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SMD-NTC-Thermistoren

Temperaturen exakt erfassen

09. Oktober 2018, 15:27 Uhr   |  Von Bettina Renz

Temperaturen exakt erfassen
© TDK-Epcos

Zuverlässige, genaue Temperaturmessungen mit NTC-Thermistoren.

Eine genaue Temperaturmessung wird vor allem in Anwendungen der Industrie- und Automobil-Elektronik immer wichtiger. NTC-Thermistoren haben sich als zuverlässige Schlüsselbauelemente vielfach bewährt.

Elektronik-Baugruppen mit hohen Packungsdichten werden oft an ihren thermischen Limits betrieben. Um bei drohender Überhitzung rechtzeitig Gegenmaßnahmen einleiten zu können, ist die exakte Temperaturerfassung unumgänglich. Oberflächenmontierbare NTC-Thermistoren in miniaturisierten Bauformen ermöglichen die dafür notwendigen präzisen Messungen.

Bei NTC-Thermistoren nimmt der Widerstandswert exponentiell mit zunehmender Temperatur ab. Dadurch kann durch eine einfache Widerstandsmessung Temperaturen sehr genau bestimmt werden. NTC-Thermistoren sind bei Epcos in verschiedenen Ausführungen, Bauelementgrößen, Nennwiderständen und B-Werten erhältlich. Dabei bedeutet ein hoher B-Wert eine steile Kennlinie.

Hohe Widerstandswerte – niedrige Verlustleistungen

Fällt die Entscheidung auf den Einsatz von Bauelementen mit hohem Nennwiderstandswert, so reduziert sich die Verlustleistung. Passend dazu bietet die Firma TDK geeignete Epcos-SMD-NTC-Thermistoren in der Baugröße EIA 0603 mit einem Widerstand von 100 kΩ an; und zwar in den Toleranzklassen ±1, ±3 und ±5 %. Die Kennlinie ist mit dem B-Wert von 4480 K besonders steil. Das bedeutet, dass diese Thermistoren besonders sensitiv reagieren und so eine genaue Temperaturmessung ermöglichen. Dadurch und dank ihrer kurzen Ansprechzeit ermöglichen die neuen NTCs eine präzise und schnelle Temperaturmessung in einem großen Messbereich.

Die Bauelemente eignen sich für Anwendungen bis zu einer Temperatur von +150 °C und können für eine ganze Reihe von Applikationen in der Konsum- und Industrie-Elektronik – aber auch in der Automobilelektronik – verwendet werden. Zudem sind noch weitere Produkte mit verschiedenen B-Werten verfügbar.

Standardbaureihe mit Nennwiderstandswerten von 10 kΩ

Die neue Serie ergänzt die bestehende Serie an SMD-NTC-Thermistoren mit einem Nennwiderstand von 10 kΩ. Lieferbar sind genau genommen zwei Serien: die B57230V2103*260 mit der Baugröße EIA 0402 sowie B57330V2103*260 mit der Standardgröße EIA 0603. Beide zusammen eignen sich für zulässige Temperaturen bis +125 °C – also für etliche Applikationen in der Konsum- und Industrie-Elektronik.

Auch hier gelten sehr enge Toleranzen, die durch eine neue Fertigungstechnik sowie eine robuste Glaspassivierung ermöglicht werden. All die erwähnten Eigenschaften sorgen für hohe Zuverlässigkeit und Alterungsstabilität.

Exakte Stromnachregelung dank schneller Temperaturerfassung

Ein typisches Beispiel, in dem NTCs als Messelemente Anwendung finden, ist die Überwachung des Ladevorgangs von Akkus in mobilen Elektronik-Applikationen. Es muss nicht nur die maximal zulässige Temperatur der Akkuzellen überwacht werden, sondern auch der maximal zulässige Ladestrom der einzelnen Zelle bei der höchst zulässigen Zelltemperatur. Erreicht die Zelle durch den Ladestrom ihre Grenztemperatur, muss die Ladestromstärke sehr genau abgeregelt werden, um eine Beschädigung der Zelle zu vermeiden.

Prinzipschaltbild einer Ladeüberwachung mit NTC-Thermistoren. Es kommen zwei NTC-Thermistoren zum Einsatz
© TDK/Epcos

Bild 1. Prinzipschaltbild einer Akku-Überwachung mit NTC-Thermistoren. Es kommen zwei NTC-Thermistoren zum Einsatz, mit denen sich extreme Temperaturunterschiede zwischen der Umgebung und dem Akku verhindern lassen.

Je genauer und schneller Temperaturänderungen der Zelle erfasst werden, umso exakter kann der Strom nachgeregelt werden. Aktuelle Ladeverfahren erlauben es also, in kürzest möglicher Zeit zu laden – ohne das Risiko einer thermischen Überlastung eingehen zu müssen. In einigen Applikationen, zum Beispiel der Schnellladung, ist es zudem sinnvoll, auch die Umgebungstemperatur zu erfassen, um zu große Temperaturunterschiede zwischen den Zellen und der Umgebung zu vermeiden. Dazu kann ein zweiter NTC-Thermistor direkt auf der Platine der Lade-Elektronik integriert werden – Bild 1 zeigt eine solche Schaltung.

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1. Temperaturen exakt erfassen
2. Halbleiter vor Überhitzung schützen

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