Molti aspetti del design dei dispositivi portatili e consumer nel corso degli ultimi anni stanno subendo una revisione di prodotto. Questo cambio è ancora più evidente nel settore delle batterie, in quanto gli utenti finali vogliono performance sempre più elevate in termini di durata e capacità, e la batteria è una parte considerevole del dispositivo.
Al contempo, i dispositivi devono essere sempre più piccoli e leggeri, e i tempi di ricarica ridotti.
Questi requisiti dal mercato hanno portato i produttori a orientarsi verso batterie con nuovi materiali come nickel e ioni di litio per aumentare la densità di potenza e ridurne il peso, velocizzando la ricarica.
Queste nuove batterie richiedono però circuiti di controllo precisi per massimizzarne le performance di ricarica e ridurre i rischi di danneggiamenti delle batterie, ma anche dei dispositivi.
I nuovi design permettono controlli accurati sui tempi di ricarica, ma anche sulle temperature raggiunte che in molti casi è il parametro prescelto per prevenire i rischi.
Le batterie agli ioni di litio normalmente usano lo schema CCCV (constant current-constant voltage), che richiede comunque un meccanismo di controllo delle temperature per non superare le soglie di sicurezza di temperatura.
Normalmente i circuiti integrati che vengono usati nelle batterie riescono a monitorare questi aspetti ma richiedono la presenza di uno o più sensori di temperatura. Su quest’ultimo aspetto la scelta che hanno I progettisti non è molto ampia.
Le termocoppie, infatti, non sono utilizzabili per problemi di calibrazione e di emissione di voltaggio minimo.
A volte vengono utilizzati dei PTC in nickel o platino, oppure resistori e film metallici, ma questi ultimi hanno lo svantaggio che assorbono corrente e non sono sufficientemente sensibili nel monitorare la temperatura in modo accurato.
La soluzione più efficiente adottata è quindi l’uso di termistori NTC che hanno anche un buon bilancio tra costo e performance: hanno un consumo ridotto di energia, una accuratezza di misura elevata e reagiscono velocemente alle variazioni di temperatura oltre a offrire ampie possibilità di scelta, grazie alle varie forme e dimensioni disponibili.
I parametri più importanti da valutare per chi sceglie di adottare gli NTC sono la resistenza (a 25 °C) e le tolleranze.
Bisogna però ricordare che il funzionamento dei termistori è strettamente legato alle temperature. Infatti, ad alte temperature, dove l’impedenza è più bassa, il valore della resistenza del NTC deve essere comunque elevato a sufficienza per mantenere la resistenza di contatto. Al contrario, a basse temperature, dove l’impedenza è alta, il valore della resistenza è tale per cui la corrente che attraversa il termistore non è sufficiente, e la sensibilità del medesimo diminuirà.
Le tolleranze sono normalmente espresse in °C e possono essere usate per stabilire l’accuratezza di precisione nella misurazione della temperatura. E’ importante però sottolineare che i requisiti di tolleranza possono essere calibrati per design specifici. Inoltre la tolleranza del NTC è soggetta alla tolleranza dell’intero dispositivo. Quindi la scelta del corretto NTC va fatta su tutto il range di temperature di operatività.
La scelta del corretto NTC
Oltre ai normali parametri di resistenza, tolleranza, e curve standard elaborate durante la scelta di un NTC, esistono anche altri valori che determinano che il sistema lavori come atteso. Ad esempio, il valore B, che indica la sensibilità della resistenza del NTC in base alle temperature, e la tolleranza nella calibrazione di questo parametro.
Un altro aspetto importante è che i sensori NTC devono essere scelti tenendo conto dei processi di assemblaggio Rohs compliant che introducono profili di temperatura inevitabilmente stressanti per i componenti a bordo scheda.
La tecnologia delle batterie continuerà a evolvere, come anche le nuove tecnologie dei polimeri al litio, che nonostante garantiscano dimensioni minori e vita più lunga, necessitano comunque un sistema di controllo delle temperature a protezione del circuito.
Di conseguenza, i dispositivi di controllo a base NTC sono un componente critico, garantendo basso costo, dimensioni ridotte, robustezza e alta precisione di misura.
ORVEM ha da anni stretto la sua partnership con un produttore specializzato in termistori NTC e PTC, sensori di temperatura e sensori di pressione, oltre che di ossigeno. Produttore certificato ad alto livello tecnologico, con diversi plant produttivi, vanta un reparto di R&D eccellente, che spazia dalle ceramiche funzionali, ai micro assemblaggi, tecnologia LTCC (low temperature co-firing) e HTCC (high temperature co-firing), oltre ad altri settori. Molti brevetti sono stati registrati negli anni.
I termistori e le sonde di temperatura prodotti integrano molti materiali diversi e avanzati per garantire prodotti tecnologicamente superiori. Sono ampiamente adottati in vari settori quali veicoli elettrici, ibridi, elettrodomestici, medicale, sicurezza, industriale…
Le fabbriche hanno implementato le normative ISO9001, ISO14001, IATF16949 e le normative sulla gestione ambientale. Ha sviluppato e produce componenti certificati UL, CUL, TUV, CQC e altri standard, per rispondere ai requisiti sempre più avanzati di clienti in ambito internazionale.
Una panoramica più dettagliata degli NTC che ORVEM propone, ma anche di PTC, sensori di temperatura, sensori di ossigeno e di pressione, è disponibile sul sito www.orvem.com.
