Como xulgar a calidade dun termistor? Como elixir o termistor axeitado para as túas necesidades?

Avaliar o rendemento dun termistor e seleccionar un produto axeitado require unha consideración exhaustiva tanto dos parámetros técnicos como dos escenarios de aplicación. Aquí tes unha guía detallada:

I. Como xulgar a calidade dun termistor?

Os parámetros clave de rendemento son o núcleo da avaliación:

1. Valor de resistencia nominal (R25):

• Definición:O valor da resistencia a unha temperatura de referencia específica (normalmente 25 °C).
• Xuízo de calidade:O valor nominal en si non é inherentemente bo ou malo; a clave é se cumpre os requisitos de deseño do circuíto da aplicación (por exemplo, divisor de tensión, limitación de corrente). A consistencia (a dispersión dos valores de resistencia dentro do mesmo lote) é un indicador crucial da calidade da fabricación: unha menor dispersión é mellor.
• Nota:A NTC e a PTC teñen rangos de resistencia moi diferentes a 25 °C (NTC: de ohmios a megaohmios, PTC: normalmente de ohmios a centos de ohmios).

2. Valor B (valor beta):

• Definición:Un parámetro que describe a sensibilidade do cambio de resistencia do termistor coa temperatura. Normalmente refírese ao valor de B entre dúas temperaturas específicas (por exemplo, B25/50, B25/85).
• Fórmula de cálculo: B = (T1 * T2) / (T2 - T1) * ln(R1/R2)
• Xuízo de calidade:
  • NTC:Un valor de B máis alto indica unha maior sensibilidade á temperatura e unha variación de resistencia máis pronunciada coa temperatura. Os valores altos de B ofrecen unha maior resolución na medición da temperatura, pero unha peor linealidade en amplos rangos de temperatura. A consistencia (dispersión do valor de B dentro dun lote) é fundamental.
  • PTC:O valor B (aínda que o coeficiente de temperatura α é máis común) describe a taxa de aumento da resistencia por debaixo do punto de Curie. Para aplicacións de conmutación, a pendiente do salto de resistencia preto do punto de Curie (valor α) é clave.
  • Nota:Os diferentes fabricantes poden definir os valores B empregando diferentes pares de temperaturas (T1/T2); asegúrese de que a comparación sexa coherente.

3. Precisión (tolerancia):

• Definición:O rango de desviación admisible entre o valor real e o valor nominal. Normalmente clasifícase como:
  • Precisión do valor da resistencia:Desviación admisible da resistencia real con respecto á resistencia nominal a 25 °C (por exemplo, ±1 %, ±3 %, ±5 %).
  • Precisión do valor B:Desviación admisible do valor real de B respecto ao valor nominal de B (por exemplo, ±0,5 %, ±1 %, ±2 %).
  • Xuízo de calidade:Unha maior precisión indica un mellor rendemento, normalmente a un custo máis elevado. As aplicacións de alta precisión (por exemplo, medición de temperatura de precisión, circuítos de compensación) requiren produtos de alta precisión (por exemplo, ±1 % R25, ±0,5 % valor B). Os produtos de menor precisión pódense usar en aplicacións menos esixentes (por exemplo, protección contra sobrecorrentes, indicación aproximada de temperatura).

4. Coeficiente de temperatura (α):

• Definición:A taxa relativa de resistencia cambia coa temperatura (normalmente preto da temperatura de referencia de 25 °C). Para NTC, α = - (B / T²) (%/°C); para PTC, hai un pequeno α positivo por debaixo do punto de Curie, que aumenta drasticamente preto del.
• Xuízo de calidade:Un valor |α| alto (negativo para NTC, positivo para PTC preto do punto de conmutación) é unha vantaxe en aplicacións que requiren unha resposta rápida ou alta sensibilidade. Non obstante, isto tamén significa un rango de funcionamento efectivo máis estreito e unha peor linealidade.

5. Constante de tempo térmica (τ):

• Definición:En condicións de potencia cero, o tempo necesario para que a temperatura do termistor cambie nun 63,2 % da diferenza total cando a temperatura ambiente sofre un cambio escalonado.
• Xuízo de calidade:Unha constante de tempo menor significa unha resposta máis rápida aos cambios de temperatura ambiente. Isto é crucial para aplicacións que requiren unha medición ou reacción rápida da temperatura (por exemplo, protección contra sobretemperatura, detección de fluxo de aire). A constante de tempo está influenciada polo tamaño do envase, a capacidade calorífica do material e a condutividade térmica. Os NTC de esferas pequenas e non encapsuladas responden máis rápido.

