Как да прецените качеството на термистор? Как да изберете правилния термистор за вашите нужди?

Оценката на производителността на термистор и изборът на подходящ продукт изискват цялостно разглеждане както на техническите параметри, така и на сценариите на приложение. Ето подробно ръководство:

I. Как да преценим качеството на термистор?

Ключовите параметри на производителността са в основата на оценката:

1. Номинална стойност на съпротивлението (R25):

• Определение:Стойността на съпротивлението при определена референтна температура (обикновено 25°C).
• Оценка на качеството:Самата номинална стойност не е по своята същност добра или лоша; ключовото е дали тя отговаря на проектните изисквания на приложената схема (напр. делител на напрежение, ограничаване на тока). Съгласуваността (разпределението на стойностите на съпротивлението в рамките на една и съща партида) е ключов показател за качеството на производството – по-малката дисперсия е по-добра.
• Забележка:NTC и PTC имат значително различни диапазони на съпротивление при 25°C (NTC: от ома до мегаома, PTC: обикновено от ома до стотици ома).

2. B стойност (бета стойност):

• Определение:Параметър, описващ чувствителността на промяната на съпротивлението на термистора с температурата. Обикновено се отнася до стойността на B между две специфични температури (напр. B25/50, B25/85).
• Формула за изчисление: B = (T1 * T2) / (T2 - T1) * ln(R1/R2)
• Оценка на качеството:
  • НТК:По-високата стойност на B показва по-голяма температурна чувствителност и по-стръмна промяна на съпротивлението с температурата. Високите стойности на B предлагат по-висока разделителна способност при измерване на температурата, но по-лоша линейност в широки температурни диапазони. Съгласуваността (дисперсия на стойността на B в рамките на една партида) е от решаващо значение.
  • ПТК:Стойността B (въпреки че температурният коефициент α е по-често срещан) описва скоростта на нарастване на съпротивлението под точката на Кюри. За превключващи приложения стръмността на скока на съпротивлението близо до точката на Кюри (стойност α) е ключова.
  • Забележка:Различните производители могат да определят B стойности, използвайки различни температурни двойки (T1/T2); осигурете последователност при сравняване.

3. Точност (толеранс):

• Определение:Допустимият диапазон на отклонение между действителната стойност и номиналната стойност. Обикновено се категоризира като:
  • Точност на стойността на съпротивлението:Допустимо отклонение на действителното съпротивление от номиналното съпротивление при 25°C (напр. ±1%, ±3%, ±5%).
  • Точност на B-стойността:Допустимо отклонение на действителната стойност на B от номиналната стойност на B (напр. ±0,5%, ±1%, ±2%).
  • Оценка на качеството:По-високата точност означава по-добра производителност, обикновено на по-висока цена. Приложенията с висока прецизност (напр. прецизно измерване на температура, компенсационни вериги) изискват продукти с висока точност (напр. ±1% R25, ±0,5% B стойност). Продуктите с по-ниска точност могат да се използват в по-малко взискателни приложения (напр. защита от свръхток, груба индикация на температурата).

4. Температурен коефициент (α):

• Определение:Относителната скорост на промяна на съпротивлението с температурата (обикновено близо до референтната температура от 25°C). За NTC, α = - (B / T²) (%/°C); за PTC има малко положително α под точката на Кюри, което се увеличава драстично близо до нея.
• Оценка на качеството:Високата стойност |α| (отрицателна за NTC, положителна за PTC близо до точката на превключване) е предимство в приложения, изискващи бърза реакция или висока чувствителност. Това обаче означава и по-тесен ефективен работен диапазон и по-лоша линейност.

5. Термична времева константа (τ):

• Определение:При условия на нулева мощност, времето, необходимо за промяна на температурата на термистора с 63,2% от общата разлика, когато температурата на околната среда претърпява скокообразна промяна.
• Оценка на качеството:По-малката времева константа означава по-бърза реакция на промените в околната температура. Това е от решаващо значение за приложения, изискващи бързо измерване или реакция на температурата (напр. защита от прегряване, откриване на въздушен поток). Времевата константа се влияе от размера на корпуса, топлинния капацитет на материала и топлопроводимостта. Малките, некапсулирани NTC-та реагират най-бързо.

