NTC热敏电阻知识

NTC热敏电阻体积可以小到一粒绿豆那么大，但功能却非常重要。如果使用不当，就等同于玩火，毁坏整个电路或设备。

以下以株式会社村田制作所的FTN系列NTC热敏电阻（扁薄头绝缘温度传感器）为例，介绍NTC热敏电阻的电气操作、应用事项、测试数据，以及常见问题。

一、电气操作

（1）电阻- 温度特性

NTC热敏电阻产品的电阻-温度（R-T）特性非常关键，电阻值相对于温度呈指数级变化。R-T曲线显示了每一摄氏度阶跃时的电阻值，其中“R-中心”是各温度时的典型电阻，“R-低”和“R-高”分别是电阻的下限和上限。

电阻- 温度特性图

（2）恒压驱动

在常用的温度传感电路中，通常将热敏电阻和普通电阻器串联连接，并施加以恒定电压（Vin）。这被称为恒定电压驱动，热敏电阻上的电压（Vout）可以通过公式计算：

Vout = Vin x RNTC / ( RNTC + R )

电压温度曲线图

在宽泛的检测温度范围，可获取显著的电压变化。该电压变化与温度相关。具体地说，直接将热敏电阻连接至微控制器装置（MCU）的模拟-数字（A/D）端口上以进行A/D转换，可以通过MCU的逻辑将A/D转换值视为温度信息。

例如，为了在一定温度时显示警告，需要编程MCU以便在检测到A/D转换值相当于温度时发出警告。

（3）A/D转换器电压增益和分辨率

相对于温度的电压变化（增益）。即便处于温度检测范围（-20至+85℃）的下限和上限，增益变为最小时，仍可以获得超过10mV/℃的增益。

电压增益图

（4）热敏电阻和电阻器允许公差的估计误差

在使用具有±1%电阻偏差偏差的热敏电阻和电阻器时获取的电压-温度特性，给出了电压的典型值、下限和上限。

在中心值为零（0）时，几乎没有什么温度差别。+60℃时可观察到约±1.0℃的温度误差，+85℃时可观察到约±1.5℃的温度误差。

虽然热敏电阻精度可能不佳，但其用于监测电子设备中的温度仍足够可靠。使用热敏电阻和电阻器的正常允许公差，可以提供非常高的性价比。

（5）热敏电阻和ADC的外施电压

热敏电阻的外施电压（Vin）和MCU中的ADC的电压（Vref）来自相同的电压源。ADC的输入电压（VNTC）将根据Vin（=Vref）变化，电压变化在理论上取消。

电压源将被加以规范，但它还是有一定的误差或波动。该误差对温度感应精度有直接的负面影响。因此，强烈推荐使用此类差分电压检测。

（6）取消低频率噪声的电容器

建议使用与热敏电阻或电阻器并联的电容器。由于ADC的采样周期和/或电路中周围部件的影响，将观察到VNTC的低频率噪声。此类噪声可使用并联电容器去除。普遍使用的电容器静电容量为0.01uF至1uF。在选择静电容量时，请参考ADC和/或MPU的数据表和/或应用说明。

与热敏电阻或电阻器并联的电容器图

二、参考应用

（1）要检测皮肤温度

FTN系列适用于为如可穿戴式设备等医疗保健和医学应用检测皮肤温度。皮肤温度检测需要NTC热敏电阻隔热。NTC热敏电阻是半导体，因此NTC热敏电阻无法直接安装在机身的金属上，因为该金属用于从人体导热及耐汗液等。FTN系列产品具有隔热功能。因此，它可以方便地设计和组装。

皮肤温度检测图像

（2）要检测机身温度，防止低温受伤

FTN系列适合于手持式设备检测机身温度，以防止低温伤害。手持式设备的内部空间非常狭小。因此，FTN系列和其部件之间需要安装在PCB上的隔热方法。FTN系列产品具有隔热功能。因此，它可以方便地设计和组装。

机身温度检测图像

（3）检测电源模块的温度

FTN系列适用于电源模块过热检测。FTN可用于导线结合安装方法，使得FTN可设置在如IGBT等功率半导体附近。这意味着FTN可以快速检测精确的功率半导体的温度。

电源模块的温度检测图像

三、测试数据

（1）绝缘电阻和击穿电压

FTN系列包含带树脂塑模芯片的NTC热敏电阻，因此FTN系列产品具有隔热功能。

测试条件图

（2）响应时间

FTN系列能快速检测温度变化。这里的加热器被假定为人体皮肤的温度。

测试条件图

FTN系列NTC热敏电阻与该公司的普通芯片NTC热敏电阻相同，可以通过其电子隔离器直接连接到金属散热器或机身。由于树脂塑模结构简洁，FTN系列具有很高的机械应力强度，良好的耐用性和较长使用寿命，能为电子设备提供安全可靠的发热保护。

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