6. Constante de disipación (δ):

• Definición:A potencia necesaria para elevar a temperatura do termistor 1 °C por riba da temperatura ambiente debido á súa propia disipación de potencia (unidade: mW/°C).
• Xuízo de calidade:Unha constante de disipación máis alta significa un menor efecto de autoquecemento (é dicir, un menor aumento de temperatura para a mesma corrente). Isto é moi importante para unha medición precisa da temperatura, xa que un baixo autoquecemento significa erros de medición menores. Os termistores con constantes de disipación baixas (tamaño pequeno, encapsulado illado termicamente) son máis propensos a erros de autoquecemento significativos pola corrente de medición.

7. Potencia máxima nominal (Pmax):

• Definición:A potencia máxima á que o termistor pode funcionar de forma estable a longo prazo a unha temperatura ambiente especificada sen danos nin desviación permanente dos parámetros.
• Xuízo de calidade:Debe cumprir o requisito de disipación de potencia máxima da aplicación cunha marxe suficiente (normalmente reducida). As resistencias con maior capacidade de manexo de potencia son máis fiables.

8. Rango de temperatura de funcionamento:

• Definición:O intervalo de temperatura ambiente dentro do cal o termistor pode funcionar normalmente mentres os parámetros se manteñen dentro dos límites de precisión especificados.
• Xuízo de calidade:Un rango máis amplo significa unha maior aplicabilidade. Asegúrate de que as temperaturas ambiente máis altas e máis baixas da aplicación estean dentro deste rango.

9. Estabilidade e fiabilidade:

• Definición:A capacidade de manter unha resistencia e uns valores B estables durante o uso a longo prazo ou despois de experimentar ciclos de temperatura e almacenamento a altas/baixas temperaturas.
• Xuízo de calidade:Unha alta estabilidade é fundamental para as aplicacións de precisión. Os NTC encapsulados en vidro ou tratados especialmente xeralmente teñen unha mellor estabilidade a longo prazo que os encapsulados en epoxi. A resistencia á conmutación (número de ciclos de conmutación que pode soportar sen fallo) é un indicador clave de fiabilidade para os PTC.

II. Como elixir o termistor axeitado para as túas necesidades?

O proceso de selección implica axustar os parámetros de rendemento aos requisitos da aplicación:

1. Identificar o tipo de aplicación:Este é o fundamento.

• Medición de temperatura: NTCPrefírese. Céntrese na precisión (valor R e B), estabilidade, rango de temperatura de funcionamento, efecto de autoquecemento (constante de disipación), velocidade de resposta (constante de tempo), linealidade (ou se se necesita compensación de linealización) e tipo de encapsulado (sonda, SMD, encapsulado en vidro).
• Compensación de temperatura: NTCúsase habitualmente (para compensar a deriva en transistores, cristais, etc.). Asegúrate de que as características de temperatura do NTC coincidan coas características de deriva do compoñente compensado e prioriza a estabilidade e a precisión.
• Limitación da corrente de irrupción: NTCprefírese. Os parámetros clave son oValor da resistencia nominal (determina o efecto limitante inicial), corrente/potencia máxima en estado estacionario(determina a capacidade de manexo durante o funcionamento normal),Resistencia máxima á corrente de sobretensión(valor I²t ou corrente máxima para formas de onda específicas) eTempo de recuperación(tempo de arrefriamento a un estado de baixa resistencia despois do apagado, o que afecta ás aplicacións de conmutación frecuentes).
• Protección contra sobretemperatura/sobrecorrente: PTC(fusibles reiniciables) úsanse habitualmente.
  • Protección contra sobretemperatura:Escolla un PTC cun punto de Curie lixeiramente por riba do límite superior da temperatura de funcionamento normal. Céntrese na temperatura de disparo, o tempo de disparo, a temperatura de reinicio e a tensión/corrente nominal.
  • Protección contra sobrecorrente:Escolle un PTC cunha corrente de mantemento lixeiramente superior á corrente de funcionamento normal do circuíto e unha corrente de disparo por debaixo do nivel que podería causar danos. Os parámetros clave inclúen a corrente de mantemento, a corrente de disparo, a tensión máxima, a corrente máxima, o tempo de disparo e a resistencia.
  • Detección de nivel/caudal de líquido: NTCúsase habitualmente, aproveitando o seu efecto de autoquecemento. Os parámetros clave son a constante de disipación, a constante de tempo térmica (velocidade de resposta), a capacidade de manexo de enerxía e o encapsulado (debe resistir a corrosión do medio).

