简化微控制器与温度传感器的接口

对于有些系统，并不需要知道精确的温度值，只要了解温度是否高于或低于某特定值即可。该信息用来触发风扇、空调、加热器或其它环境控制单元。在系统保护应用中，“过温位”用来触发有序的系统停机，避免系统电源切断造成数据丢失。当然，这个单位信息也可以通过上例所述的温度测量来得到，但相对于这个简单功能来讲上述方法所需的软件和硬件开销过多。

　　用一个电压比较器取代图1中的ADC，产生的1位输出可驱动IC的一个I/O引脚(图4)。同样，图中的热敏电阻也可以由模拟电压输出的温度传感器代替。大多数此类器件的输出电压与温度的关系与电源电压无关。为避免电源电压变化的影响，将比较器的电阻分压器顶端连接至电压基准而非电源电压。

　　图4. 将传感器和比较器相结合，产生的1位数字输出能够警告IC温度变化超出了预先规定的门限值。

　　如果将传感器-比较器组合电路替换为温度开关，如MAX6501，则系统得到进一步简化。这种单片器件结合了传感器、比较器、电压基准和外部电阻等多种功能。当温度超过预设门限时，漏极开路输出变低。该系列中还有一些器件在温度低于设定门限时开漏输出变低(MAX6503)，另外一些为推/挽式输出，在温度高于或低于设定门限时输出变高(MAX6502，图5，或MAX6504)。此外，通过一个引脚接V+或接地，可设置2°C或10°C的滞回。现有的门限温度介于-45°C至+115°C之间，间隔10°C。

　　图5. 当温度超出预设的门限值时，MAX6502产生逻辑高输出。

　　正如MAX6575一样，也可以将多片MAX6501或MAX6503连接到单条I/O线上，当一点或多点的温度越过门限时通知IC。如果系统必须知道哪些位置温度越限，则每个开关必须连接到单独的I/O引脚。

　　上述传感器测量的是其自身管芯的温度，由于管芯温度接近于引线温度，所以每个传感器必须安置在与被监视元件有良好热耦合的位置。然而，有些情况下，必须监测的温度无法紧耦合至传感器—例如功率ASIC，其管芯要比四周电路板热得多。采用一个内置的温度传感器可以使ASIC出现过热故障时关断，但这种方法仍然不够精确，并且不能在故障出现前给系统提供警告信息。

　　给ASIC管芯增加一个可外部连接的p-n结就能够直接测量管芯温度，只需给其施加两种或两种以上的正向电流，并分别测出结电压。两电压之差正比于管芯绝对温度：

　　其中，I1和I2是施加于p-n结的正向电流，V1和V2是相应的正向结电压，k是波耳兹曼常数，T是绝对结温(单位为开尔文)，q是电子电荷。

　　但是，这种测量方法需要产生精密电流比和测量微小电压差的精密电路，同时还要克服功率ASIC管芯因大幅电平跳变带来的噪声。令人欣慰的是，Maxim的远端结温传感器已将这些精密的模拟单元和简单灵活的数字接口集成起来了。

　　以MAX6*为例，它能够以8位分辨率(1°C)测量远端结温，并通过SMBus接口将结果传给IC (图6)。该器件最初被设计用来监测PC机内CPU的温度，它还具有其它一些能够减轻控制器负担的特性。例如，MAX6*采用窗口比较器监测远端结温，当温度高于或低于预先从IC寄存器中下载的门限值时中断IC。IC一旦在启动时设定好温度门限后，就可以放手MAX6*，直到温度出现异常，需要IC处理为止，而不需要不断对MAX6*进行查询。

　　图6. 通过施加电流并测量正向结电压，MAX6*能够测出一个外部P-N结(位于分立晶体管、ASIC或CPU内)的温度。

　　MAX6*采用10引脚?MAX?封装，可靠近待测结放置。缩短待测结和MAX6*之间的连线长度有助于降低噪声干扰。