Kaip įvertinti termistoriaus kokybę? Kaip išsirinkti tinkamą termistorių pagal savo poreikius?

Termistoriaus veikimo vertinimas ir tinkamo gaminio pasirinkimas reikalauja išsamiai apsvarstyti tiek techninius parametrus, tiek taikymo scenarijus. Čia pateikiamas išsamus vadovas:

I. Kaip įvertinti termistoriaus kokybę?

Pagrindiniai našumo parametrai yra vertinimo pagrindas:

1. Nominali varžos vertė (R25):

• Apibrėžimas:Varžos vertė esant tam tikrai etaloninei temperatūrai (paprastai 25 °C).
• Kokybės vertinimas:Pati nominali vertė nėra savaime gera ar bloga; svarbiausia yra tai, ar ji atitinka taikymo grandinės projektavimo reikalavimus (pvz., įtampos daliklis, srovės ribojimas). Nuoseklumas (varžos verčių sklaida toje pačioje partijoje) yra labai svarbus gamybos kokybės rodiklis – mažesnė sklaida yra geriau.
• Pastaba:NTC ir PTC varžos diapazonai esant 25 °C temperatūrai labai skiriasi (NTC: nuo omų iki megomų, PTC: paprastai nuo omų iki šimtų omų).

2. B vertė (beta vertė):

• Apibrėžimas:Termistoriaus varžos jautrumo pokyčio kintantis parametras, apibūdinantis temperatūrą. Paprastai tai reiškia B vertę tarp dviejų konkrečių temperatūrų (pvz., B25/50, B25/85).
• Skaičiavimo formulė: B = (T1 * T2) / (T2 - T1) * ln(R1/R2)
• Kokybės vertinimas:
  • NTC:Didesnė B vertė rodo didesnį jautrumą temperatūrai ir statesnį varžos pokytį priklausomai nuo temperatūros. Didelės B vertės pasižymi didesne temperatūros matavimo skiriamąja geba, bet prastesniu tiesiškumu plačiuose temperatūros diapazonuose. Nuoseklumas (B vertės sklaida partijoje) yra labai svarbus.
  • PTC:B vertė (nors dažnesnis yra temperatūros koeficientas α) apibūdina varžos didėjimo greitį žemiau Kiuri taško. Komutacinių taikymų atveju labai svarbus varžos šuolio statumas šalia Kiuri taško (α vertė).
  • Pastaba:Skirtingi gamintojai gali apibrėžti B vertes naudodami skirtingas temperatūros poras (T1/T2); lyginant užtikrinkite nuoseklumą.

3. Tikslumas (tolerancija):

• Apibrėžimas:Leistinas nuokrypio diapazonas tarp faktinės ir nominaliosios vertės. Paprastai skirstomas į:
  • Varžos vertės tikslumas:Leistinas faktinės varžos nuokrypis nuo vardinės varžos esant 25 °C temperatūrai (pvz., ±1 %, ±3 %, ±5 %).
  • B vertės tikslumas:Leistinas faktinės B vertės nuokrypis nuo nominalios B vertės (pvz., ±0,5 %, ±1 %, ±2 %).
  • Kokybės vertinimas:Didesnis tikslumas rodo geresnį našumą, paprastai už didesnę kainą. Didelio tikslumo taikymams (pvz., tiksliam temperatūros matavimui, kompensavimo grandinėms) reikalingi didelio tikslumo gaminiai (pvz., ±1 % R25, ±0,5 % B vertės). Mažesnio tikslumo gaminiai gali būti naudojami mažiau reikliose srityse (pvz., apsaugai nuo viršsrovės, šiurkščios temperatūros indikacijai).

4. Temperatūros koeficientas (α):

• Apibrėžimas:Santykinis varžos kitimo greitis priklausomai nuo temperatūros (paprastai artimos etaloninei 25 °C temperatūrai). NTC atveju α = - (B / T²) (%/°C); PTC atveju yra nedidelis teigiamas α žemiau Kiuri taško, kuris arti jo smarkiai padidėja.
• Kokybės vertinimas:Didelė |α| vertė (neigiama NTC atveju, teigiama PTC atveju šalia perjungimo taško) yra pranašumas taikiklyje, kuriam reikalingas greitas atsakas arba didelis jautrumas. Tačiau tai taip pat reiškia siauresnį efektyvų veikimo diapazoną ir blogesnį tiesiškumą.

