電子發燒友網報道(文/李寧遠)在電阻品類里,熱敏電阻這一類產品一直都有著較多的應用。作為一種離散的雙端固態器件,熱敏電阻是各種熱敏溫度傳感器實現測溫功能的基礎器件。
熱敏電阻的分類根據隨著溫度變化阻值變化的不同有負溫度系數的NTC熱敏電阻和正溫度系數PTC熱敏電阻。NTC熱敏電阻由于其高靈敏度和高精度,已被很好地用于重視耐用性、可靠性和穩定性的溫度測量。尤其隨著汽車電氣化進程加速,ADAS系統中有著大量NTC熱敏電阻的應用。
備受青睞的NTC
NTC熱敏電阻的核心是溫度—電阻RT曲線,不過在實際的電路使用當中,是沒有辦法連續監測它的阻值變化的,所以一般會采用串聯分壓的方式,將NTC與固定電阻進行串聯,然后給它通電壓。通過讀取電壓的方式間接讀取它的阻值,然后再根據RT曲線來換算出它所處的溫度。
大多數情況下會串聯一個和NTC常溫電阻值一樣的電阻,并且保證流過的電流要足夠小以免產生自熱來確保測量過程的精度,這是最常見的NTC使用方法。
這種成本不高的溫度測量方案,響應速度快,在合適的溫度范圍內,NTC熱敏電阻能夠實現以高精度靈敏地檢測微小溫差。響應速度快和NTC與相關測量部件的熱耦合穩定相關,現在的NTC在熱耦合性能上一直在拔高,有利于高精度的溫度測量和控制。
NTC在ADAS中的應用
隨著汽車市場的快速發展,車規級元件目前在行業里炙手可熱。根據博研信息咨詢統計,2021年熱敏電阻在汽車領域的市場規模已經達到了182.55百萬美元,預計到2028年其市場規模將在261.03百萬美元。
ADAS系統中主要包含了三類的傳感器,第一類是攝像頭。在攝像頭模組里,熱敏電阻主要是用在圖像傳感器和處理器上。因為圖像信息量通常都比較大,在處理這種大量的數據時,處理器會產生比較高的熱量,這個時候用NTC來對它進行溫度監控,然后再采取各種被動/主動的散熱方式對它進行溫度管控。
圖像傳感器的光敏度會隨著環境溫度的變化而變化,通過NTC進行溫度監控及時進行補償,既能保證傳感器功能的穩定性,同時也能減少信號噪聲,延長其使用壽命。在ADAS攝像頭應用里,其發展趨勢向著更高的電源效率和更復雜的數據處理,這些都需要更為靈敏的熱量管控,NTC在其中扮演著重要角色。
在ADAS雷達系統中,中央處理器和DCDC/PMIC都是發熱較高的熱源,使用NTC對其進行溫度管控也是必須的。伴隨著自動駕駛等級的不斷升高,雷達的搭載數量也是越來越多,然后其頻率也在逐漸提高。在這兩個趨勢的發展下,雷達系統對熱敏變阻的需求也是逐漸增大。
在激光雷達系統里,發射端通過激光二極管發射光波,上面的發熱量非常大,如果不進行溫度管控的話,它的使用壽命會大打折扣。同時也需要溫度管控監測基板的溫度防止過溫,穩定整個發射端的工作。
此外激光雷達系統會通過TEC冷卻模塊來降低激光二極管的溫度,熱敏電阻通常會與TEC模組搭配使用。因為雖然TEC可以降溫,但是沒有熱敏電阻的配合也無法得知溫度降到了什么樣的程度。
目前基本測溫的幾種方式里,集成式的溫度傳感受芯片本身的發熱影響精度并不高,像NTC這種獨立式的溫度傳感會在精度上高很多。
小結
NTC依靠高精度、可靠性、穩定性在工業、汽車領域發揮著不可替代的作用。在ADAS應用越來越多的汽車市場,綜合考量測量要求與成本,NTC溫度傳感是保證系統正常運行的不錯辦法。
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