Kuidas hinnata termistori kvaliteeti? Kuidas valida oma vajadustele sobiv termistor?

Termistori jõudluse hindamine ja sobiva toote valimine nõuab nii tehniliste parameetrite kui ka rakendusstsenaariumide põhjalikku kaalumist. Siin on üksikasjalik juhend:

I. Kuidas hinnata termistori kvaliteeti?

Peamised tulemusparameetrid on hindamise keskmes:

1. Nimitakistuse väärtus (R25):

• Definitsioon:Takistuse väärtus kindlal võrdlustemperatuuril (tavaliselt 25 °C).
• Kvaliteedihinnang:Nimiväärtus iseenesest ei ole oma olemuselt hea ega halb; oluline on see, kas see vastab rakendusahela projekteerimisnõuetele (nt pingejagur, voolu piiramine). Järjepidevus (takistuse väärtuste hajuvus sama partii piires) on tootmiskvaliteedi oluline näitaja – väiksem hajuvus on parem.
• Märkus:NTC ja PTC takistusvahemikud on 25 °C juures väga erinevad (NTC: oomidest megaoomideni, PTC: tavaliselt oomidest sadade oomideni).

2. B-väärtus (beetaväärtus):

• Definitsioon:Termistori takistuse tundlikkust kirjeldav parameeter temperatuuri muutumisel. Tavaliselt viitab see B väärtusele kahe kindla temperatuuri vahel (nt B25/50, B25/85).
• Arvutusvalem: B = (T1 * T2) / (T2 - T1) * ln(R1/R2)
• Kvaliteedihinnang:
  • NTC:Kõrgem B väärtus näitab suuremat temperatuuritundlikkust ja järsemat takistuse muutust temperatuuriga. Kõrged B väärtused pakuvad temperatuuri mõõtmisel paremat eraldusvõimet, kuid halvemat lineaarsust laias temperatuurivahemikus. Järjepidevus (B väärtuse hajuvus partii piires) on kriitilise tähtsusega.
  • PTC:B-väärtus (kuigi temperatuurikoefitsient α on levinum) kirjeldab takistuse suurenemise kiirust alla Curie punkti. Lülitusrakenduste puhul on oluline takistuse hüppe järskus Curie punkti lähedal (α väärtus).
  • Märkus:Erinevad tootjad võivad B-väärtusi määratleda erinevate temperatuuripaaride (T1/T2) abil; võrdlemisel veenduge järjepidevuses.

3. Täpsus (tolerants):

• Definitsioon:Lubatud hälbevahemik tegeliku väärtuse ja nimiväärtuse vahel. Tavaliselt liigitatakse järgmiselt:
  • Takistuse väärtuse täpsus:Tegeliku takistuse lubatud hälve nimitakistusest temperatuuril 25 °C (nt ±1%, ±3%, ±5%).
  • B-väärtuse täpsus:Tegeliku B-väärtuse lubatud kõrvalekalle nimiväärtusest B (nt ±0,5%, ±1%, ±2%).
  • Kvaliteedihinnang:Suurem täpsus näitab paremat jõudlust, tavaliselt kõrgema hinnaga. Suure täpsusega rakendused (nt täppistemperatuuri mõõtmine, kompensatsiooniahelad) nõuavad suure täpsusega tooteid (nt ±1% R25, ±0,5% B väärtus). Väiksema täpsusega tooteid saab kasutada vähem nõudlikes rakendustes (nt ülekoormuskaitse, ebatasase temperatuuri näit).

4. Temperatuuri koefitsient (α):

• Definitsioon:Takistuse suhteline muutuse kiirus temperatuuriga (tavaliselt võrdlustemperatuuri 25 °C lähedal). NTC puhul α = - (B / T²) (%/°C); PTC puhul on Curie punktist allpool väike positiivne α, mis selle lähedal dramaatiliselt suureneb.
• Kvaliteedihinnang:Kõrge |α| väärtus (negatiivne NTC puhul, positiivne PTC puhul lülituspunkti lähedal) on eeliseks rakendustes, mis nõuavad kiiret reageerimist või suurt tundlikkust. See tähendab aga ka kitsamat efektiivset töövahemikku ja halvemat lineaarsust.

