溫度傳感器
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NTC溫度感測的快速充電控制
2020.08.24
1.引言
新式電腦筆記本需增加自主性和手機導致了高能量密度電源組-鎳氫和鋰離子電池。那些電池能在以下條件下快速充電快速充電符合多個條件。使用的技術(shù)如下：
?對于鎳氫電池
新式電腦筆記本需增加自主性和手機導致了高能量密度電源組-鎳氫和鋰離子電池。那些電池能在以下條件下快速充電快速充電符合多個條件。使用的技術(shù)如下：
?對于鎳氫電池
，快速充電操作使用-?V
，d2V/dt2，大時間，TCO（溫度截止）或?T/?t技術(shù)。的高溫測量用作保護，但溫度變化（?T/?t）也可用于監(jiān)控。
?對于鋰離子電池
，快速充電使用CCCV技術(shù)（恒流恒壓） 。的測量初始溫度以允許引發(fā)快速充電。如果溫度高閾值（TCO）
，快速充電將停止
。電子系統(tǒng)的復(fù)雜程度取決于主要是根據(jù)成本和電池。通常
，快速充電是由IC監(jiān)控的
，測量電池電壓，充電通過檢測電阻器的電流
，并測量溫度電池通過一個或幾個負溫度系數(shù)（NTC）熱敏電阻
。集成電路幾乎總是在充電器中或集成在電池組（鋰離子）中的NTC溫度傳感器幾乎總是集成在電池中包，有時放在充電器和/或終包裝中光圈（低成本手機）
。本應(yīng)用筆記說明了如何設(shè)計NTCVishayBCcomponents的熱敏電阻用于2005年的BQTEXASINSTRUMENTS雙鎳氫電池充電IC
。這里執(zhí)行的計算方法是足夠通用，能擴展到許多其他配置
。
BQ2005關(guān)于BQ2005IC的通知
，我們將重點關(guān)注與溫度控制有關(guān)的設(shè)計部分充電操作（見圖1）。
，以及固定電阻RT1和RT2
上一條：手機充電寶里的NTC熱敏電阻
下一條：電阻器都有哪些測試方法
，用于Vcc和電流之間的分壓器IC的檢測電阻輸入VSNS。在新的充電期開始時，IC會排查是否電壓Vtemp=VTS-VSNS在由IC制造商（低溫：0.4Vcc和高溫度：0.1Vcc+0.75VTCO）。VTCO是由外部電阻（不是如圖1）所示：如果開始快速充電后階段，Vtemp變得低于VTCO，然后返回le流模式被操作。在快速充電期間，IC對電壓進行采樣也可以操作Vtemp和返回also流模式當Vtemp的時間變化超過閾值時。這稱為?T/?t端接：每34s，Vtemp為采樣，如果Vtemp下降了16mV±4mV與之前兩個樣本的測量值比較快速充電終止。
3.外部配置
熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)TS輸入周圍的電壓為：
VTS-VSNS=RT2RNTCRT1RT1+RT1RNTC+RT2RNTC(VCC-VSNS)(1)
低故障，高故障和低故障時NTC周圍的電壓截止溫度必須符合閾值為BQ2005設(shè)計。這由等式表示（1a），（1b）和（1c）。
VTS（T低）-VSNS=0.4Vcc（1a）
VTS（T高）-VSNS=0.1Vcc+0.75VTCO（1b）
VTS（T截止）-VSNS=VTCO（1c）
通常，VSNS的大小約為0.1V。為簡單起見，我們將在這里考慮VSNS=0。是有效的，則下面的計算必須為改性。我們稱RNTC（低溫故障），RNTC（高溫故障）溫度故障）和RNTC（截止溫度）-RnL，RnH和RTCO
一旦定義了熱敏電阻特性和VTCO，將定義RT1和RT2。我們還必須計算變化的速度熱敏電阻上的溫度，這將導致電壓Vtherm操作terminationT/Vt終端。假設(shè)電的指數(shù)依賴性熱敏電阻的電阻取決于溫度：
Rntc(T)=R25exp(B(1/T-1/298.15))(3)
其中R25是NTC在25°C時的電阻，B是組分（K）的B25/85=3950特性，T是絕對溫度（K）。
3.外部配置
熱敏電阻網(wǎng)絡(luò)TS輸入周圍的電壓為：
VTS-VSNS=RT2RNTCRT1RT1+RT1RNTC+RT2RNTC(VCC-VSNS)(1)
低故障，高故障和低故障時NTC周圍的電壓截止溫度必須符合閾值為BQ2005設(shè)計。這由等式表示（1a），（1b）和（1c）。
VTS（T低）-VSNS=0.4Vcc（1a）
VTS（T高）-VSNS=0.1Vcc+0.75VTCO（1b）
VTS（T截止）-VSNS=VTCO（1c）
通常，VSNS的大小約為0.1V。為簡單起見，我們將在這里考慮VSNS=0。是有效的，則下面的計算必須為改性。我們稱RNTC（低溫故障），RNTC（高溫故障）溫度故障）和RNTC（截止溫度）-RnL，RnH和RTCO
一旦定義了熱敏電阻特性和VTCO，將定義RT1和RT2。我們還必須計算變化的速度熱敏電阻上的溫度，這將導致電壓Vtherm操作terminationT/Vt終端。假設(shè)電的指數(shù)依賴性熱敏電阻的電阻取決于溫度：
Rntc(T)=R25exp(B(1/T-1/298.15))(3)
其中R25是NTC在25°C時的電阻，B是組分（K）的B25/85=3950特性，T是絕對溫度（K）。
我們可以從等式（1）和（3）得出：
