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高准确度 (±1°C) 温度检测器改善了系统性能和可靠性

时间:06-08 来源:设计部负责人 Christoph Schwoerer 设计工程师 Gerd Trampitsch 点击:

消除了数字系统所需的大部分复杂性。例如,图 5 显示了 LTC2997 用于一个温度稳定在 75°C 加热器中的情况。在这个应用中,基准电压 (通过一个电阻分压器) 用来产生 1.392V (= [75 + 273.15]K • 4mV/K) 的目标电压。

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图 5:75°C 模拟 PWM 加热器控制器


MEASURE TEMPERATURE AND SET TARGET TEMPERATURE WITH RESISTIVE divIDER:
用电阻分压器测量温度并设定目标温度

INTEGRATE TEMPERATURE ERROR:对温度误差积分
PWM OSCILLATOR:PWM 振荡器

第一个微功率轨至轨放大器 LTC6079 对 LTC2997 的 VPTAT 输出和目标电压之差进行积分。积分所得误差信号由 PWM 振荡器转换为脉冲宽度调制信号,该信号再驱动 PMOS 开关,控制通过加热电阻器的电流。

LTC2997 还可用来构成摄氏温度计 (图 6)、华氏温度计 (图 7)、具备冷结补偿的热电偶温度计 (图 8)、或用于其他无数需要准确升和快速温度测量的应用。


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图 6:摄氏温度计


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图 7:华氏温度计


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图 8:具备冷结补偿的热电偶温度计


TYPE K THERMOCOUPLE:K 类型热电偶

LTC2996 温度监视器

LTC2996 在 LTC2997 的基础上增加了门限输入 VTH 和 VTL,并持续比较 VPTAT 与这些门限,以检测温度过高 (OT) 或温度过低 (UT) 情况。门限输入电压可以便利地通过从内置基准电压的电阻分压器设定,如图 9 所示。


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图 9:具备过温和欠温门限的远端温度监视器


TEMPERATURE CONTROL SYSTEM:温度控制系统

如果图 9 中远端二极管的温度升至高于 70°C,那么 VPTAT 电压就会超过在 VTH 的高温门限。LTC2996 检测到这种温度过高情况后,就将 OT 引脚拉低,以向温度控制系统报警。当温度降至低于 -20°C 时,通过 UT 引脚以同样的方式沟通。请注意,只要温度超过相应门限的时间达到 5 个连续更新间隔 (每个 3.5ms),LTC2996 就接通开漏报警输出。OT 和 UT 引脚具有连至 VCC 的内部 400k 弱上拉电阻器,因此在很多应用中无需外部电阻器。

LTC2996 可用来实现"Bang-bang"控制器,保持敏感器件 (例如电池) 的温度处于某理想温度范围内,如图 10 所示。


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图 10:"Bang-bang"控制器保持温度在 0°C 至 100°C 之间


HIGH IF T < 0°C:如果 T < 0°C,则为高电平
HIGH IF T < 100°C:如果 T < 100°C,则为高电平

在这个应用中,欠温输入门限设定为 100°C,而过温输入门限则设定为 0°C。这种看似颠倒的安排与以下事实有关:当超过门限时,UT 和 OT 都被拉低。因此,在这个配置中,当温度保持在想要的范围 (高于过温和低于欠温) 内时,UT 和 OT 将 NMOS 晶体管的栅极拉低,而且加热电阻器和冷却风扇都关断。如果温度升至高于 100°C,那么欠温开漏输出 UT 就被拉高,并接通风扇。类似地,温度低于 0°C 时,接通加热器。

在使用电池的情况下,LTC2996 还可用来监察由几节不同的电池组成的大型电池之温度。损坏、短路或破坏的电池一般会发热,而且在最坏情况下,还可能引起火灾。LTC2996 仅需要最少的额外连线,就能单独监察每节电池的温度,如图 11 所示。


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图 11:监察电池组中电池的温度


2.25V TO 5.5V:2.25V 至 5.5V
BATTERY SUPERVISOR:电池监察器

LOW IF TEMPERATURE OF ANY CELL TCELL > 70oC OR TCELL < 0oC:
如果任何一节电池的 TCELL > 70oC 或 TCELL < 0oC,就拉低

事实上,如果 (电池组中) 电池是串联连接的,那么仅需要 3 条额外的连线 (VCC、GND 和报警输出) 就可以监视任何一节电池的温度是否处于所希望的工作范围之内。如果电池是并联连接,而且监视的是端电压在 2.25V 至 5.5V 之间的电池 (例如锂离子电池),那么甚至仅需要一条额外的连线 (报警输出) 就足以监察每一节电池的温度了。


LTC2995 兼有温度和双路电压监视器 / 监察器

除了监视温度,几乎每一个电子系统都需要监察多个电源电压。为了满足这种需求,LTC2995 整合了 LTC2996 和一个双路电压监察器,从而可监视两条电源线的过压和欠压情况,如图 12 所示。


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图 12:双路 OV/UV ±10% 电源和 75°C/125°C OT/OT 远端温度监视器


LTC2995 每通道增加了额外的高压和低压输入,这两个输入持续与内部 500mV 基准比较。VH1 或 VH2 电压一低于 500mV,LTC2995 就将 UV 输出引脚拉低,以指示出现了欠压情况。类似地,如果 VL1 或 VL2 上升至高于 500mV,就拉低 OV 引脚,以指示出现了过压情况。

为了防止所监视的电源电压上

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