集成溫度控制器LM88工作原理介紹及其應用

LM88是美國國家半導體公司(NSC)推出的集成化、低成本的雙遠程溫度控制器。它內部含有遠程溫度傳感器選擇器、∑-△式A／D轉換器、門(mén)限溫度設定器、數字比較器、控制信號電路和輸出電路。另外還有三個(gè)漏極開(kāi)路的數字信號輸出端。以用作溫度控制。該器件是利用外接的小功率晶體三極管的發(fā)射結來(lái)作為遠程溫度傳感器，當所測溫度越過(guò)預先設定的門(mén)限溫度值時(shí)，其數字信號輸出端將輸出相應的邏輯電平，然后經(jīng)驅動(dòng)電路來(lái)實(shí)現對溫度的控制。LM88具有溫度滯后特性，其滯后量由生產(chǎn)廠(chǎng)商在出廠(chǎng)前設定，用以避免執行機構在控溫點(diǎn)附近頻繁動(dòng)作。該集成溫度控制器采用+2.8～+3.8 V電源供電時(shí)，電源電流為1.5 mA，因此具有低電源、微功耗的特點(diǎn)，可廣泛應用于家用電器、辦公設備、數據采集系統、電池供電系統、工業(yè)過(guò)程控制、降溫風(fēng)扇控制、電器設備的過(guò)熱保護等領(lǐng)域。

1 引腳功能及內部結構

LM88采用MSOP-8的封裝形式，其引腳排列如圖1所示，各引腳功能如表1所列。





LM88的內部結構框圖如圖2所示，其內部主要包括：遠程溫度傳感器選擇器、∑-△式A／D轉換器、T-SP₀門(mén)限溫度設定器、T-SP₁門(mén)限溫度設定器、T-CRIT門(mén)限溫度設定器、數字比較器、控制信號電路和漏極開(kāi)路輸出電路等。

2工作原理

LM88內部的遠程溫度傳感器首先將感知的溫度轉換成電壓信號，然后經(jīng)遠程溫度傳感器選擇器分時(shí)送人∑-△式A／D轉換器，并將轉換后的輸出分別送入數字比較器A₁、A₂、A₃，之后再與三個(gè)門(mén)限溫度設定器輸出的與門(mén)限溫度相對應的數字量進(jìn)行比較，最后將比較的結果以相應的邏輯電平形式輸出。比較器在出廠(chǎng)前可以設置為大于比較或小于比較，當設置為大于比較時(shí)。若溫度傳感器D₀檢測的溫度超過(guò)T-SP₀門(mén)限溫度設定器所設定的溫度時(shí)，A₁輸出高電平，驅動(dòng)輸出電路導通，O-SP0輸出低電平。同理，若溫度傳感器D₁檢測的溫度超過(guò)T-SP1門(mén)限溫度設定器所設定的溫度時(shí)，則O-SP1輸出低電平。而當D₀或D₁檢測的溫度超過(guò)T-CRIT門(mén)限溫度設定器所設定的溫度時(shí)，A₃輸出高電平，驅動(dòng)輸出電路導通，O-CRIT輸出低電平。其工作時(shí)序波形如圖3所示。設置為小于比較時(shí)的原理與之相似。LM88的所有比較器均具有遲滯特性，滯回溫度設置為1℃。T-CRIT門(mén)限溫度設定器在-40℃～+125℃的范圍內，其門(mén)限間隔設置為1℃，T-SP₀和T-SP₁的門(mén)限間隔設置為4℃。



3應用設計

由集成溫度控制器LM88構成的溫度控制電路如圖4所示。設計中可將遠程溫度傳感器VT₀、VT₁接成PN結來(lái)使用，并將其放在遠程被控裝置的適當位置上，如電腦的CPU芯片、功率放大器的散熱片、電池、液晶顯示器等，用以檢測它們的表面溫度。當VT₀檢測的溫度超過(guò)設定門(mén)限值T-SP₀時(shí)，LM88的數字信號輸出端O-SP0每輸出低電平，使得P溝道功率場(chǎng)效應管NDS356P導通，從而開(kāi)啟降溫風(fēng)扇給被控裝置降溫。同理，當VT1檢測的溫度超過(guò)門(mén)限設定值T-SP1時(shí)，LM88的數字信號輸出端O-SP1將輸出低電平，另一降溫風(fēng)扇被開(kāi)啟。當異常情況使得被控裝置的溫度過(guò)高時(shí)，即被控裝置的表面溫度超過(guò)門(mén)限設定值T-CRIT時(shí)，LM88的數字信號輸出端O-CRIT將輸出低電平，通過(guò)電源關(guān)斷電路來(lái)迅速關(guān)閉電源，從而使被控裝置得到保護。為了減小輸入通道的噪聲干擾，通常在D₀₊、D₁₊與D_-之間并聯(lián)2.2 nF的電容器。圖中VT₀、VT₁為NPN小功率管2N3904，R₁～R₃為10 kΩ上拉電阻，C為0.1 μF電源退耦電容。

4結束語(yǔ)

設計中利用集成溫度控制器LM88的雙遠程溫度傳感器，實(shí)現了對兩路遠程裝置的溫度監控。而且利用了出廠(chǎng)前已經(jīng)設定好的比較方式及門(mén)限溫度設定值，設計了這種簡(jiǎn)單使用的溫度控制電路。故此，集成溫度控制器LM88將以其簡(jiǎn)單實(shí)用、低功耗等優(yōu)良的性能和低廉的價(jià)格，在溫度監控方面得到更廣泛的應用。