5. Termiline ajakonstant (τ):

• Definitsioon:Nullvõimsuse tingimustes on aeg, mis kulub termistori temperatuuri muutumiseks 63,2% võrra kogu erinevusest, kui ümbritseva õhu temperatuur muutub astmeliselt.
• Kvaliteedihinnang:Väiksem ajakonstant tähendab kiiremat reageerimist ümbritseva õhu temperatuuri muutustele. See on ülioluline rakenduste jaoks, mis vajavad kiiret temperatuuri mõõtmist või reageerimist (nt ületemperatuuri kaitse, õhuvoolu tuvastamine). Ajakonstanti mõjutavad pakendi suurus, materjali soojusmahtuvus ja soojusjuhtivus. Väikesed, kapseldamata helmestega NTC-d reageerivad kõige kiiremini.

6. Hajumiskonstant (δ):

• Definitsioon:Võimsus, mis on vajalik termistori temperatuuri tõstmiseks 1 °C võrra ümbritseva õhu temperatuurist kõrgemale oma võimsuse hajumise tõttu (ühik: mW/°C).
• Kvaliteedihinnang:Kõrgem dissipatsioonikonstant tähendab väiksemat isekuumenemise efekti (st väiksemat temperatuuri tõusu sama voolu juures). See on väga oluline täpse temperatuuri mõõtmise jaoks, kuna madal isekuumenemine tähendab väiksemaid mõõtmisvigu. Madala dissipatsioonikonstandiga termistorid (väikese suurusega, termiliselt isoleeritud korpusega) on mõõtevoolust tingitud oluliste isekuumenemise vigade suhtes altimad.

7. Maksimaalne võimsus (Pmax):

• Definitsioon:Maksimaalne võimsus, millega termistor suudab kindlal ümbritseva õhu temperatuuril stabiilselt ja pikaajaliselt töötada ilma kahjustuste või püsiva parameetrite triivita.
• Kvaliteedihinnang:Peab vastama rakenduse maksimaalsele võimsuse hajumise nõudele piisava varuga (tavaliselt nimiväärtuse vähendamisega). Suurema võimsustaluvusega takistid on töökindlamad.

8. Töötemperatuuri vahemik:

• Definitsioon:Ümbritseva õhu temperatuuri vahemik, mille piires termistor saab normaalselt töötada, samal ajal kui parameetrid jäävad kindlaksmääratud täpsuspiiridesse.
• Kvaliteedihinnang:Laiem vahemik tähendab suuremat rakendatavust. Veenduge, et rakenduse kõrgeim ja madalaim ümbritseva õhu temperatuur jääksid sellesse vahemikku.

9. Stabiilsus ja töökindlus:

• Definitsioon:Võime säilitada stabiilseid takistusi ja B väärtusi pikaajalise kasutamise ajal või pärast temperatuuri tsüklit ja kõrge/madala temperatuuriga ladustamist.
• Kvaliteedihinnang:Suur stabiilsus on täppisrakenduste jaoks kriitilise tähtsusega. Klaaskapseldatud või spetsiaalselt töödeldud NTC-del on üldiselt parem pikaajaline stabiilsus kui epoksükapseldatud omadel. Lülituskestvus (lülitustsüklite arv, mida see suudab tõrgeteta taluda) on PTC-de peamine töökindluse näitaja.

