Kā novērtēt termistora kvalitāti? Kā izvēlēties savām vajadzībām atbilstošāko termistoru?

Lai novērtētu termistora veiktspēju un izvēlētos piemērotu produktu, ir rūpīgi jāizvērtē gan tehniskie parametri, gan pielietojuma scenāriji. Šeit ir sniegta detalizēta rokasgrāmata:

I. Kā novērtēt termistora kvalitāti?

Galvenie veiktspējas parametri ir novērtēšanas pamatā:

1. Nominālā pretestības vērtība (R25):

• Definīcija:Pretestības vērtība noteiktā atsauces temperatūrā (parasti 25 °C).
• Kvalitātes vērtējums:Pati nominālvērtība pēc savas būtības nav ne laba, ne slikta; galvenais ir tas, vai tā atbilst lietojumprogrammas shēmas konstrukcijas prasībām (piemēram, sprieguma dalītājs, strāvas ierobežojums). Konsekvence (pretestības vērtību izkliede vienas partijas ietvaros) ir izšķirošs ražošanas kvalitātes rādītājs — mazāka izkliede ir labāka.
• Piezīme:NTC un PTC pretestības diapazoni 25 °C temperatūrā ir ļoti atšķirīgi (NTC: no omiem līdz megaomiem, PTC: parasti no omiem līdz simtiem omu).

2. B vērtība (beta vērtība):

• Definīcija:Parametrs, kas apraksta termistora pretestības jutīgumu atkarībā no temperatūras. Parasti attiecas uz B vērtību starp divām noteiktām temperatūrām (piemēram, B25/50, B25/85).
• Aprēķina formula: B = (T1 * T2) / (T2 - T1) * ln(R1/R2)
• Kvalitātes vērtējums:
  • NTC:Augstāka B vērtība norāda uz lielāku temperatūras jutību un straujākām pretestības izmaiņām atkarībā no temperatūras. Augstas B vērtības nodrošina augstāku izšķirtspēju temperatūras mērījumos, bet sliktāku linearitāti plašos temperatūras diapazonos. Konsekvence (B vērtības izkliede partijas ietvaros) ir kritiski svarīga.
  • PTC:B vērtība (lai gan biežāk tiek izmantots temperatūras koeficients α) apraksta pretestības pieauguma ātrumu zem Kirī punkta. Komutācijas lietojumprogrammās galvenais ir pretestības lēciena stāvums Kirī punkta tuvumā (α vērtība).
  • Piezīme:Dažādi ražotāji var definēt B vērtības, izmantojot dažādus temperatūras pārus (T1/T2); salīdzinot, nodrošiniet konsekvenci.

3. Precizitāte (pielaide):

• Definīcija:Pieļaujamais novirzes diapazons starp faktisko vērtību un nominālvērtību. Parasti kategorizē kā:
  • Pretestības vērtības precizitāte:Pieļaujamā faktiskās pretestības novirze no nominālās pretestības 25°C temperatūrā (piemēram, ±1%, ±3%, ±5%).
  • B vērtības precizitāte:Pieļaujamā faktiskās B vērtības novirze no nominālās B vērtības (piemēram, ±0,5%, ±1%, ±2%).
  • Kvalitātes vērtējums:Augstāka precizitāte norāda uz labāku veiktspēju, parasti ar augstākām izmaksām. Augstas precizitātes lietojumprogrammām (piemēram, precīzai temperatūras mērīšanai, kompensācijas shēmām) ir nepieciešami augstas precizitātes produkti (piemēram, ±1% R25, ±0,5% B vērtības). Zemākas precizitātes produktus var izmantot mazāk prasīgās lietojumprogrammās (piemēram, pārslodzes aizsardzībai, nelīdzenas temperatūras indikācijai).

4. Temperatūras koeficients (α):

• Definīcija:Relatīvā pretestības maiņas ātrums atkarībā no temperatūras (parasti tuvu atsauces temperatūrai 25°C). NTC gadījumā α = - (B / T²) (%/°C); PTC gadījumā zem Kirī punkta ir neliela pozitīva α vērtība, kas tā tuvumā ievērojami palielinās.
• Kvalitātes vērtējums:Augsta |α| vērtība (negatīva NTC, pozitīva PTC pārslēgšanas punkta tuvumā) ir priekšrocība lietojumos, kuros nepieciešama ātra reakcija vai augsta jutība. Tomēr tas nozīmē arī šaurāku efektīvo darbības diapazonu un sliktāku linearitāti.

