熱管理設計中的溫度檢測

　　有些IC沒(méi)有安裝測溫二極管，但集成了熱敏電阻幫助監測溫度(參見(jiàn)熱敏電阻部分)。這些熱敏電阻很難使用，具有非常小的溫度系數且精度差。標稱(chēng)25℃下阻值變化產(chǎn)生的誤差會(huì )達到±50℃或甚至更大。所以，在使用之前必須在一個(gè)或兩個(gè)溫度點(diǎn)對其進(jìn)行校準。低溫度系數使得典型熱敏電阻轉換器(例如MAX6698)的分辨率為6℃/LSB左右。圖5所示為MAX6698對一個(gè)集成熱敏電阻進(jìn)行測量時(shí)，得到的熱敏電阻通道編碼與溫度的典型關(guān)系曲線(xiàn)。注意，盡管測試結果有一定參考價(jià)值，但分辨率很低。

　　遠端二極管傳感器的應用

　　遠端傳感器的PCB布局指南

　　使用遠端溫度傳感器時(shí)，遵循以下原則有助于獲得最佳結果。DXP連接陽(yáng)極，DXN連接陰極。注意，精度與拾取噪聲總量有關(guān)，不太容易預測其影響。在交付最終布局時(shí)，務(wù)必驗證精度是否滿(mǎn)足要求。

　　1. 遠端溫度傳感器盡量靠近測溫二極管安裝。在嘈雜環(huán)境下，例如計算機主板，該距離最遠可達20cm。如果能夠避免較強的噪聲源，可適當延長(cháng)距離。噪聲源包括：CRT、時(shí)鐘發(fā)生器、存儲器總線(xiàn)和PCI總線(xiàn)。

　　2. 勿使DXP-DXN引線(xiàn)跨越高速數據線(xiàn)或在其附近平行排列，即使經(jīng)過(guò)良好濾波，這些信號也很容易引入+30℃的誤差。

　　3. DXP和DXN引線(xiàn)保持平行且彼此靠近。每對平行線(xiàn)應該直接連接到一個(gè)測溫二極管。請務(wù)必使這些引線(xiàn)遠離任何高壓走線(xiàn)，例如+12VDC。必須將PCB污物造成的漏電流降至最小，DXP與地之間的20MΩ漏電阻即可造成大約+1℃的誤差。如果不能避開(kāi)高壓走線(xiàn)，須在DXP-DXN外側布置接GND的保護線(xiàn)(參見(jiàn)圖6)。

　　4. 盡量避免使用過(guò)孔和交叉線(xiàn)，將銅/焊盤(pán)的熱電偶效應降至最低。

　　5. 使用盡可能寬的走線(xiàn)——一般為5mil至10mil。注意，如果使用長(cháng)而窄的走線(xiàn)，需要了解引線(xiàn)電阻對溫度的影響。

　　6. 使用嘈雜電源時(shí)，增加一個(gè)與VCC串聯(lián)的電阻(最大47Ω)。

　　7. 在DXP-DXN輸入跨接一個(gè)濾波電容，靠近遠端傳感器IC放置，電容值請參考傳感器數據資料的推薦值。

　　電纜連接測溫二極管 有些情況下，需要將測溫二極管放置在超出常規電路板跨度的距離以外——例如，用二極管測量大型機柜另一端的溫度。當距離不是很遠，噪聲也相對較低時(shí)，可以利用簡(jiǎn)單的雙絞線(xiàn)連接，能夠在長(cháng)達3m或4m的距離內保持正常工作。對于更遠距離(長(cháng)達30m左右)或噪聲很大，則應使用屏蔽電纜連接遠端傳感器，屏蔽層接地。Belden 8451電纜比較適合此類(lèi)應用。注意，電纜的等效串聯(lián)電阻會(huì )影響溫度讀數，所以最好使用具有電阻抵消功能的溫度傳感器，或者計算引線(xiàn)電阻的影響，并從測試溫度中減去該值。還須注意電纜的電容，它會(huì )降低允許在測溫二極管輸入端使用的最大電容。

　　使用分立式測溫二極管 當遠端測溫二極管為一個(gè)分立晶體管時(shí)，將其集電極和基極連接在一起。NPN和PNP管非常適合這種應用。表1列出了能夠配合遠端溫度傳感器使用的分立式晶體管的例子。必須采用小信號晶體管，具有相對較高的正向偏壓;否則會(huì )超出A/D輸入電壓范圍。最大預期溫度下的正向偏壓在10μA時(shí)必須大于0.25V，最低預期溫度點(diǎn)下的正向偏壓在100μA時(shí)必須大于0.95V，必須使用大功率晶體管，確?；鶚O電阻小于100Ω。嚴謹的正向電流增益指標(比如50 < β < 150)說(shuō)明制造商具有良好的過(guò)程控制，器件具有一致的VBE特性。

　　分立晶體管制造商通常不規定或保證理想因子。由于高質(zhì)量的分立晶體管的理想因子通常都在相對較窄的范圍內，這一點(diǎn)應該不成問(wèn)題。我們已經(jīng)注意到，采用各種不同的分立晶體管時(shí)，遠端溫度讀數的波動(dòng)小于±2℃。盡管如此，最好還是對選定廠(chǎng)家的多款分立式晶體管的溫度讀數進(jìn)行一致性驗證。