II. Kuidas valida oma vajadustele sobiv termistor?

Valikuprotsess hõlmab jõudlusparameetrite sobitamist rakenduse nõuetega:

1. Tuvastage rakenduse tüüp:See on alus.

• Temperatuuri mõõtmine: NTCEelistatud on täpsus (R ja B väärtus), stabiilsus, töötemperatuuri vahemik, isekuumenemise efekt (hajumiskonstant), reageerimiskiirus (ajakonstant), lineaarsus (või kas on vaja lineariseerimiskompensatsiooni) ja korpuse tüüp (sond, SMD, klaaskapseldatud).
• Temperatuuri kompenseerimine: NTCon levinud (transistoride, kristallide jne triivi kompenseerimiseks). Veenduge, et NTC temperatuuriomadused vastavad kompenseeritava komponendi triivi omadustele ning seadke esikohale stabiilsus ja täpsus.
• Sisselülitusvoolu piiramine: NTCon eelistatud. Peamised parameetrid onNimitakistuse väärtus (määrab esialgse piirava efekti), maksimaalne püsivoolutugevus/võimsus(määrab käitlemisvõime normaalse töö ajal),Maksimaalne ülepingevoolu taluvus(I²t väärtus või tippvool konkreetsete lainekujude korral) jaTaastumisaeg(aeg madala takistusega olekusse jahtumiseks pärast väljalülitamist, mis mõjutab sagedasi lülitusrakendusi).
• Ülekuumenemise/ülevoolukaitse: PTC(lähtestatavaid kaitsmeid) kasutatakse tavaliselt.
  • Ülekuumenemise kaitse:Valige PTC, mille Curie punkt on veidi üle normaalse töötemperatuuri ülemise piiri. Pöörake tähelepanu rakendumistemperatuurile, rakendumisajale, lähtestamistemperatuurile ja nimipingele/voolule.
  • Ülekoormuskaitse:Valige PTC, mille hoidevool on veidi suurem kui vooluahela normaalne töövool ja rakendumisvool on madalam tasemest, mis võiks kahjustusi põhjustada. Peamised parameetrid on hoidevool, rakendumisvool, maksimaalne pinge, maksimaalne vool, rakendumisaeg ja takistus.
  • Vedeliku taseme/voolu tuvastamine: NTCkasutatakse tavaliselt, kasutades ära selle isekuumenemise efekti. Peamised parameetrid on hajumiskonstant, termiline ajakonstant (reageerimiskiirus), võimsustaluvus ja pakend (peab olema vastupidav keskkonna korrosioonile).

2. Määrake kindlaks peamised parameetrite nõuded:Kvantifitseerige vajadused rakendusstsenaariumi põhjal.

• Mõõteulatus:Mõõdetavad minimaalsed ja maksimaalsed temperatuurid.
• Mõõtmise täpsuse nõue:Milline temperatuuri veavahemik on vastuvõetav? See määrab vajaliku takistuse ja B-väärtuse täpsusklassi.
• Reaktsioonikiiruse nõue:Kui kiiresti tuleb temperatuurimuutust tuvastada? See määrab vajaliku ajakonstandi, mis mõjutab pakendi valikut.
• Vooluahela liides:Termistori roll vooluringis (pingejagur? jadavoolu piiraja?). See määrab vajaliku nimitakistusvahemiku ja ajami voolu/pinge, mõjutades isekuumenemise vea arvutamist.
• Keskkonnatingimused:Niiskus, keemiline korrosioon, mehaaniline pinge, isolatsioonivajadus? See mõjutab otseselt pakendi valikut (nt epoksü, klaas, roostevabast terasest kest, silikoonkattega, SMD).
• Energiatarbimise piirid:Kui suurt ajamivoolu suudab vooluring pakkuda? Kui palju on lubatud isekuumenemise temperatuuri tõus? See määrab vastuvõetava hajumiskonstandi ja ajamivoolu taseme.
• Usaldusväärsusnõuded:Vajab pikaajalist suurt stabiilsust? Peab taluma sagedast lülitamist? Vajab kõrget pinge-/voolutaluvust?
• Suuruse piirangud:Trükkplaadi ruum? Paigaldusruum?

