為系統(tǒng)測(cè)量和保護(hù)選擇溫度傳感器

作者：時(shí)間：2011-07-31 來源：網(wǎng)絡(luò)

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環(huán)境空氣
環(huán)境空氣的溫度比較難測(cè)量，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://2s4d.com/news/listbylabel/label/傳感器">傳感器的溫度必須反映空氣的溫度，但是由于與其他部件(PCB、電源及CPU等)相隔離，它們可能處于不同的溫度。熱敏電阻、熱電偶及RTD一般都采用可將傳感元件與PCB溫度隔開的長(zhǎng)引線，如果引線足夠長(zhǎng)，則傳感元件將和環(huán)境處于同一溫度，而引線則與可能處于不同溫度的PCB相連。IC傳感器通常很難用來測(cè)量環(huán)境溫度，因其最佳傳熱通道是與PCB處于同一溫度的引線。如果PCB不具有和環(huán)境相同的溫度(例如，如果它裝有功耗足以升高電路板溫度的器件)，則IC即不可能測(cè)量環(huán)境溫度。請(qǐng)注意，即使采用可使IC傳感器高于PCB的傳統(tǒng)IC封裝，例如TO92，由于引線的導(dǎo)熱能力非常好，因而測(cè)出的溫度實(shí)際上仍然是PCB的溫度。但由于它們具有數(shù)字輸出及恒溫器等其他功能，IC傳感器有時(shí)還是被用來測(cè)量環(huán)境空氣的溫度。這通常是將其安裝在一個(gè)與環(huán)境同溫的小型“衛(wèi)星” PCB上來實(shí)現(xiàn)的。IC也能用來對(duì)其他類型傳感器的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行調(diào)理，其中包括用于RTD的ADC及放大器、熱敏電阻至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(如MAX6691)以及熱電偶至數(shù)字轉(zhuǎn)換器(如MAX6675)等(圖1)。

圖1. 采用熱電偶測(cè)量環(huán)境溫度，MAX6675提供冷端補(bǔ)償，并將熱電偶輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。

CPU、圖形處理器、FPGA、功率器件、模塊等等
高功率器件的溫度通常可用靠近或位于器件下面的表面貼裝傳感器(熱敏電阻、IC或RTD等)來測(cè)量。如果無法實(shí)現(xiàn)，或者如果器件上裝有散熱片或具有其他一些需要測(cè)量溫度的表面，則可將帶有長(zhǎng)引線的傳感器(如熱電偶、RTD及熱敏電阻等)安裝在與被測(cè)表面相接觸的位置上。如果被測(cè)溫度可能超過150°C，則熱電偶或RTD為最佳選擇。如果被測(cè)溫度可能接近或高于750°C，則熱電偶為唯一選擇。

CPU、圖形處理器、FPGA、功率器件、模塊等等(帶片上熱二極管)
有些器件，尤其像CPU、圖形處理器(GPU)及FPGA等高性能IC，它們包含有用于測(cè)量溫度的、連接為二極管形式的雙極型晶體管。由于熱感應(yīng)晶體管就位于IC晶片上，因此其溫度測(cè)量精度遠(yuǎn)高于其他溫度傳感技術(shù)，而且熱時(shí)間常數(shù)也相當(dāng)小。

Maxim提供幾種專門設(shè)計(jì)用來精確測(cè)量熱二極管溫度并將其直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式的IC。在這些IC中，其中一些可測(cè)量一個(gè)熱二極管，而有些則能同時(shí)測(cè)量多達(dá)4個(gè)熱二極管。雖然熱二極管的輸出信號(hào)電平很小(可低至200µV/°C量級(jí))，但仍大于熱電偶的輸出信號(hào)電平。內(nèi)部及外部濾波，再加上合理的電路布局，使得遠(yuǎn)端二極管溫度傳感器能夠被廣泛用于具有很強(qiáng)電氣噪聲的設(shè)備中，例如計(jì)算機(jī)、服務(wù)器及工作站等。這些IC中的大多數(shù)都能提供其他功能來保護(hù)目標(biāo)IC，例如過溫告警引腳，如果溫度超過目標(biāo)的安全工作極限，則能用它來關(guān)斷系統(tǒng)。圖2給出了遠(yuǎn)端二極管溫度傳感器(MAX6642)的一個(gè)例子。這種IC可測(cè)量熱二極管和其自身的溫度，測(cè)量上限可高達(dá)150°C，同時(shí)還提供過溫告警輸出，觸發(fā)溫度可通過SMBus編程。

圖2. MAX6642為世界上尺寸最小的遠(yuǎn)端溫度傳感器。它的ALERT引腳可作為一路中斷使用，或作為系統(tǒng)關(guān)斷信號(hào)，以防目標(biāo)IC因過熱而損壞。

本文引用地址：http://2s4d.com/article/161700.htm

結(jié)論

有多種不同的溫度傳感技術(shù)擺在系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的面前?？筛鶕?jù)被測(cè)目標(biāo)溫度或其他系統(tǒng)要求如成本、電路尺寸及設(shè)計(jì)時(shí)間等來選擇適當(dāng)?shù)臏囟葌鞲屑夹g(shù)。Maxim公司提供選擇面很寬的各種溫度傳感IC，可幫助設(shè)計(jì)師以優(yōu)異的性能和很低的綜合成本解決各種常見的溫度測(cè)量問題。