电子设备热设计的首要问题即是温度参数的获取。温度参数的获取按测温方式可分为接触式和非接触式两大类。
2.1 接触式的温度参数获取方式
接触式温度参数获取原理简单、测量精度较高;但因测温元件与被测介质需要一定时间进行充分的热交换已达到测试所需的热平衡,所以存在测温的延迟现象,同时测温元件会不可避免的从器件上吸走部分热量,测温元件通电测量时自身会产生部分热量,从而对测试结果有一定的影响。
接触式的温度参数获取方式经常使用的测温元件有以下几种:
a.热敏电阻:NTC热敏电阻器,具有体积小,测试精度高,反应速度快,稳定可靠等特点。
b.热电偶:热电偶是工业上最常用的温度检测元件之一。其优点是:测量范围广。常用的热电偶从-50~+1600℃均可连续测量;构造简单,使用方便。
c.热电阻:热电阻是中低温区最常用的一种温度检测器。它的主要特点是测量精度高,性能稳定。其中铂电阻的测量精度是最高的,它不广泛应用于工业测温,而且被制成各种标准温度计(涵盖国家和世界基准温度)供计量和校准使用。
通常使用的铂电阻温度传感器零度阻值为100Ω,电阻变化率为0.3851Ω/℃。铂电阻传感器有良好的长期稳定性,典型实验数据为:在400℃时持续300小时,0℃时的最大温度漂移为0.02℃。
按IEC751国际标准,温度系数TCR=0.003851,Pt100(R0=100Ω)、Pt1000(R0=1000Ω)为统一设计型铂电阻。常规产品的测试电流Pt100为1mA,Pt1000为0.5mA,实际应用时测试电流不应超过允许值。温度系数TCR=(R100-R0)/(R0×100),其中:
温度/电阻特性:
2.2 非接触式的温度参数获取方式
非接触式的温度参数获取方式主要有数值计算法、红外摄像法等方式。其中数值计算法主要依靠经典结温公式:Tj=TA+PDθJA(即器件结温Tj等于环境温度TA加上器件功耗PD与器件热阻θJA的乘积)来计算器件结温;或利用PN结上施加恒流源后,结电压随温度的变化大约-1mV/℃~-2mV/℃,来估箅器件结温。