5. Terminė laiko konstanta (τ):

• Apibrėžimas:Esant nulinės galios sąlygoms, termistoriaus temperatūrai pasikeisti reikia 63,2 % bendro skirtumo, kai aplinkos temperatūra patiria laipsnišką pokytį.
• Kokybės vertinimas:Mažesnė laiko konstanta reiškia greitesnį reakciją į aplinkos temperatūros pokyčius. Tai labai svarbu toms programoms, kurioms reikalingas greitas temperatūros matavimas arba reakcija (pvz., apsauga nuo perkaitimo, oro srauto aptikimas). Laiko konstantai įtakos turi korpuso dydis, medžiagos šiluminė talpa ir šilumos laidumas. Maži, nekapsuliuoti karoliukų NTC reaguoja greičiausiai.

6. Išsklaidymo konstanta (δ):

• Apibrėžimas:Galia, reikalinga termistoriaus temperatūrai pakelti 1 °C aukščiau aplinkos temperatūros dėl jo paties galios išsisklaidymo (vienetas: mW/°C).
• Kokybės vertinimas:Didesnė išsklaidymo konstanta reiškia mažesnį savaiminio įkaitimo efektą (t. y. mažesnį temperatūros kilimą esant tai pačiai srovei). Tai labai svarbu tiksliam temperatūros matavimui, nes mažas savaiminis įkaitimas reiškia mažesnes matavimo paklaidas. Termistoriai su maža išsklaidymo konstanta (mažo dydžio, termiškai izoliuotas korpusas) yra labiau linkę į dideles savaiminio įkaitimo paklaidas dėl matavimo srovės.

7. Maksimali galia (Pmax):

• Apibrėžimas:Maksimali galia, kuria termistorius gali stabiliai ir ilgą laiką veikti esant nurodytai aplinkos temperatūrai be pažeidimų ar nuolatinio parametrų poslinkio.
• Kokybės vertinimas:Turi atitikti maksimalų taikymo galios išsklaidymo reikalavimą su pakankama atsarga (paprastai sumažinant vardinę vertę). Didesnės galios rezistoriai yra patikimesni.

8. Darbinės temperatūros diapazonas:

• Apibrėžimas:Aplinkos temperatūros intervalas, kuriame termistorius gali veikti normaliai, o parametrai neviršija nustatytų tikslumo ribų.
• Kokybės vertinimas:Platesnis diapazonas reiškia geresnį pritaikomumą. Įsitikinkite, kad aukščiausia ir žemiausia aplinkos temperatūros taikymo srityje yra šiame diapazone.

9. Stabilumas ir patikimumas:

• Apibrėžimas:Gebėjimas išlaikyti stabilią varžą ir B vertes ilgalaikio naudojimo metu arba po temperatūros ciklų ir laikymo aukštoje / žemoje temperatūroje.
• Kokybės vertinimas:Didelis stabilumas yra labai svarbus tikslioms reikmėms. Stiklu kapsulėse arba specialiai apdoroti NTC paprastai pasižymi geresniu ilgalaikiu stabilumu nei epoksidinėse kapsulėse. Perjungimo ištvermė (perjungimo ciklų skaičius, kurį gali atlaikyti be gedimų) yra pagrindinis PTC patikimumo rodiklis.

II. Kaip išsirinkti tinkamą termistorių pagal savo poreikius?

Atrankos procesas apima našumo parametrų suderinimą su taikymo reikalavimais:

