热管理设计中的温度检测

　　远端二极管传感器的应用

　　远端传感器的PCB布局指南

 　　使用远端温度传感器时，遵循以下原则有助于获得最佳结果。DXP连接阳极，DXN连接阴极。注意，精度与拾取噪声总量有关，不太容易预测其影响。在交付最终布局时，务必验证精度是否满足要求。

　　1. 远端温度传感器尽量靠近测温二极管安装。在嘈杂环境下，例如计算机主板，该距离最远可达20cm。如果能够避免较强的噪声源，可适当延长距离。噪声源包括：CRT、时钟发生器、存储器总线和PCI总线。

　　2. 勿使DXP-DXN引线跨越高速数据线或在其附近平行排列，即使经过良好滤波，这些信号也很容易引入+30℃的误差。

　　3. DXP和DXN引线保持平行且彼此靠近。每对平行线应该直接连接到一个测温二极管。请务必使这些引线远离任何高压走线，例如+12VDC。必须将PCB污物造成的漏电流降至最小，DXP与地之间的20MΩ漏电阻即可造成大约+1℃的误差。如果不能避开高压走线，须在DXP-DXN外侧布置接GND的保护线(参见图6)。

　　4. 尽量避免使用过孔和交叉线，将铜/焊盘的热电偶效应降至最低。

　　5. 使用尽可能宽的走线——一般为5mil至10mil。注意，如果使用长而窄的走线，需要了解引线电阻对温度的影响。

　　6. 使用嘈杂电源时，增加一个与VCC串联的电阻(最大47Ω)。

　　7. 在DXP-DXN输入跨接一个滤波电容，靠近远端传感器IC放置，电容值请参考传感器数据资料的推荐值。

　　电缆连接测温二极管 有些情况下，需要将测温二极管放置在超出常规电路板跨度的距离以外——例如，用二极管测量大型机柜另一端的温度。当距离不是很远，噪声也相对较低时，可以利用简单的双绞线连接，能够在长达3m或4m的距离内保持正常工作。对于更远距离(长达30m左右)或噪声很大，则应使用屏蔽电缆连接远端传感器，屏蔽层接地。Belden 8451电缆比较适合此类应用。注意，电缆的等效串联电阻会影响温度读数，所以最好使用具有电阻抵消功能的温度传感器，或者计算引线电阻的影响，并从测试温度中减去该值。还须注意电缆的电容，它会降低允许在测温二极管输入端使用的最大电容。

　　使用分立式测温二极管 当远端测温二极管为一个分立晶体管时，将其集电极和基极连接在一起。NPN和PNP管非常适合这种应用。表1列出了能够配合远端温度传感器使用的分立式晶体管的例子。必须采用小信号晶体管，具有相对较高的正向偏压;否则会超出A/D输入电压范围。最大预期温度下的正向偏压在10μA时必须大于0.25V，最低预期温度点下的正向偏压在100μA时必须大于0.95V，必须使用大功率晶体管，确保基极电阻小于100Ω。严谨的正向电流增益指标(比如50 < β < 150)说明制造商具有良好的过程控制，器件具有一致的VBE特性。

　　分立晶体管制造商通常不规定或保证理想因子。由于高质量的分立晶体管的理想因子通常都在相对较窄的范围内，这一点应该不成问题。我们已经注意到，采用各种不同的分立晶体管时，远端温度读数的波动小于±2℃。尽管如此，最好还是对选定厂家的多款分立式晶体管的温度读数进行一致性验证。

        测温二极管设计

　　有些IC厂商，例如：微处理器和FPGA制造商，多年以来已经在其产品中集成了测温二极管，并且掌握了这些器件的设计技术。对于初次集成测温二极管的IC设计人员，本节提供了一些有益参考：

　　1.将二极管的内阻降至最小。如上文所述，每欧姆串联电阻将引起大约+0.45℃的误差。如果在二极管连接配置中，将晶体管的基极连接至集电极，基极电阻会使β值增高。这种情况下，集电极电阻无关紧要，除非它造成二极管连接器件在100μA下出现饱和。

　　2.将晶体管的β值降至最小有助于在整个温度和电流范围内保持集电极电流比(以及精度)。

　　3.二极管的正向偏压必须在温度检测ADC的输入量程内。在整个测温范围内，正向电流为10μA时，正向偏压必须大于0.25V;正向电流为100μA，正向偏压必须小于0.95V。

　　4.大多数工艺中，没有隔离的P/N结。如果连接成二极管的晶体管满足以下限制条件，则能够正常工作：

　　A.如果是NPN管，三个端子必须与任何电源隔离开，将基极连接至集电极构成一个二极管;

　　B.如果是PNP管，可以将集电极接地，但发射极和基极必须与所有电源隔离开。

　　5.必须对测试电路进行测量，确定是否工作正常。测量精度非常重要——电压必须精确到100μV，10μA和100μA偏置电流下需要精确到±0.1%。测温晶体管能够与Maxim的所有远端温度传感器配合工作。

6.耦合至测温结的噪声会产生温度