NTC热敏电阻

用二极管多路复用进行温度检测

发布时间:2019-10-10    文章来源:敏创原创    点击次数:
有电的地方就会产生热量,产生热量的地方就需要感应温度(感应最广泛的物理变量)。我们所谓的温度是对材料热能的测量,并且有很多传感器可以测量它,从非常低的成本,有限的范围到复杂而专业的单位。在某些情况下,很难决定使用哪种传感器,因为存在许多可行的选择,而有时只有一两个传感器可以做出选择。毫不奇怪,所使用的是预期温度本身(高,低和跨度),所需的精度和分辨率,成本(当然)以及其他因素的函数。
 
自从结点的温度,电压和电流之间基于物理学的关系发展以来,基本二极管和晶体管的二极管结已用于温度感测(参考文献 1)。回想一下您对半导体器件的介绍,您将希望记住这个指数图(图1)。
 
 
它阐明了正向偏置二极管的经典方程式:
 
I = I s( e V / ηVT -1)
 
其中I s是反向饱和电流,V是二极管的正向压降,η是理想因子(介于1到2之间的常数),而V T是二极管的热电压,其反过来由下式给出:
 
T = kT / q
 
其中T 是开尔文的绝对结温,q是电子电荷,k是玻尔兹曼常数。
 
您可能在想:我已经知道了这一点,所以请充分了解物理学。另一方面,如果您不熟悉此方法,则可以在线上进行简短的复习或教程。
 
二极管结的这种温度依赖性既是诅咒又是祝福。当然,这会严重影响半导体器件的基本性能,因为电流和电压会发生变化,温度系数(tempco)是经过仔细研究的数据表编号。IC设计人员采用许多巧妙的拓扑结构来最大程度地减小其影响,甚至更好地制定出方案,以便其引发的更改将使自己被淘汰。
 
尽管这种温度敏感性阻碍了分立器件和IC的性能,但它也可用于温度感测。许多模拟和数字设备都使用基本的片上结来检测其自身的芯片温度,甚至在芯片温度过高时调用关机。这消除了对单独传感器的需求,并且是自我监控的经济高效的解决方案。
 
但是,当您要与用作传感器的多个外部二极管接口时,接口在复用和A / D转换方面会变得复杂。幸运的是,IC供应商已经意识到使用多个二极管的挑战,并创建了一些独特的接口来与这些传感器配合使用。这让我对Microchip Technology 最近发布的EMC1812系列低压二极管传感器IC 感兴趣(图2)。根据所选的特定家族成员,这些IC可处理一个至四个外部温度传感二极管以及一个片上传感二极管。
 
 
该系列的IC所做的不仅仅是提供基本的二极管接口和具有SMBus / I 2 C兼容接口的数字化功能。他们可以执行温度变化率计算,然后在温度变化率超过用户设置的限制时提供先发警报。它们还通过包括电阻误差校正功能来自动消除由串联电阻引起的温度误差,从而改善了作为温度传感器的二极管性能,从而为热敏二极管的布线提供了更大的灵活性。它们还集成了β补偿功能,以消除由晶体管的低β和可变β所引起的温度误差,这在当前的精细几何处理器中很常见;并确定最佳的传感器外部二极管/晶体管设置。
 
诸如此类的IC可转换二极管结,用作低成本但极具挑战性的温度传感器,该二极管需要大量的模拟和数字I / O支持。相反,二极管更易于接口,同时减少了系统处理器不断评估读数,检查警报条件等的需求。这是接口IC如何将旧传感器的使用升级为与当今I / O和处理器需求兼容的传感器的又一个示例。



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