5. Termiskā laika konstante (τ):

• Definīcija:Nulles jaudas apstākļos laiks, kas nepieciešams, lai termistora temperatūra mainītos par 63,2% no kopējās starpības, kad apkārtējās vides temperatūra piedzīvo pakāpeniskas izmaiņas.
• Kvalitātes vērtējums:Mazāka laika konstante nozīmē ātrāku reakciju uz apkārtējās vides temperatūras izmaiņām. Tas ir ļoti svarīgi lietojumprogrammām, kurām nepieciešama ātra temperatūras mērīšana vai reakcija (piemēram, aizsardzība pret pārkaršanu, gaisa plūsmas noteikšana). Laika konstanti ietekmē korpusa izmērs, materiāla siltumietilpība un siltumvadītspēja. Mazi, neiekapsulēti lodīšu NTC reaģē visātrāk.

6. Izkliedes konstante (δ):

• Definīcija:Jauda, kas nepieciešama, lai paaugstinātu termistora temperatūru par 1 °C virs apkārtējās vides temperatūras, pateicoties tā paša jaudas izkliedei (mērvienība: mW/°C).
• Kvalitātes vērtējums:Augstāka disipācijas konstante nozīmē mazāku pašsilšanas efektu (t. i., mazāku temperatūras pieaugumu pie tādas pašas strāvas). Tas ir ļoti svarīgi precīzai temperatūras mērīšanai, jo zema pašsilšana nozīmē mazākas mērījumu kļūdas. Termistori ar zemu disipācijas konstanti (mazs izmērs, termiski izolēts korpuss) ir vairāk pakļauti ievērojamām pašsilšanas kļūdām mērīšanas strāvas dēļ.

7. Maksimālā jauda (Pmax):

• Definīcija:Maksimālā jauda, ar kādu termistors var stabili un ilgstoši darboties noteiktā apkārtējās vides temperatūrā bez bojājumiem vai pastāvīgas parametru novirzes.
• Kvalitātes vērtējums:Jāizpilda lietojumprogrammas maksimālās jaudas izkliedes prasība ar pietiekamu rezervi (parasti ar samazinātu nominālvērtību). Rezistori ar lielāku jaudas apstrādes spēju ir uzticamāki.

8. Darba temperatūras diapazons:

• Definīcija:Apkārtējās vides temperatūras intervāls, kurā termistors var darboties normāli, kamēr parametri paliek noteiktajās precizitātes robežās.
• Kvalitātes vērtējums:Plašāks diapazons nozīmē lielāku piemērojamību. Pārliecinieties, vai augstākā un zemākā apkārtējās vides temperatūra lietojumprogrammā ietilpst šajā diapazonā.

9. Stabilitāte un uzticamība:

• Definīcija:Spēja saglabāt stabilu pretestību un B vērtības ilgstošas lietošanas laikā vai pēc temperatūras svārstībām un uzglabāšanas augstā/zemā temperatūrā.
• Kvalitātes vērtējums:Augsta stabilitāte ir kritiski svarīga precīziem pielietojumiem. Stikla kapsulās vai īpaši apstrādātiem NTC parasti ir labāka ilgtermiņa stabilitāte nekā epoksīdsveķos kapsulās. Pārslēgšanas izturība (pārslēgšanas ciklu skaits, ko tas var izturēt bez kļūmēm) ir galvenais PTC uzticamības rādītājs.