2. Determinar os requisitos dos parámetros clave:Cuantificar as necesidades en función do escenario da aplicación.

• Rango de medición:Temperaturas mínimas e máximas a medir.
• Requisito de precisión da medición:Que rango de erro de temperatura é aceptable? Isto determina a resistencia requirida e o grao de precisión do valor B.
• Requisito de velocidade de resposta:Con que rapidez se debe detectar un cambio de temperatura? Isto determina a constante de tempo requirida, o que inflúe na elección do envase.
• Interface do circuíto:Función do termistor no circuíto (divisor de tensión? limitador de corrente en serie?). Isto determina o rango de resistencia nominal requirido e a corrente/tensión de accionamento, o que afecta ao cálculo do erro de autoquecemento.
• Condicións ambientais:Humidade, corrosión química, tensión mecánica, necesidade de illamento? Isto afecta directamente á escolla do encapsulado (por exemplo, epoxi, vidro, vaíña de aceiro inoxidable, revestida de silicona, SMD).
• Límites de consumo de enerxía:Canta corrente de accionamento pode subministrar o circuíto? Canto aumento de temperatura de autoquecemento se permite? Isto determina a constante de disipación aceptable e o nivel de corrente de accionamento.
• Requisitos de fiabilidade:Necesitas alta estabilidade a longo prazo? Debes soportar conmutacións frecuentes? Necesitas capacidade de soportar alta tensión/corrente?
• Restricións de tamaño:Espazo para a placa de circuíto impreso? Espazo para a montaxe?

3. Escolla NTC ou PTC:Isto adoita determinarse en función do Paso 1 (tipo de aplicación).

4. Filtrar modelos específicos:

• Consultar as fichas técnicas do fabricante:Esta é a maneira máis directa e eficaz. Entre os principais fabricantes inclúense Vishay, TDK (EPCOS), Murata, Semitec, Littelfuse, TR Ceramic, etc.
• Parámetros de coincidencia:En función dos requisitos clave identificados no Paso 2, busque nas follas de datos modelos que cumpran os criterios de resistencia nominal, valor B, grao de precisión, rango de temperatura de funcionamento, tamaño do encapsulado, constante de disipación, constante de tempo, potencia máxima, etc.
• Tipo de paquete:
  • Dispositivo de montaxe superficial (SMD):Tamaño pequeno, axeitado para SMT de alta densidade, baixo custo. Velocidade de resposta media, constante de disipación media, menor manexo de potencia. Tamaños comúns: 0201, 0402, 0603, 0805, etc.
  • Encapsulado en vidro:Resposta moi rápida (constante de tempo pequena), boa estabilidade, resistente a altas temperaturas. Pequeno pero fráxil. A miúdo úsase como núcleo en sondas de temperatura de precisión.
  • Recuberto con epoxi:Baixo custo, certa protección. Velocidade de resposta, estabilidade e resistencia á temperatura medias.
  • Con condución axial/radial:Manexo de potencia relativamente maior, fácil para soldadura manual ou montaxe en orificios pasantes.
  • Sonda con carcasa de metal/plástico:Fácil de montar e fixar, proporciona illamento, impermeabilización, resistencia á corrosión e protección mecánica. Velocidade de resposta máis lenta (depende da carcasa/recheo). Apto para aplicacións industriais e electrodomésticos que requiren unha montaxe fiable.
  • Tipo de alimentación para montaxe superficial:Deseñado para limitar as irrupcións de alta potencia, maior tamaño e forte manexo de potencia.

5. Ten en conta o custo e a dispoñibilidade:Escolla un modelo rendible con subministración estable e prazos de entrega aceptables que cumpra os requisitos de rendemento. Os modelos de alta precisión, paquete especial e resposta rápida adoitan ser máis caros.

6. Realizar a validación da proba se é necesario:Para aplicacións críticas, especialmente as que impliquen precisión, velocidade de resposta ou fiabilidade, probe mostras en condicións de funcionamento reais ou simuladas.

Resumo dos pasos de selección

1. Definir as necesidades:Cal é a aplicación? Que mide? Que protexe? Que compensa?
2. Determinar o tipo:NTC (Medición/Compensación/Límite) ou PTC (Protección)?
3. Cuantificar parámetros:Rango de temperatura? Precisión? Velocidade de resposta? Potencia? Tamaño? Ambiente?
4. Consultar as follas de datos:Filtrar modelos candidatos segundo as necesidades e comparar táboas de parámetros.
5. Paquete de revisión:Escolla o paquete axeitado en función do ambiente, a montaxe e a resposta.
6. Comparar custos:Escolle un modelo económico que cumpra os requisitos.
7. Validar:Probar o rendemento da mostra en condicións reais ou simuladas para aplicacións críticas.

Ao analizar sistematicamente os parámetros de rendemento e combinalos cos requisitos específicos da aplicación, podes avaliar eficazmente a calidade do termistor e seleccionar o máis axeitado para o teu proxecto. Lembra que non existe o "mellor" termistor, senón só o termistor "máis axeitado" para unha aplicación en particular. Durante o proceso de selección, as follas de datos detalladas son a túa referencia máis fiable.