电压由温度驱动的多NTC热敏电阻SPICE模型

在当前市场上NTC热敏电阻的经典SPICE模型中，温度模拟使用嵌入式TEMP变量. 这是研究外部环境温度变化时电路总体响应的理想选择，但对于评估传感器对指定动态温度曲线的响应不再有效. 在温度调节应用中，瞬态在电路设计中起着重要作用. 例如，PID调节器的行为可能非常取决于传感器的热惯性或响应时间.

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为解决此问题，我们提出了一种新的SPICE模型，该模型使用连接到外部电压的第三个虚拟引脚上的热敏电阻温度. 为了进行仿真，根据用户的应用要求，该外部电压代表热敏电阻的动态温度. 因此，用户可以通过改变外部电压随意改变热敏电阻的温度.

取图3上的电容器C的指数变化电压（由连接到固定电压V2的固定电阻R2充电）. 以1为例. 当我们将相同的电压连接到热敏电阻模型的第三个引脚Tin时，图2中的模拟表示受温度阶跃影响的热敏电阻的温度变化. 固定电阻器R2的值表示热敏电阻的响应时间，电容器的指定初始电压表示初始热敏电阻温度. 两者均可由用户调整. 这里的R2值范围是1秒到10秒.

图1

使用温度驱动的NTC热敏电阻的分压器桥接电路（温度从25°C升至85°C）

图2: 仿真结果: 热敏电阻电压V（NTC）高于/热敏电阻温度V（Tin）

为增加复杂性，此示例中的固定电压可以用正弦波或分段线性电压（带文件）代替，该电压描述了在应用中测得的温度曲线. 热敏电阻将遵循此曲线电阻spice模型，并且延迟由RC网络确定.

该应用在温度调节领域得到进一步发展. 温度驱动/电压驱动模型可以连接到应用电路本身生成的电压. 该电压必须代表应用产生的相等温度. 在此示例中，构建了一个温度反馈环路来调节应用程序中的温度.

该模型的实际使用案例是对热电冷却器控制器的仿真，其中NTC反馈到电源以调节温度. 使用电压控制的热敏电阻，可以使用传递函数来模拟冷却/散热片和负载组合，然后通过电压将温度反馈到NTC.

另一个示例是温度-速度测量（热测速）火灾探测器，其中热敏电阻的温度上升率用于切换控制晶闸管的施密特触发器运算放大器. 临界温度曲线（速度上升）可以记录在文件中，作为文本文件包含在仿真中，并用作热敏电阻的虚拟温度引脚.

通常，提供的模型可以用于任何温度调节检测和控制，或用于可以模拟最终温度并将其反馈给NTC热敏电阻以进行温度调节的调节过程. 例如，根据温度传感器的温度响应，可以实时调整PID温度控制器的比例，微分和积分常数.

所提供的热敏电阻模型在六个不同的电子中提供，因为SPICE语言的语法因而异. 模拟器按字母顺序列出，如下所示:

-AltiumDesigner16.1

-Cadence®OrCAD®16.6（也在17.2版中进行了测试）

-LTspiceIV（也已与LTspiceXVII 64位版本一起测试；不建议使用LTspiceXVII 32位版本）

-NI Multisim14.0（MultisimBlue有一个单独的版本）

-SIMetrix / SIMPLIS7.20k

-Tina-TIversion9

这些仿真基于所有这些中的相同原理，可以立即使用. 三引脚热敏电阻模型包含典型的感应电路电阻spice模型，包括分压器电桥电路. 第三个（仅用于模拟）引脚通过RC电路连接到固定电压源（RC常数是热敏电阻的响应时间）.

可以根据每个软件的可用特性（分段线性电压源，分段线性电压文件等）进一步开发电路. 重要的是要注意，与电压驱动/温度驱动的热敏电阻模型相关的所有导入问题均已解决，无需用户花费时间和精力，并且用户将能够完全专注于自己的工作应用.

NTC热敏电阻SPICE模型的原始建模是在LTSpiceIV中进行的. 此外，除了用于热敏电阻的更复杂的传热功能外，还提供了更复杂的模型，包括蒙特卡洛公差和最坏情况分析. 有关本文描述的模型和仿真的更多信息，请发送电子邮件至edesign.ntc@vishay.com.

作者: VishayIntertechnology压敏电阻产品营销工程师AlainStas

AlainStas目前是Vishay非线性电阻产品营销工程师，之前曾在布鲁塞尔自由大学（ULB）学习生物技术过程的数学建模. Alain拥有布鲁塞尔自由大学的物理学和土木工程理学硕，主修固态电子学.

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