II. Kā izvēlēties savām vajadzībām atbilstošāko termistoru?

Atlases process ietver veiktspējas parametru saskaņošanu ar lietojumprogrammas prasībām:

1. Nosakiet lietojumprogrammas veidu:Šis ir pamats.

• Temperatūras mērīšana: NTCpriekšroka tiek dota. Pievērsiet uzmanību precizitātei (R un B vērtībai), stabilitātei, darba temperatūras diapazonam, pašsasilšanas efektam (izkliedes konstantei), reakcijas ātrumam (laika konstantei), linearitātei (vai tam, vai ir nepieciešama linearizācijas kompensācija) un korpusa veidam (zonde, SMD, stikla kapsulā).
• Temperatūras kompensācija: NTCtiek plaši izmantots (kompensējot nobīdi tranzistoros, kristālos utt.). Pārliecinieties, vai NTC temperatūras raksturlielumi atbilst kompensētā komponenta nobīdes raksturlielumiem, un piešķiriet prioritāti stabilitātei un precizitātei.
• Ieslēgšanas strāvas ierobežojums: NTCir vēlams. Galvenie parametri irNominālā pretestības vērtība (nosaka sākotnējo ierobežojošo efektu), maksimālā līdzsvara stāvokļa strāva/jauda(nosaka apstrādes jaudu normālas darbības laikā),Maksimālā pārsprieguma strāvas izturība(I²t vērtība vai maksimālā strāva konkrētām viļņu formām) unAtveseļošanās laiks(laiks atdzišanai līdz zemas pretestības stāvoklim pēc izslēgšanas, kas ietekmē biežas komutācijas lietojumprogrammas).
• Pārkaršanas/pārslodzes aizsardzība: PTC(atiestatāmie drošinātāji) parasti tiek izmantoti.
  • Pārkaršanas aizsardzība:Izvēlieties PTC ar Kirī punktu nedaudz virs normālās darba temperatūras augšējās robežas. Pievērsiet uzmanību atvienošanas temperatūrai, atvienošanas laikam, atiestatīšanas temperatūrai un nominālajam spriegumam/strāvai.
  • Pārslodzes aizsardzība:Izvēlieties PTC ar noturēšanas strāvu, kas nedaudz pārsniedz ķēdes normālo darba strāvu, un nostrādes strāvu, kas ir zemāka par līmeni, kas varētu izraisīt bojājumus. Galvenie parametri ir noturēšanas strāva, nostrādes strāva, maksimālais spriegums, maksimālā strāva, nostrādes laiks un pretestība.
  • Šķidruma līmeņa/plūsmas noteikšana: NTCtiek plaši izmantots, izmantojot tā pašsilšanas efektu. Galvenie parametri ir disipācijas konstante, termiskā laika konstante (reakcijas ātrums), jaudas apstrādes spēja un korpuss (tam jāiztur vides korozija).

2. Nosakiet galveno parametru prasības:Kvantificējiet vajadzības, pamatojoties uz pieteikuma scenāriju.

• Mērījumu diapazons:Jāizmēra minimālā un maksimālā temperatūra.
• Mērījumu precizitātes prasība:Kāds temperatūras kļūdas diapazons ir pieņemams? Tas nosaka nepieciešamo pretestību un B vērtības precizitātes pakāpi.
• Reakcijas ātruma prasības:Cik ātri ir jānosaka temperatūras izmaiņas? Tas nosaka nepieciešamo laika konstanti, kas ietekmē iepakojuma izvēli.
• Ķēdes saskarne:Termistora loma ķēdē (sprieguma dalītājs? virknes strāvas ierobežotājs?). Tas nosaka nepieciešamo nominālās pretestības diapazonu un piedziņas strāvu/spriegumu, ietekmējot pašsilšanas kļūdas aprēķinu.
• Vides apstākļi:Mitrums, ķīmiskā korozija, mehāniskā spriedze, nepieciešamība pēc izolācijas? Tas tieši ietekmē korpusa izvēli (piemēram, epoksīdsveķi, stikls, nerūsējošā tērauda apvalks, silikona pārklājums, SMD).
• Enerģijas patēriņa ierobežojumi:Cik lielu piedziņas strāvu var nodrošināt shēma? Cik liela ir pieļaujamā pašsilšanas temperatūras paaugstināšanās? Tas nosaka pieņemamo izkliedes konstanti un piedziņas strāvas līmeni.
• Uzticamības prasības:Nepieciešama ilgtermiņa augsta stabilitāte? Jāiztur bieža pārslēgšana/ieslēgšana? Nepieciešama augsta sprieguma/strāvas izturība?
• Izmēru ierobežojumi:PCB vieta? Montāžas vieta?

