溫度傳感器在筆記本電腦的應(yīng)用

一. 精確的溫度檢測能讓系統(tǒng)發(fā)揮最高的效能：當(dāng)組件實(shí)際溫度并未到達(dá)系統(tǒng)降頻的臨界點(diǎn)時(shí)，因?yàn)闇囟葌鞲衅鳈z測誤差，可能使系統(tǒng)降頻動(dòng)作提早發(fā)生，這會(huì)使系統(tǒng)無法發(fā)揮最大的效能。

二. 精確的溫度檢測能降低系統(tǒng)噪音并延長計(jì)算機(jī)電池使用時(shí)間：如果溫度傳感器的檢測溫度高于系統(tǒng)實(shí)際溫度，將造成風(fēng)扇提早運(yùn)轉(zhuǎn)，或風(fēng)扇轉(zhuǎn)速比實(shí)際需求高，這將造成系統(tǒng)不必要的風(fēng)扇噪音及功耗。

三. 精確的溫度檢測能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，增加產(chǎn)品競爭力：如果溫度傳感器的檢測溫度低于系統(tǒng)實(shí)際溫度，可能在系統(tǒng)實(shí)際溫度已到達(dá)降頻臨界點(diǎn)時(shí)系統(tǒng)仍然保持較高的工作頻率，從而造成系統(tǒng)癱瘓甚至損壞。此外，精確的溫度檢測允許系統(tǒng)使用最小的散熱模塊，如此可以降低散熱模塊成本，增加產(chǎn)品競爭力。

筆記本電腦常用的溫度傳感器

熱敏電阻和集成溫度傳感器是筆記本電腦常用的兩種溫度傳感器，以下我們將探討這兩種溫度傳感器的工作原理及使用。

熱敏電阻

熱敏電阻按溫度對(duì)電阻特性變化一般可分為正溫度系數(shù)熱敏電阻、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻及臨界溫度系數(shù)熱敏電阻。正溫度系數(shù)熱敏電阻及臨界溫度系數(shù)熱敏電阻的電阻特性會(huì)在特定溫度發(fā)生急劇變化，適合用于定溫度檢測或限制在較小的溫度范圍內(nèi)。負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻主要為氧化錳、氧化鈷、氧化鎳、氧化銅和氧化鋁等金屬氧化物的復(fù)合燒結(jié)體，這些金屬氧化物材料都具有半導(dǎo)體性質(zhì)，當(dāng)溫度較低時(shí)，半導(dǎo)體內(nèi)的電子-空穴對(duì)兒數(shù)目較少，因此電阻較高。當(dāng)溫度升高時(shí)，熱敏電阻內(nèi)的電子-空穴對(duì)兒數(shù)量增加，因此導(dǎo)電率增加，電阻值下降。圖2為典型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻特性曲線，電阻和溫度之間的關(guān)系式如下：

r0、r 分別是環(huán)境溫度為t0、t(k) 絕對(duì)溫度時(shí)的電阻值。b是熱敏電阻的常數(shù)，b常數(shù)通常介于2500k至5000k范圍內(nèi)。

圖3為典型負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻的應(yīng)用電路。利用筆記本電腦嵌入式微控制器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (adc) 所讀到的電壓值推算出ntc的電阻值，因而推算出環(huán)境溫度。利用負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻測量溫度時(shí)誤差很大，誤差來源包括ntc本身的誤差、提升電阻的誤差、偏壓電源 (vcc) 的誤差、adc的誤差及測量噪聲所造成的誤差。從成本考慮，如果只考慮負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻本身的價(jià)格，這是一個(gè)廉價(jià)的解決方案。但若把偏壓電路和額外的adc成本一并考慮進(jìn)去，成本可能增加。

集成溫度傳感器

集成溫度傳感器是目前筆記本電腦普遍采用的溫度傳感器，具有精確度高、響應(yīng)速度快、體積小、功耗低、軟件界面控制方便等優(yōu)點(diǎn)。圖4為典型集成溫度傳感器框圖。溫度檢測的主要機(jī)制為集成溫度傳感器內(nèi)部的電流源和adc，集成溫度傳感器的工作原理是利用半導(dǎo)體pn結(jié)正向壓降在不同的溫度下具有不同導(dǎo)通壓降的特性進(jìn)行溫度測量的。由半導(dǎo)體pn結(jié)伏-安特性曲線：

id：二極管的正向電流，is：二極管的反向飽和電流，vd：二極管的正向壓降。

n：二極管的理想因素(一般約為1)，k：波爾茲曼常數(shù) (1.38