1. Nustatykite programos tipą:Tai yra pagrindas.

• Temperatūros matavimas: NTCPageidautina. Atkreipkite dėmesį į tikslumą (R ir B vertes), stabilumą, darbinės temperatūros diapazoną, savaiminio įkaitimo efektą (išsklaidymo konstantą), atsako greitį (laiko konstantą), tiesiškumą (arba tai, ar reikalinga tiesinimo kompensacija) ir korpuso tipą (zondas, SMD, stiklu aplietas).
• Temperatūros kompensacija: NTCdažniausiai naudojamas (kompensuojant tranzistorių, kristalų ir kt. dreifą). Įsitikinkite, kad NTC temperatūros charakteristikos atitinka kompensuojamo komponento dreifo charakteristikas, ir teikite pirmenybę stabilumui bei tikslumui.
• Įjungimo srovės ribojimas: NTCyra pageidautina. Pagrindiniai parametrai yra šie:Nominali varžos vertė (nustato pradinį ribojantį poveikį), maksimali pastoviosios būsenos srovė / galia(nustato krovimo pajėgumą įprasto veikimo metu),Maksimalus viršįtampio srovės atsparumas(I²t vertė arba didžiausia srovė konkrečioms bangų formoms) irAtsigavimo laikas(laikas atvėsti iki mažos varžos būsenos po išjungimo, turintis įtakos dažnam perjungimui).
• Apsauga nuo perkaitimo / viršsrovės: PTC(atstatomo nustatymo saugikliai) dažniausiai naudojami.
  • Apsauga nuo perkaitimo:Pasirinkite PTC, kurio Kiuri taškas yra šiek tiek aukštesnis už viršutinę normalios darbinės temperatūros ribą. Atkreipkite dėmesį į suveikimo temperatūrą, suveikimo laiką, atstatymo temperatūrą, vardinę įtampą / srovę.
  • Apsauga nuo viršsrovės:Pasirinkite PTC, kurio laikymo srovė yra šiek tiek didesnė už įprastą grandinės darbinę srovę, o suveikimo srovė yra mažesnė už lygį, kuris galėtų sukelti žalą. Pagrindiniai parametrai yra laikymo srovė, suveikimo srovė, maksimali įtampa, maksimali srovė, suveikimo laikas ir varža.
  • Skysčio lygio / srauto aptikimas: NTCdažniausiai naudojamas, išnaudojant jo savaiminio įkaitimo efektą. Pagrindiniai parametrai yra išsklaidymo konstanta, terminė laiko konstanta (atsako greitis), galios apdorojimo pajėgumas ir korpusas (turi būti atsparus terpės korozijai).

2. Nustatykite pagrindinius parametrų reikalavimus:Kiekybiškai įvertinkite poreikius pagal taikymo scenarijų.

• Matavimo diapazonas:Minimali ir maksimali temperatūra, kurią reikia išmatuoti.
• Matavimo tikslumo reikalavimas:Koks temperatūros paklaidos diapazonas yra priimtinas? Tai lemia reikiamą varžą ir B vertės tikslumo klasę.
• Reakcijos greičio reikalavimas:Kaip greitai turi būti aptiktas temperatūros pokytis? Tai lemia reikiamą laiko konstantą, kuri turi įtakos korpuso pasirinkimui.
• Grandinės sąsaja:Termistoriaus vaidmuo grandinėje (įtampos daliklis? nuosekliosios srovės ribotuvas?). Jis nustato reikiamą vardinės varžos diapazoną ir pavaros srovę / įtampą, o tai turi įtakos savaiminio įkaitimo paklaidos skaičiavimui.
• Aplinkos sąlygos:Drėgmė, cheminė korozija, mechaninis įtempis, izoliacijos poreikis? Tai tiesiogiai veikia korpuso pasirinkimą (pvz., epoksidinė derva, stiklas, nerūdijančio plieno apvalkalas, silikonu dengta, SMD).
• Energijos suvartojimo ribos:Kokią pavaros srovę gali tiekti grandinė? Koks leidžiamas savaiminio įkaitimo temperatūros padidėjimas? Tai lemia priimtiną disipacijos konstantą ir pavaros srovės lygį.
• Patikimumo reikalavimai:Reikia ilgalaikio didelio stabilumo? Turi atlaikyti dažną perjungimą? Reikia atlaikyti didelę įtampą / srovę?
• Dydžio apribojimai:PCB vieta? Montavimo vieta?

