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在個(gè)人電子產(chǎn)品、工業(yè)或醫(yī)療應(yīng)用的設(shè)計(jì)中,工程師必須應(yīng)對(duì)同樣的挑戰(zhàn),即如何提升性能、增加功能并縮小尺寸。除了這些考慮因素外,他們還必須仔細(xì)監(jiān)測(cè)溫度以確保安全并保護(hù)系統(tǒng)和消費(fèi)者免受傷害。
眾多行業(yè)的另一個(gè)共同趨勢(shì)是需要處理來(lái)自更多傳感器的更多數(shù)據(jù),進(jìn)一步說(shuō)明了溫度測(cè)量的重要性:不僅要測(cè)量系統(tǒng)或環(huán)境條件,還要補(bǔ)償其他溫度敏感元件,從而確保傳感器和系統(tǒng)的精度。另外一個(gè)好處在于,有了精確的溫度監(jiān)測(cè),無(wú)需再對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行過(guò)度設(shè)計(jì)來(lái)補(bǔ)償不準(zhǔn)確的溫度測(cè)量,從而可以提高系統(tǒng)性能并降低成本。 溫度設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)分為三類(lèi) 溫度監(jiān)測(cè):溫度傳感器提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)來(lái)持續(xù)跟蹤溫度條件,并為控制系統(tǒng)提供反饋。此監(jiān)測(cè)可以是系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)或環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)。在一些應(yīng)用中,我們可以看到設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)的特點(diǎn)是需要在控制回路中同時(shí)實(shí)現(xiàn)這兩種監(jiān)測(cè)。這些監(jiān)測(cè)包括系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)、環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)以及身體或流體溫度監(jiān)測(cè)。
溫度保護(hù):在多種應(yīng)用中,一旦系統(tǒng)超過(guò)或低于功能溫度閾值,便需要采取措施。溫度傳感器在檢測(cè)到事先定義的條件時(shí)提供輸出警報(bào)以防止系統(tǒng)損壞。在不影響系統(tǒng)可靠性的情況下提升處理器吞吐量是可行的。系統(tǒng)經(jīng)常過(guò)早啟動(dòng)安全熱關(guān)斷,結(jié)果造成高達(dá)5°C甚至10°C的性能損失。當(dāng)系統(tǒng)超過(guò)或低于功能溫度閾值時(shí),工程師可以自主啟動(dòng)實(shí)時(shí)保護(hù)措施。
溫度補(bǔ)償:溫度傳感器可以在正常工作期間隨溫度變化最大限度提高系統(tǒng)性能。監(jiān)測(cè)和校正其他關(guān)鍵組件在發(fā)熱和冷卻時(shí)的溫漂可降低系統(tǒng)故障的風(fēng)險(xiǎn)。
IC傳感器 IC溫度傳感器取決于硅帶隙的預(yù)測(cè)溫度依賴(lài)性。如下圖和公式所示,精密電流為內(nèi)部正向偏置P-N結(jié)提供電源,從而產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于器件溫度的基極-發(fā)射極電壓變化 (ΔVBE)。
硅帶隙的溫度依賴(lài)性
鑒于硅的可預(yù)測(cè)行為,IC可在寬泛的溫度范圍內(nèi)提供高線性度和精度(高達(dá) ±0.1°C)。這些傳感器可以集成系統(tǒng)功能,例如模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 或比較器,最終可以降低系統(tǒng)復(fù)雜性并減小整體占用空間。這些傳感器通常采用表面貼裝和穿孔封裝技術(shù)。 熱敏電阻 熱敏電阻是無(wú)源組件,其電阻很大程度上取決于溫度。熱敏電阻分為兩類(lèi):正溫度系數(shù) (PTC) 和負(fù)溫度系數(shù) (NTC)。