，能定義所有其余參數(shù)在關(guān)系（2a），（2b）和（4）的幫助下同時驗證：選擇RT1和RT2通過公式（2a）和（2b）得出Tlow和TCO。將定義VTCO，
4.數(shù)值示例
例子1以下數(shù)據(jù)當前適用于鎳氫電池：?T低故障=10°C?T截止=50°C??T/?t=1°C/分鐘±0.3°C/分鐘然后：?使用Vcc=5V，dV/dt=16mV/（2x34s）?為傳感器設(shè)計VishayBCcomponents引線熱敏電阻NTCLE203E3103JB0：R25=10k?±5％B25/85=3977K±0.75％?任意使用VTCO=1.6V我們得出RT1 = 2753?和RT2 = 2020
我們看到?T/?t落在1°C / min±0.3°C / min的范圍內(nèi)。如果不是原因，那么應(yīng)該讓 VTCO略有變化。 電氣特性的公差也會導致閾值發(fā)生變化： 對于極限情況：讓我們計算熱敏電阻的值在極限±5％內(nèi)，而B值在 ±0.75％。我們還將考慮由固定電阻器的容差引起的誤差（假定為±1％）。 這些容差引起的閾值（低故障溫度和TCO）誤差?T只需通過執(zhí)行 在固定溫度（10°C和50°C）下計算VTS，并將這些值與要求的值進行比較，以及 將這些差異除以靈敏度?VTS/ differencesT。 下表中匯總了結(jié)果：
RNTC（25°C）= 10500? B25 / 85 = 3977K-0.75％
RT1 =-1％RT2 = + 1％
RNTC (25 °C) = 9500 ? B25/85 = 3977K + 0.75 %
RT1 = + 1 % RT2= - 1 %
具有以下公差：
?低溫故障將在大約10°C±5°C的范圍內(nèi)。
?切斷的溫度將在約50°C±2.7°C的范圍內(nèi)。 如果這種變化不可接受，則設(shè)計一個熱敏電阻，其R25公差低至±1％（代碼： NTCLE203E3103FB0）而不是±5％：與閾值定義相比，閾值的公差可以忽略不計 IC的固有公差。 例子2 對所有SMD NTC熱敏電阻進行相同的計算（NiSn終端，附錄中介紹的尺寸0805、0603或0402） 給出以下結(jié)果： 將VTCO稍微調(diào)節(jié)至1.55 V，以便在高故障溫度下將?T/?t標稱值保持在1°C / min，然后我們可以計算：
5.結(jié)論
和一般性評論 由于它們的低容差，低成本和高靈敏度，MF52型103F3435NTC熱敏電阻非常適合于快速充電監(jiān)控和 保護電池組。
4.數(shù)值示例
例子1以下數(shù)據(jù)當前適用于鎳氫電池：?T低故障=10°C?T截止=50°C??T/?t=1°C/分鐘±0.3°C/分鐘然后：?使用Vcc=5V，dV/dt=16mV/（2x34s）?為傳感器設(shè)計VishayBCcomponents引線熱敏電阻NTCLE203E3103JB0：R25=10k?±5％B25/85=3977K±0.75％?任意使用VTCO=1.6V我們得出RT1 = 2753?和RT2 = 2020
我們看到?T/?t落在1°C / min±0.3°C / min的范圍內(nèi)。如果不是原因，那么應(yīng)該讓 VTCO略有變化。 電氣特性的公差也會導致閾值發(fā)生變化： 對于極限情況：讓我們計算熱敏電阻的值在極限±5％內(nèi)，而B值在 ±0.75％。我們還將考慮由固定電阻器的容差引起的誤差（假定為±1％）。 這些容差引起的閾值（低故障溫度和TCO）誤差?T只需通過執(zhí)行 在固定溫度（10°C和50°C）下計算VTS，并將這些值與要求的值進行比較，以及 將這些差異除以靈敏度?VTS/ differencesT。 下表中匯總了結(jié)果：
RNTC（25°C）= 10500? B25 / 85 = 3977K-0.75％
RT1 =-1％RT2 = + 1％
RT1 = + 1 % RT2= - 1 %
具有以下公差：
?低溫故障將在大約10°C±5°C的范圍內(nèi)。
?切斷的溫度將在約50°C±2.7°C的范圍內(nèi)。 如果這種變化不可接受，則設(shè)計一個熱敏電阻，其R25公差低至±1％（代碼： NTCLE203E3103FB0）而不是±5％：與閾值定義相比，閾值的公差可以忽略不計 IC的固有公差。 例子2 對所有SMD NTC熱敏電阻進行相同的計算（NiSn終端，附錄中介紹的尺寸0805、0603或0402） 給出以下結(jié)果： 將VTCO稍微調(diào)節(jié)至1.55 V，以便在高故障溫度下將?T/?t標稱值保持在1°C / min，然后我們可以計算：
和一般性評論 由于它們的低容差，低成本和高靈敏度，MF52型103F3435NTC熱敏電阻非常適合于快速充電監(jiān)控和 保護電池組。
本注釋中所述的注釋和計算結(jié)果可以輕松推斷到其他IC，例如鋰離子電池BQ2954 包。在這種情況下，?T/?t充電終止不適用，這使它更加簡單。 將熱敏電阻放入包裝中時應(yīng)格外小心，以確保熱敏電阻和電池之間緊密接觸和。否則，關(guān)于公差的所有計算將不適用。
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