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為系統(tǒng)測量和保護選擇溫度傳感器

作者: 時間:2011-07-31 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

環(huán)境空氣
環(huán)境空氣的比較難,因為必須反映空氣的,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溫度隔開的長引線,如果引線足夠長,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通常很難用來環(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即不可能環(huán)境溫度。請注意,即使采用可使IC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,因而測出的溫度實際上仍然是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傳感器有時還是被用來測量環(huán)境空氣的溫度。這通常是將其安裝在一個與環(huán)境同溫的小型“衛(wèi)星” PCB上來實現(xiàn)的。IC也能用來對其他類型傳感器的測量信號進行調(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. 采用熱電偶測量環(huán)境溫度,MAX6675提供冷端補償,并將熱電偶輸出轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式。
圖1. 采用熱電偶測量環(huán)境溫度,MAX6675提供冷端補償,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??捎每拷蛭挥谄骷旅娴谋砻尜N裝傳感器(熱敏電阻、IC或RTD等)來測量。如果無法實現(xiàn),或者如果器件上裝有散熱片或具有其他一些需要測量溫度的表面,則可將帶有長引線的傳感器(如熱電偶、RTD及熱敏電阻等)安裝在與被測表面相接觸的位置上。如果被測溫度可能超過150°C,則熱電偶或RTD為最佳。如果被測溫度可能接近或高于750°C,則熱電偶為唯一。

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,因此其溫度測量精度遠高于其他溫度傳感技術(shù),而且熱時間常數(shù)也相當小。

Maxim提供幾種專門設(shè)計用來精確測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,其中一些可測量一個熱二極管,而有些則能同時測量多達4個熱二極管。雖然熱二極管的輸出信號電平很小(可低至200µV/°C量級),但仍大于熱電偶的輸出信號電平。內(nèi)部及外部濾波,再加上合理的電路布局,使得遠端二極管溫度傳感器能夠被廣泛用于具有很強電氣噪聲的設(shè)備中,例如計算機、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目標IC,例如過溫告警引腳,如果溫度超過目標的安全工作極限,則能用它來關(guān)斷。圖2給出了遠端二極管溫度傳感器(MAX6642)的一個例子。這種IC可測量熱二極管和其自身的溫度,測量上限可高達150°C,同時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,以防目標IC因過熱而損壞。
圖2. MAX6642為世界上尺寸最小的遠端溫度傳感器。它的ALERT引腳可作為一路中斷使用,或作為關(guān)斷信號,以防目標IC因過熱而損壞。

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/161700.htm

結(jié)論

有多種不同的溫度傳感技術(shù)擺在設(shè)計者的面前??筛鶕?jù)被測目標溫度或其他系統(tǒng)要求如成本、電路尺寸及設(shè)計時間等來適當?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量問題。

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