PDF《热管理设计手册》

1、I2 为其偏置电流.每个晶体管的基极-发射 极电压(VBE)与温度、集电极电流有关.如果晶体管在管芯上的距离很接近,将不存在明显的温 度梯度,温度相同.如果晶体管完全一致,并且集电极电流相同,VBE 值也将保持一致.如果电 流不同,VBE 将遵循以下公式: VBE2 - VBE1 = n(kT/q)ln(IC2/IC1) 式中: n = 晶体管结的理想因子(也称为 非理想因子 ),与工艺和器件设计有关,通常很接近 1.01. k = 波尔茨曼常数 = 1.3806503 * 10-23 m2 kg s-2 K-1 q = 电子电荷 = 1.60217646 * 10-19 库伦 T = 温度,单位为°K (温度值为°C + 273.15)

14 图11. 概念电路,说明如何利用两个匹配晶体管检测温度. 实际设计中还包括微调电路以及对电路元件非理想特性的补偿功能. 图12 所示为一个典型的模拟温度传感器 MAX6605 的输出电压与温度的关系曲线.注意,曲线 呈现非常好的线性关系.图13 所示为该传感器相对于直线的偏差,0°C 至+85°C 范围内线性度 偏差大约±0.2°C 范围以内,线性度明显优于热敏电阻 、RTD 及热电偶. 图12. MAX6605 模拟温度传感器 IC 的输出电压与温度关系曲线

15 图13. MAX6605 输出电压相对于直线的偏差,0°C 至+85°C 范围内的线性度偏差在大约±0.2°C 以内. 模拟温度传感器会具有非常卓越的精度.例如,DS600 在-20°C 至+100°C 范围内确保精度为 ±0.5°C,如表

1 所示.也有误差较大的模拟传感器,但绝大多数具有极低的工作电流(最大 15?A),并且封装很小(例如 SC70). 表1. Maxim 的模拟温度传感器 器件 说明 精度(±°C) 精度范围(°C) 工作温度范 围(°C) 电源电压范 围VCC (V) DS600 ±0.5°C 精度模拟输出传感器,带温度开关 0.5 -20 至+100 -40 至+125 +2.7 至+5.5 MAX6605 +2.7V 至+5.5V 模拟温度传感器,SC70 封装 3.8 -20 至+85 -55 至+125 +2.7 至+5.5 MAX6607 +1.8V 温度传感器,SC70 封装

5 -10 至+85 -20 至+85 +1.8 至+3.6 MAX6608 +1.8V 温度传感器,SOT23 封装

5 -10 至+85 -20 至+85 +1.8 至+3.6 MAX6610 温度传感器和电压基准,SOT23 封装 3.7 -20 至+85 -40 至+125 +3.0 至+5.5 MAX6611 温度传感器和电压基准,SOT23 封装 3.7 -20 至+85 -40 至+125 +4.5 至+5.5 MAX6612 高输出变化率、低功耗、模拟温度传感器 4.3 +60 至+100 -55 至+150 +2.4 至+5.5 MAX6613 +1.8V 至+5.5V 模拟温度传感器 4.4 -20 至+85 -55 至+130 +1.8 至+5.5 本地数字温度传感器 IC 将模拟温度传感器与ADC集成在一起即可形成直接输出数字信号的温度传感器. 本地 表示 传感器测量的是自身温度.这种工作方式相对于远端传感器,后者用于测量外部IC或分立晶体管 的温度.

16 数字温度传感器具有多种类型及不同的特性组合,本节末尾的表

2 列出了 Maxim 可提供的本地 数字温度传感器清单.图14 所示为两个数字温度传感器的框图,图14a 所示为简单的温度传感 器,可通过

3 线数字接口输出测试结果;

图14b 所示器件具备更多功能,例如:高温/低温报警 输出、设置报警门限的寄存器以及 EEPROM. (a) (b) 图14. 本地数字温度传感器框图:(a)带有串行数字输出的简单传感器;

(b)具有更多功能的传感器,例如:高温/低温报警输出和用户 EEPROM.

17 有些数字温度传感器能够在较宽的温度范围内保证高达±0.5°C 的精度.使用数字温度传感器的 好处之一是:传感器的精度指标包括了对温度进行数字转换时所产生的所有误差.相比之下,使 用模拟温度传感器时,除传感器本身的精度指标外还必须考虑 ADC、放大器、电压基准或传感 器其它外部元件的误差. 数字温度传感器的其它特性 除了基本的温度检测功能外,数字传感器还具有其它非常有用的特性组合,最常见的有: 高温报警输出 许多数字温度传感器都提供一路或多路输出指示实测温度是否超出预设门限(通常 可通过软件编程).输出信号可以类似于比较器输出,当温度高于门限时为一种状态,温度低于 门限时为另一种状态.另一种常见的输出方式类似于中断,只有主控设备进行响应后才能够复 位.........