ZHCAE94 July 2024 ISOTMP35
1.2 使用非隔離式溫度傳感器的當(dāng)前設(shè)計(jì)
目前，可以使用 NTC 等非隔離式溫度傳感器來(lái)完成跨越隔離邊界的溫度檢測(cè)。通常可以在高壓環(huán)境中橋接隔離邊界的隔離器件必須滿足最小間隙閾值，具體取決于高壓電平。如果使用非隔離器件，則在放置時(shí)必須與隔離邊界保持間隙所規(guī)定的最小距離。間隙是高壓信號(hào)引腳和低壓信號(hào)引腳之間在空氣中的最短距離。爬電距離類似于間隙，它描述了器件的高壓側(cè)和低壓側(cè)之間沿表面（例如封裝或 PCB）的最短距離。爬電距離絕不能小于間隙。所需的最小間隙由多個(gè)因素決定，但主要決定因素是隔離器件的工作電壓。
對(duì)于基礎(chǔ)型隔離器件 ISOTMP35，最小間隙為 4mm（封裝主體的寬度）。如果不使用隔離式溫度傳感器，則用戶必須將其非隔離式傳感器跨越高壓邊界來(lái)放置，距離至少要與最小間隙一樣遠(yuǎn)。這種方法的主要缺點(diǎn)是，雖然易于實(shí)現(xiàn)，但將傳感器放置在距離高壓熱源幾毫米的低壓區(qū)域即意味著熱量必須穿過(guò)熱導(dǎo)率相對(duì)較低的 FR4（標(biāo)準(zhǔn) PCB 電介質(zhì)）。這意味著溫度響應(yīng)時(shí)間會(huì)縮短，并且最終達(dá)到的溫度遠(yuǎn)低于使用直接連接時(shí)能達(dá)到的溫度。
| 介質(zhì) | 熱導(dǎo)率 (W/mK) |
|---|---|
| Galden 油 | 0.065 |
| FR4 | 0.2 |
| 鎵 | 29 |
| 石墨 | 200 |
| 銅 | 400 |
| 石墨烯 | 1500 |
FR4 的熱導(dǎo)率相對(duì)較低，這意味著 NTC 對(duì)高壓區(qū)域中的溫度變化響應(yīng)緩慢，因此溫度響應(yīng)時(shí)間很長(zhǎng)，并且無(wú)法很好地達(dá)到最終的真實(shí)溫度值。通過(guò)使用非導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂將 NTC 與高壓熱源進(jìn)行熱耦合，可以改善響應(yīng)時(shí)間和最終溫度值。雖然這樣可以提高 NTC 的熱性能，但性能仍然不如高壓熱源金屬對(duì)金屬直接接觸那樣好。
圖 1-2 低壓 NTC 設(shè)計(jì)