集成溫度控制器LM88工作原理介紹及其應(yīng)用

LM88是美國國家半導(dǎo)體公司(NSC)推出的集成化、低成本的雙遠(yuǎn)程溫度控制器。它內(nèi)部含有遠(yuǎn)程溫度傳感器選擇器、∑-△式A／D轉(zhuǎn)換器、門限溫度設(shè)定器、數(shù)字比較器、控制信號電路和輸出電路。另外還有三個(gè)漏極開路的數(shù)字信號輸出端。以用作溫度控制。該器件是利用外接的小功率晶體三極管的發(fā)射結(jié)來作為遠(yuǎn)程溫度傳感器，當(dāng)所測溫度越過預(yù)先設(shè)定的門限溫度值時(shí)，其數(shù)字信號輸出端將輸出相應(yīng)的邏輯電平，然后經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路來實(shí)現(xiàn)對溫度的控制。LM88具有溫度滯后特性，其滯后量由生產(chǎn)廠商在出廠前設(shè)定，用以避免執(zhí)行機(jī)構(gòu)在控溫點(diǎn)附近頻繁動(dòng)作。該集成溫度控制器采用+2.8～+3.8 V電源供電時(shí)，電源電流為1.5 mA，因此具有低電源、微功耗的特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于家用電器、辦公設(shè)備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電池供電系統(tǒng)、工業(yè)過程控制、降溫風(fēng)扇控制、電器設(shè)備的過熱保護(hù)等領(lǐng)域。

1 引腳功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

LM88采用MSOP-8的封裝形式，其引腳排列如圖1所示，各引腳功能如表1所列。





LM88的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，其內(nèi)部主要包括：遠(yuǎn)程溫度傳感器選擇器、∑-△式A／D轉(zhuǎn)換器、T-SP₀門限溫度設(shè)定器、T-SP₁門限溫度設(shè)定器、T-CRIT門限溫度設(shè)定器、數(shù)字比較器、控制信號電路和漏極開路輸出電路等。

2工作原理

LM88內(nèi)部的遠(yuǎn)程溫度傳感器首先將感知的溫度轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后經(jīng)遠(yuǎn)程溫度傳感器選擇器分時(shí)送人∑-△式A／D轉(zhuǎn)換器，并將轉(zhuǎn)換后的輸出分別送入數(shù)字比較器A₁、A₂、A₃，之后再與三個(gè)門限溫度設(shè)定器輸出的與門限溫度相對應(yīng)的數(shù)字量進(jìn)行比較，最后將比較的結(jié)果以相應(yīng)的邏輯電平形式輸出。比較器在出廠前可以設(shè)置為大于比較或小于比較，當(dāng)設(shè)置為大于比較時(shí)。若溫度傳感器D₀檢測的溫度超過T-SP₀門限溫度設(shè)定器所設(shè)定的溫度時(shí)，A₁輸出高電平，驅(qū)動(dòng)輸出電路導(dǎo)通，O-SP0輸出低電平。同理，若溫度傳感器D₁檢測的溫度超過T-SP1門限溫度設(shè)定器所設(shè)定的溫度時(shí)，則O-SP1輸出低電平。而當(dāng)D₀或D₁檢測的溫度超過T-CRIT門限溫度設(shè)定器所設(shè)定的溫度時(shí)，A₃輸出高電平，驅(qū)動(dòng)輸出電路導(dǎo)通，O-CRIT輸出低電平。其工作時(shí)序波形如圖3所示。設(shè)置為小于比較時(shí)的原理與之相似。LM88的所有比較器均具有遲滯特性，滯回溫度設(shè)置為1℃。T-CRIT門限溫度設(shè)定器在-40℃～+125℃的范圍內(nèi)，其門限間隔設(shè)置為1℃，T-SP₀和T-SP₁的門限間隔設(shè)置為4℃。



3應(yīng)用設(shè)計(jì)

由集成溫度控制器LM88構(gòu)成的溫度控制電路如圖4所示。設(shè)計(jì)中可將遠(yuǎn)程溫度傳感器VT₀、VT₁接成PN結(jié)來使用，并將其放在遠(yuǎn)程被控裝置的適當(dāng)位置上，如電腦的CPU芯片、功率放大器的散熱片、電池、液晶顯示器等，用以檢測它們的表面溫度。當(dāng)VT₀檢測的溫度超過設(shè)定門限值T-SP₀時(shí)，LM88的數(shù)字信號輸出端O-SP0每輸出低電平，使得P溝道功率場效應(yīng)管NDS356P導(dǎo)通，從而開啟降溫風(fēng)扇給被控裝置降溫。同理，當(dāng)VT1檢測的溫度超過門限設(shè)定值T-SP1時(shí)，LM88的數(shù)字信號輸出端O-SP1將輸出低電平，另一降溫風(fēng)扇被開啟。當(dāng)異常情況使得被控裝置的溫度過高時(shí)，即被控裝置的表面溫度超過門限設(shè)定值T-CRIT時(shí)，LM88的數(shù)字信號輸出端O-CRIT將輸出低電平，通過電源關(guān)斷電路來迅速關(guān)閉電源，從而使被控裝置得到保護(hù)。為了減小輸入通道的噪聲干擾，通常在D₀₊、D₁₊與D_-之間并聯(lián)2.2 nF的電容器。圖中VT₀、VT₁為NPN小功率管2N3904，R₁～R₃為10 kΩ上拉電阻，C為0.1 μF電源退耦電容。

4結(jié)束語

設(shè)計(jì)中利用集成溫度控制器LM88的雙遠(yuǎn)程溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)了對兩路遠(yuǎn)程裝置的溫度監(jiān)控。而且利用了出廠前已經(jīng)設(shè)定好的比較方式及門限溫度設(shè)定值，設(shè)計(jì)了這種簡單使用的溫度控制電路。故此，集成溫度控制器LM88將以其簡單實(shí)用、低功耗等優(yōu)良的性能和低廉的價(jià)格，在溫度監(jiān)控方面得到更廣泛的應(yīng)用。