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MRO-如何解决温度传感器的散热问题

2020-01-16

       随着电子系统越来越朝着多功能、更高性能和更小封装的趋势发展,系统散热问题日渐成为设计环节中必须考虑的因素。系统过热会降低性能,损坏元件或产生安全隐患。为跟踪并降低系统散热而引发的问题,通常需要监控两个参数:持续温度测量和过热警报。

 

      用于进行持续温度测量和过热警报指示的传统分离元件电路在传感器元件中使用热敏电阻器(热敏电阻),通常采用负温度系数(NTC)热敏电阻。随着温度的升高,NTC热敏电阻的电阻值降低。

 

      处理器的模数转换器用于采集温度模拟电压(VteMP)。当温度超出临界值时,数字比较器的输出端会驱动处理器的输入端进行提示。

 

      电压分频器直接衍生模拟温度信号,作为热敏电阻温度模拟信号的电压电平。RBIAS电阻器能够设置电路增益,并使热敏电阻保持在允许的功率内工作,从而最大限度地减小温度导致的电阻误差。过热警报通过将热敏电阻的输出端与比较器的输入端相连接而产生。参考电压与比较器的另一输入端相连,以设置比较器输出端被激活的电压值(过热电平)。通过采用磁滞反馈回路用于避免比较器在VTEMP等于VREF时来回快速开关。但是分立热敏电阻解决方案会存在许多设计问题。而LM57集成模拟温度传感器和温度开关能够解决这些设计问题,并提高系统的性能。

 

       NTC电路的另一个误差源是VTRIP的误差。zui大程度降低这一误差的一种途径是使用高精度参考端。但是,比较器的输入端会收集到来自参考端的噪声。比较器的跳脱点会随着噪声产生的信号电平的变化而不同。LM57采用一种zhuan利技术从而解决了这个问题。用户可以通过选择两个电阻器RSENSE1和 RSENSE2的值设置VTRIP的值。LM57使用数模转换器确定跳脱电压范围。只要感应线路中电压在指定范围内,跳脱温度就不会产生变化。这表示 LM57感应输入不会受到输入端适量噪声的影响。这还意味着只要电阻器的容差在1%或更低,各电阻器的跳脱点就不会变化。

 

      在传感器测量中获得最大的精确度需要注意量化噪声误差,这是由模拟信号向二进制数据转换产生的误差。模拟信号经过数字化,得出的是一个接近实际测得模拟值的数字值。数字测量的最小增量(LSB)是将模数转换器参考电压除以模数转换器的可数代码数得出的电压。例如,使用2.56V参考电压的8位模数转换器产生的LSB值为2.56V÷28 = 10mV。测得的模拟值和数字值之间的任何差值将称为转换中的误差,这被称为转换噪声或转换误差。例如,如果尝试采集1.384V信号,此信号经数字化获得接近10mV的值,假设达到1.380V,则采样值具有4mV的转换噪声值。

 

      那么,此噪声在温度误差中意味着什么?答案取决于传感器输出的增益。传感器的增益幅度越大,就越少受到噪声的影响——传感器增益越高,量化噪声产生的误差越小。

 

      由于采取单一封装,体积小,从而节省了板空间和生产成本,并提高了质量。如果在分立解决方案中结合多个元件将占用更大板空间,因为各元件间需要保持最小间距。设计每增加一个新元件,在电路中放置该元件的成本就累加到产品成本中。每个附加元件都需要增加一个设备和两个或更多连线,因此在设计中需要考虑更多的问题。

 

 

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