(duì)數(shù)以千計(jì)的熱敏電阻類(lèi)型時(shí)，選型可能會(huì)造成相當(dāng)大的困難。在這篇技術(shù)文章中，我將為您介紹選擇熱敏電阻時(shí)需牢記的一些重要參數(shù)，尤其是當(dāng)要在兩種常用的用于溫度傳感的熱敏電阻類(lèi)型（負(fù)溫度系數(shù)NTC熱敏電阻或硅基線(xiàn)性熱敏電阻）之間做出決定時(shí)。NTC熱敏電阻由于價(jià)格低廉而廣泛使用，但在極端溫度下提供精度較低。硅基線(xiàn)性熱敏電阻可在更寬溫度范圍內(nèi)提供更佳性能和更高精度，但通常其價(jià)格較高。下文中我們將會(huì)介紹，正在市場(chǎng)投放中的其他線(xiàn)性熱敏電阻，可以提供更具成本效益的高性能選件，幫助解決廣泛的溫度傳感需求的同時(shí)不會(huì)增加解決方案的總體成本。

適用于您應(yīng)用的熱敏電阻將取決于許多參數(shù)，例如：

物料清單（BOM）成本。

電阻容差。

校準(zhǔn)點(diǎn)。

靈敏度（每攝氏度電阻的變化）。

自熱和傳感器漂移。

物料清單成本

熱敏電阻本身的價(jià)格并不昂貴。由于它們是離散的，因此可以通過(guò)使用額外的電路來(lái)改變其電壓降。例如，如果您使用的是非線(xiàn)性的NTC熱敏電阻，且希望在設(shè)備上出現(xiàn)線(xiàn)性電壓降，則可選擇添加額外的電阻器幫助實(shí)現(xiàn)此特性。但是，另一種可降低BOM和解決方案總成本的替代方案是使用自身提供所需壓降的線(xiàn)性熱敏電阻。好消息是，借助我們的新型線(xiàn)性熱敏電阻系列，這兩。這意味著工程師可以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)、降低系統(tǒng)成本并將印刷電路板（PCB）的布局尺寸至少減少33%。

電阻容差

熱敏電阻按其在25°C時(shí)的電阻容差進(jìn)行分類(lèi)，但這并不能完全說(shuō)明它們?nèi)绾坞S溫度變化。您可以使用設(shè)計(jì)工具或數(shù)據(jù)表中的器件電阻與溫度（R-T）表中提供的最小、典型和最大電阻值來(lái)計(jì)算相關(guān)的特定溫度范圍內(nèi)的容差。

為了說(shuō)明容差如何隨熱敏電阻技術(shù)的變化而變化，讓我們比較一下NTC和我們的基于TMP61硅基熱敏電阻，它們的額定電阻容差均為±1%。圖1說(shuō)明了當(dāng)溫度偏離25°C時(shí)，兩個(gè)器件的電阻容差都會(huì)增加，但在極端溫度下兩者之間會(huì)有很大差異。計(jì)算此差異非常重要，這樣您就可選擇相關(guān)溫度范圍內(nèi)保持較低容差的器件。

圖1：電阻容差：NTC與TMP61

校準(zhǔn)點(diǎn)

并不知曉熱敏電阻在其電阻容差范圍內(nèi)的位置會(huì)降低系統(tǒng)性能，因?yàn)槟枰蟮恼`差范圍。校準(zhǔn)將告知您期望的電阻值，這可幫助您大幅減少誤差范圍。但是，這是制造過(guò)程中的一個(gè)附加步驟，因此應(yīng)盡量將校準(zhǔn)保持在更低水平。

校準(zhǔn)點(diǎn)的數(shù)量取決于所使用的熱敏電阻類(lèi)型以及應(yīng)用的溫度范圍。對(duì)于較窄的溫度范圍，一個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)適用于大多數(shù)熱敏電阻。對(duì)于需要寬溫度范圍的應(yīng)用，您有兩種選擇：1）使用NTC校準(zhǔn)三次（這是由于它們?cè)跇O端溫度下的靈敏度低且有較高電阻容差），或2）使用硅基線(xiàn)性熱敏電阻校準(zhǔn)一次，其比NTC更加穩(wěn)定。

靈敏度

當(dāng)試圖從熱敏電阻獲得良好精度時(shí)，每攝氏度電阻（靈敏度）出現(xiàn)較大變化只是其中一個(gè)難題。但是，除非您通過(guò)校準(zhǔn)或選擇低電阻容差的熱敏電阻在軟件中獲得正確的電阻值，否則較大的靈敏度也將無(wú)濟(jì)于事。

由于NTC電阻值呈指數(shù)下降，因此在低溫下具有極高的靈敏度，但是隨著溫度升高，靈敏度也會(huì)急劇下降。硅基線(xiàn)性熱敏電阻的靈敏度不像NTC那樣高，因此它可在整個(gè)溫度范圍內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定測(cè)量。隨著溫度升高，硅基線(xiàn)性熱敏電阻的靈敏度通常在約60°C時(shí)超過(guò)NTC的靈敏度。

自熱和傳感器漂移

熱敏電阻以熱量形式散發(fā)能耗，這會(huì)影響其測(cè)量精度。散發(fā)的熱量取決于許多參數(shù)，包括材料成分和流經(jīng)器件的電流。

傳感器漂移是熱敏電阻隨時(shí)間漂移的量，通常通過(guò)電阻值百分比變化給出的加速壽命測(cè)試在數(shù)據(jù)表中指定。如果您的應(yīng)用要求使用壽命較長(zhǎng)，且靈敏度和精度始終如一，請(qǐng)選擇具有較低自熱且傳感器漂移小的熱敏電阻。

那么，您應(yīng)該何時(shí)在NTC上使用像TMP61這樣的硅線(xiàn)性熱敏電阻呢？

查看表1，您可以發(fā)現(xiàn)：相同價(jià)格下，幾乎在硅基線(xiàn)性熱敏電阻的規(guī)定工作溫度范圍內(nèi)的任何情況下，硅基線(xiàn)性熱敏電阻都可以從其線(xiàn)性和穩(wěn)定性中獲益。硅基線(xiàn)性熱敏電阻也有商用和汽車(chē)用兩種版本，并采用表面貼裝器件NTC通用標(biāo)準(zhǔn)0402和0603封裝。

表1：NTC與TI硅基線(xiàn)性熱敏電阻

審核編輯：郭婷