3. Valige NTC või PTC:Tavaliselt määratakse see kindlaks 1. sammu (rakenduse tüüp) põhjal.

4. Filtreeri konkreetseid mudeleid:

• Vaadake tootja andmelehti:See on kõige otsesem ja tõhusam viis. Peamiste tootjate hulka kuuluvad Vishay, TDK (EPCOS), Murata, Semitec, Littelfuse, TR Ceramic jne.
• Sobivuse parameetrid:2. etapis tuvastatud põhinõuete põhjal otsige andmelehtedelt mudeleid, mis vastavad nimitakistuse, B-väärtuse, täpsusklassi, töötemperatuuri vahemiku, pakendi suuruse, hajumiskonstandi, ajakonstandi, maksimaalse võimsuse jne kriteeriumidele.
• Paki tüüp:
  • Pindpaigaldusseade (SMD):Väike suurus, sobib suure tihedusega SMT jaoks, madal hind. Keskmine reageerimiskiirus, keskmine hajumiskonstant, madalam energiataluvus. Levinud suurused: 0201, 0402, 0603, 0805 jne.
  • Klaaskapseldatud:Väga kiire reageerimisaeg (väike ajakonstant), hea stabiilsus, kõrge temperatuuritaluvus. Väike, aga habras. Kasutatakse sageli täppistemperatuuriandurite südamikuna.
  • Epoksükattega:Madal hind, teatav kaitse. Keskmine reageerimiskiirus, stabiilsus ja temperatuurikindlus.
  • Aksiaalne/radiaalne pliijuhtmed:Suhteliselt suurem võimsustaluvus, lihtne käsitsi jootmiseks või läbiva augu paigaldamiseks.
  • Metall-/plastkorpusega sond:Lihtne paigaldada ja kinnitada, pakub isolatsiooni, veekindlust, korrosioonikindlust ja mehaanilist kaitset. Aeglasem reageerimiskiirus (sõltub korpusest/täidisest). Sobib tööstuslikeks ja usaldusväärset kinnitust vajavateks kodumasinateks.
  • Pindpaigalduse toite tüüp:Mõeldud suure võimsusega sisselülitusvoolu piiramiseks, suurema suuruse ja tugeva võimsustaluvusega.

5. Arvestage maksumuse ja saadavusega:Valige kulutõhus mudel, millel on stabiilne tarne ja vastuvõetavad tarneajad ning mis vastavad jõudlusnõuetele. Suure täpsusega, spetsiaalse pakendiga ja kiire reageerimisega mudelid on tavaliselt kallimad.

6. Vajadusel tehke testi valideerimine:Kriitiliste rakenduste puhul, eriti täpsuse, reageerimiskiiruse või töökindluse osas, testige proove tegelikes või simuleeritud töötingimustes.

Valikuetappide kokkuvõte

1. Vajaduste määratlemine:Mis on rakendus? Mida mõõta? Mida kaitsta? Mida kompenseerida?
2. Määrake tüüp:NTC (mõõta/kompenseerida/piirata) või PTC (kaitsta)?
3. Kvantifitseerige parameetrid:Temperatuurivahemik? Täpsus? Reaktsioonikiirus? Võimsus? Suurus? Keskkond?
4. Kontrollige andmelehti:Filtreeri kandidaatmudeleid vastavalt vajadustele, võrdle parameetritabeleid.
5. Ülevaatepakett:Valige sobiv pakett vastavalt keskkonnale, paigaldusele ja reageerimisvõimele.
6. Võrdle kulusid:Valige ökonoomne mudel, mis vastab nõuetele.
7. Kinnitage:Testiproovi toimivust tegelikes või simuleeritud tingimustes kriitiliste rakenduste jaoks.

Toimivusparameetrite süstemaatilise analüüsimise ja nende kombineerimise abil konkreetsete rakendusnõuetega saate tõhusalt hinnata termistori kvaliteeti ja valida oma projekti jaoks kõige sobivama. Pidage meeles, et parimat termistorit pole olemas, vaid ainult konkreetse rakenduse jaoks kõige sobivam termistor. Valikuprotsessi ajal on üksikasjalikud andmelehed teie kõige usaldusväärsem viide.