3. Pasirinkite NTC arba PTC:Paprastai tai nustatoma pagal 1 veiksmą (programos tipą).

4. Filtruoti konkrečius modelius:

• Žr. gamintojo duomenų lapus:Tai tiesiausias ir efektyviausias būdas. Tarp pagrindinių gamintojų yra „Vishay“, TDK (EPCOS), „Murata“, „Semitec“, „Littelfuse“, „TR Ceramic“ ir kt.
• Atitikimo parametrai:Remiantis 2 veiksme nustatytais pagrindiniais reikalavimais, ieškokite duomenų lapuose modelių, atitinkančių nominalios varžos, B vertės, tikslumo klasės, darbinės temperatūros diapazono, korpuso dydžio, išsklaidymo konstantos, laiko konstantos, maksimalios galios ir kt. kriterijus.
• Pakuotės tipas:
  • Paviršinio montavimo įtaisas (SMD):Mažas dydis, tinka didelio tankio SMT, maža kaina. Vidutinis atsako greitis, vidutinė išsklaidymo konstanta, mažesnis energijos suvartojimas. Įprasti dydžiai: 0201, 0402, 0603, 0805 ir kt.
  • Stiklu dengtas:Labai greitas atsakas (maža laiko konstanta), geras stabilumas, atsparus aukštai temperatūrai. Mažas, bet trapus. Dažnai naudojamas kaip tikslių temperatūros zondų šerdis.
  • Epoksidinė danga:Maža kaina, tam tikra apsauga. Vidutinis reagavimo greitis, stabilumas ir atsparumas temperatūrai.
  • Ašinis/radialinis švinas:Santykinai didesnis galios valdymas, lengvai lituojamas rankiniu būdu arba montuojamas per skylę.
  • Metalinis/plastikinis zondas:Lengvai montuojamas ir tvirtai pritvirtinamas, užtikrina izoliaciją, atsparumą vandeniui, atsparumą korozijai, mechaninę apsaugą. Lėtesnis reagavimo greitis (priklauso nuo korpuso / užpildo). Tinka pramoninėms reikmėms, prietaisams, kuriems reikalingas patikimas tvirtinimas.
  • Paviršinio montavimo maitinimo tipas:Sukurta didelės galios įsijungimo ribojimui, didesniam dydžiui, stipriam galios valdymui.

5. Apsvarstykite kainą ir prieinamumą:Pasirinkite ekonomišką modelį, pasižymintį stabiliu tiekimu ir priimtinu gamybos laiku, kuris atitiktų našumo reikalavimus. Didelio tikslumo, specialaus paketo, greito reagavimo modeliai paprastai yra brangesni.

6. Jei reikia, atlikite bandymo patvirtinimą:Kritiniams taikymams, ypač susijusiems su tikslumu, reagavimo greičiu ar patikimumu, bandinius bandykite realiomis arba imituotomis darbo sąlygomis.

Atrankos etapų santrauka

1. Apibrėžkite poreikius:Kokia yra taikymo sritis? Ką matuoti? Ką apsaugoti? Ką kompensuoti?
2. Nustatykite tipą:NTC (matuoti / kompensuoti / riboti) ar PTC (apsaugoti)?
3. Kiekybiškai įvertinkite parametrus:Temperatūros diapazonas? Tikslumas? Reakcijos greitis? Galia? Dydis? Aplinka?
4. Patikrinkite duomenų lapus:Filtruoti kandidatų modelius pagal poreikius, palyginti parametrų lenteles.
5. Peržiūros paketas:Pasirinkite tinkamą paketą pagal aplinką, tvirtinimą, reakciją.
6. Palyginkite kainą:Pasirinkite ekonomišką modelį, kuris atitiktų reikalavimus.
7. Patvirtinti:Bandomojo mėginio veikimas realiomis arba imituotomis sąlygomis kritinėms reikmėms.

Sistemingai analizuodami našumo parametrus ir derindami juos su konkrečiais taikymo reikalavimais, galite efektyviai įvertinti termistoriaus kokybę ir pasirinkti tinkamiausią savo projektui. Atminkite, kad nėra „geriausio“ termistoriaus, yra tik „tinkamiausias“ termistorius konkrečiam pritaikymui. Renkantis, patikimiausias šaltinis yra išsamūs duomenų lapai.