6. Константа на дисипация (δ):

• Определение:Мощността, необходима за повишаване на температурата на термистора с 1°C над околната температура, поради собственото му разсейване на мощност (единица: mW/°C).
• Оценка на качеството:По-високата константа на дисипация означава по-малък ефект на самонагряване (т.е. по-малко повишаване на температурата за същия ток). Това е много важно за точното измерване на температурата, тъй като ниското самонагряване означава по-малки грешки в измерването. Термисторите с ниски константи на дисипация (малък размер, термоизолиран корпус) са по-склонни към значителни грешки в самонагряването от измервателния ток.

7. Максимална номинална мощност (Pmax):

• Определение:Максималната мощност, при която термисторът може да работи стабилно дългосрочно при определена околна температура без повреди или постоянно отклонение на параметрите.
• Оценка на качеството:Трябва да отговаря на изискването за максимално разсейване на мощност на приложението с достатъчен марж (обикновено с намалена мощност). Резисторите с по-висока мощност са по-надеждни.

8. Работен температурен диапазон:

• Определение:Диапазонът на околната температура, в който термисторът може да работи нормално, докато параметрите остават в рамките на зададените граници на точност.
• Оценка на качеството:По-широкият диапазон означава по-голяма приложимост. Уверете се, че най-високата и най-ниската температура на околната среда в приложението са в този диапазон.

9. Стабилност и надеждност:

• Определение:Способността за поддържане на стабилни стойности на съпротивлението и B по време на продължителна употреба или след температурни цикли и съхранение при висока/ниска температура.
• Оценка на качеството:Високата стабилност е от решаващо значение за прецизните приложения. Стъкло-капсулираните или специално обработени NTC-и обикновено имат по-добра дългосрочна стабилност от епоксидно-капсулираните. Издръжливостта на превключване (броят цикли на превключване, които могат да издържат без повреда) е ключов показател за надеждност на PTC-ите.

II. Как да изберете правилния термистор за вашите нужди?

Процесът на подбор включва съпоставяне на параметрите на производителност с изискванията на приложението:

1. Определете типа на приложението:Това е основата.

• Измерване на температурата: NTCе за предпочитане. Фокусирайте се върху точността (стойност на R и B), стабилността, работния температурен диапазон, ефекта на самонагряване (константа на разсейване), скоростта на реакция (времева константа), линейността (или дали е необходима компенсация на линеаризацията) и вида на корпуса (сонда, SMD, капсулован в стъкло).
• Температурна компенсация: NTCсе използва често (компенсиране на дрейфа в транзистори, кристали и др.). Уверете се, че температурните характеристики на NTC съответстват на характеристиките на дрейфа на компенсирания компонент и дайте приоритет на стабилността и точността.
• Ограничаване на пусковия ток: NTCе предпочитан. Ключовите параметри саНоминална стойност на съпротивлението (определя началния ограничаващ ефект), максимален ток/мощност в стационарно състояние(определя товароносимостта по време на нормална работа),Максимална устойчивост на импулсен ток(стойност на I²t или пиков ток за специфични форми на вълната) иВреме за възстановяване(време за охлаждане до състояние с ниско съпротивление след изключване на захранването, което влияе върху приложенията с често превключване).
• Защита от прегряване/претоварване по ток: PTC(възстановяеми предпазители) се използват често.
  • Защита от прегряване:Изберете PTC с точка на Кюри малко над горната граница на нормалната работна температура. Обърнете внимание на температурата на изключване, времето на изключване, температурата на нулиране и номиналното напрежение/ток.
  • Защита от свръхток:Изберете PTC с ток на задържане малко над нормалния работен ток на веригата и ток на изключване под нивото, което би могло да причини повреда. Ключовите параметри включват ток на задържане, ток на изключване, максимално напрежение, максимален ток, време на изключване и съпротивление.
  • Откриване на ниво/дебит на течността: NTCсе използва често, като се използва неговият ефект на самонагряване. Ключови параметри са константа на разсейване, термична времева константа (скорост на реакция), капацитет за обработка на мощност и корпус (трябва да е устойчив на корозия на средата).

2. Определете изискванията за ключови параметри:Определете количествено нуждите въз основа на сценария на приложение.