3. Izvēlieties NTC vai PTC:Pamatojoties uz 1. darbību (lietojumprogrammas veidu), to parasti nosaka.

4. Filtrēt konkrētus modeļus:

• Skatiet ražotāja datu lapas:Šis ir vistiešākais un efektīvākais veids. Starp galvenajiem ražotājiem ir Vishay, TDK (EPCOS), Murata, Semitec, Littelfuse, TR Ceramic u.c.
• Atbilstības parametri:Pamatojoties uz 2. darbībā noteiktajām galvenajām prasībām, meklējiet datu lapās modeļus, kas atbilst nominālās pretestības, B vērtības, precizitātes pakāpes, darba temperatūras diapazona, korpusa izmēra, izkliedes konstantes, laika konstantes, maksimālās jaudas utt. kritērijiem.
• Iepakojuma veids:
  • Virsmas montāžas ierīce (SMD):Mazs izmērs, piemērots augsta blīvuma SMT, zemas izmaksas. Vidējs reakcijas ātrums, vidēja izkliedes konstante, zemāka jaudas izturība. Izplatītākie izmēri: 0201, 0402, 0603, 0805 utt.
  • Stikla kapsulā:Ļoti ātra reakcija (maza laika konstante), laba stabilitāte, izturīga pret augstu temperatūru. Mazs, bet trausls. Bieži izmanto kā kodolu precīzās temperatūras zondēs.
  • Epoksīda pārklājums:Zemas izmaksas, zināma aizsardzība. Vidējs reakcijas ātrums, stabilitāte un temperatūras izturība.
  • Aksiālais/radiālais svina vads:Salīdzinoši augstāka jaudas izturība, viegli lodējama ar roku vai montējama caur caurumiem.
  • Metāla/plastmasas korpusā ievietota zonde:Viegli uzstādāms un nostiprināms, nodrošina izolāciju, hidroizolāciju, izturību pret koroziju, mehānisko aizsardzību. Lēnāks reakcijas ātrums (atkarībā no korpusa/pildījuma). Piemērots rūpnieciskiem lietojumiem, ierīcēm, kurām nepieciešama uzticama montāža.
  • Virsmas montāžas barošanas veids:Paredzēts lielas jaudas ieslēgšanas ierobežošanai, lielākam izmēram, spēcīgai jaudas apstrādei.

5. Apsveriet izmaksas un pieejamību:Izvēlieties rentablu modeli ar stabilu piegādi un pieņemamiem izpildes laikiem, kas atbilst veiktspējas prasībām. Augstas precizitātes, īpaša iepakojuma, ātras reaģēšanas modeļi parasti ir dārgāki.

6. Veiciet testa validāciju, ja nepieciešams:Kritiskiem lietojumiem, īpaši tādiem, kas saistīti ar precizitāti, reakcijas ātrumu vai uzticamību, testējiet paraugus faktiskos vai simulētos darbības apstākļos.

Atlases soļu kopsavilkums

1. Definējiet vajadzības:Kāds ir pielietojums? Ko mērīt? Ko aizsargāt? Ko kompensēt?
2. Nosakiet veidu:NTC (mērīt/kompensēt/ierobežot) vai PTC (aizsargāt)?
3. Kvantificējiet parametrus:Temperatūras diapazons? Precizitāte? Reakcijas ātrums? Jauda? Izmērs? Vide?
4. Pārbaudiet datu lapas:Filtrēt kandidātu modeļus pēc vajadzībām, salīdzināt parametru tabulas.
5. Pārskatīšanas pakete:Izvēlieties piemērotu komplektu, ņemot vērā vidi, stiprinājumu un reakciju.
6. Salīdziniet izmaksas:Izvēlieties ekonomisku modeli, kas atbilst prasībām.
7. Validēt:Testa parauga veiktspēja faktiskos vai simulētos apstākļos kritiskiem lietojumiem.

Sistemātiski analizējot veiktspējas parametrus un apvienojot tos ar konkrētām lietojumprogrammas prasībām, jūs varat efektīvi novērtēt termistora kvalitāti un izvēlēties savam projektam vispiemērotāko. Atcerieties, ka nav "labākā" termistora, ir tikai termistors, kas ir "vispiemērotākais" konkrētam lietojumam. Atlases procesā detalizētas datu lapas ir jūsu visuzticamākā atsauce.