• Диапазон на измерване:Минимални и максимални температури, които ще се измерват.
• Изискване за точност на измерването:Какъв е допустимият диапазон на температурна грешка? Това определя необходимото съпротивление и степента на точност на B-стойността.
• Изискване за скорост на реакция:Колко бързо трябва да се засече промяна в температурата? Това определя необходимата времева константа, която влияе върху избора на корпус.
• Интерфейс на веригата:Роля на термистора във веригата (делител на напрежение? ограничител на ток?). Той определя необходимия диапазон на номинално съпротивление и тока/напрежението на задвижването, което влияе върху изчисляването на грешката от самозагряване.
• Условия на околната среда:Влажност, химическа корозия, механично напрежение, необходимост от изолация? Това пряко влияе върху избора на корпус (напр. епоксиден, стъклен, с обвивка от неръждаема стомана, със силиконово покритие, SMD).
• Ограничения на консумацията на енергия:Какъв е токът на задвижване, който може да осигури веригата? Какво е допустимото повишаване на температурата при самонагряване? Това определя приемливата константа на разсейване и нивото на тока на задвижване.
• Изисквания за надеждност:Нуждаете се от дългосрочна висока стабилност? Трябва да издържате на често превключване? Нуждаете се от устойчивост на високо напрежение/ток?
• Ограничения за размер:Място за печатна платка? Място за монтаж?

3. Изберете NTC или PTC:Това обикновено се определя въз основа на стъпка 1 (вид на приложението).

4. Филтриране на специфични модели:

• Консултирайте се с информационните листове на производителя:Това е най-прекият и ефективен начин. Сред основните производители са Vishay, TDK (EPCOS), Murata, Semitec, Littelfuse, TR Ceramic и др.
• Параметри на съвпадението:Въз основа на ключовите изисквания, идентифицирани в стъпка 2, потърсете в информационните листове модели, отговарящи на критериите за номинално съпротивление, B стойност, степен на точност, работен температурен диапазон, размер на корпуса, константа на разсейване, времева константа, максимална мощност и др.
• Тип пакет:
  • Устройство за повърхностен монтаж (SMD):Малък размер, подходящ за SMT с висока плътност, ниска цена. Средна скорост на реакция, средна константа на разсейване, по-ниска мощност. Често срещани размери: 0201, 0402, 0603, 0805 и др.
  • Стъклено капсулирано:Много бърза реакция (малка времева константа), добра стабилност, устойчивост на високи температури. Малък, но крехък. Често използван като сърцевина в прецизни температурни сонди.
  • Епоксидно покритие:Ниска цена, известна защита. Средна скорост на реакция, стабилност и устойчивост на температура.
  • Аксиално/радиално изводно:Сравнително по-висока мощност, лесна за ръчно запояване или монтаж през отвор.
  • Сонда с метален/пластмасов корпус:Лесен за монтаж и закрепване, осигурява изолация, хидроизолация, устойчивост на корозия, механична защита. По-бавна скорост на реакция (зависи от корпуса/пълнежа). Подходящ за промишлени приложения, уреди, изискващи надежден монтаж.
  • Тип захранване за повърхностен монтаж:Проектиран за ограничаване на пусковия ток с висока мощност, по-голям размер, стабилно управление на мощността.

5. Обмислете цената и наличността:Изберете рентабилен модел със стабилни доставки и приемливи срокове за изпълнение, който отговаря на изискванията за производителност. Моделите с висока точност, специален корпус и бърза реакция обикновено са по-скъпи.

6. Извършете валидиране на теста, ако е необходимо:За критични приложения, особено такива, свързани с точност, скорост на реакция или надеждност, тествайте проби при реални или симулирани работни условия.

Обобщение на стъпките за подбор

1. Дефинирайте нуждите:Какво е приложението? Измерва ли какво? Защитава ли какво? Компенсира ли какво?
2. Определете типа:NTC (Измерване/Компенсиране/Ограничаване) или PTC (Защита)?
3. Количествено определяне на параметрите:Температурен диапазон? Точност? Скорост на реакция? Мощност? Размер? Околна среда?
4. Проверете информационните листове:Филтрирайте кандидат-моделите въз основа на нуждите, сравнете таблиците с параметри.
5. Пакет за преглед:Изберете подходящ пакет въз основа на околната среда, монтажа, реакцията.
6. Сравнете цената:Изберете икономичен модел, който отговаря на изискванията.
7. Валидиране:Тествайте производителността на образците в реални или симулирани условия за критични приложения.

Чрез систематичен анализ на параметрите на производителността и комбинирането им със специфичните изисквания на приложението, можете ефективно да прецените качеството на термистора и да изберете най-подходящия за вашия проект. Не забравяйте, че няма „най-добър“ термистор, а само термистор, който е „най-подходящ“ за конкретното приложение. По време на процеса на избор, подробните информационни листове са най-надеждният ви ориентир.