美国国家半导体温度传感器的广泛应用

2011-04-01 13:17:27来源: 互联网
温度传感器可说是无处不在,空调系统、冰箱、电饭煲、电风扇等家电产品以至手持式高速高效的计算机和电子设备,均需要提供温度传感功能。以计算机为例,当中的中央处理器的运行速度愈快,所耗散的热量便愈多,为免计算机系统因过热而受损,有关系统必须加强温度过高保护功能。另一方面,若系统进行高速无线传输,便需因应频率的转变而提供温度补偿。传统的温度传感方式均受制于其封装体积、线性表现或准确度,但现在的温度传感器芯片不单功率消耗较低、准确度高,而且比传统的温度传感器有更好的线性表现,最重要的一点是容易使用。

选用集成电路温度传感器而弃热敏电阻器的原因

集成电路温度传感器的电压输出是与温度成线性比,两者之间的关系可以用公式来表达,故即使在较高的温度范围内,集成电路温度传感器也具有很高的准确度;反之若采用热敏电阻器,就需依靠查表或加设电路才得知输出电压与温度的关系。要使用查表就表示需要有一个额外的记忆硬件,而无论是查表或是外加电路,成本都会较高。

此外,在温度传感的系统上,高温范围是最重要的地方。热敏电阻器的电压输出与温度并非成线性比,在高温上的电压变化率比较小,不易分辨,但温度变化的准确度误差却较大。这就是热敏电阻器的最大缺点。相比来说,集成电路温度传感器因其电压输出与温度成线性比,所以无论在高或是低的温度范围内,准确度误差都是一样。

热敏电阻器是一个被动元件,它的电子响应(electronic response)很难维持稳定,每一批热敏电阻器也有不同的电子响应,故每一个使用热敏电阻器的系统,都在出厂前需要校正,这都需花上较多的时间跟金钱。

集成电路温度传感器的功率消耗较热敏电阻器为低,因为两者在感觉温度的方法都不同。集成电路温度传感器可以用很低的电耗就可以感觉到温度,但热敏电阻器却是由电流消耗中感觉温度,功率消耗自然就比较高。而且,当长时间去感觉温度时,热敏电阻器本身的温度也会愈来愈高,它的温度准确性自然也大受影响。

在成本上而言,单一个的热敏电阻器的价钱可能较大部份的集成电路温度传感器为低,但是热敏电阻器需要跟其它有关的元件相配合才能达到一个集成电路温度传感器的准确度,故从整体价格来说,热敏电阻器却是较集成电路温度传感器为贵。而且,热敏电阻器需要更多印刷电路板的板面空间,对要求体积小的电子类产品,例如行动电话、PDA等,自然就非理想之选。再者,印刷电路板的成本是用电路板空间跟线路布置来结算的,电路板所需空间愈大,成本也愈高。反之,若采用集成电路温度传感器,需要较少的芯片支持,有助节省印刷电路板的板面空间。而且,集成电路温度传感器更有助简化部份系统的设计,节省系统设计师的时间,加快产品推出市场的时间。

美国国家半导体温度传感器芯片开发概览及产品简介

美国国家半导体的温度传感器芯片发展有四大方向:模拟(应用于无线类、硬盘机、空调等的产品),数字(应用于硬盘机、空调、医疗设备、计算机类的产品)、远程二极管(应用于计算机/系统服务器类的产品)、及系统监示器(应用于计算机/系统服务器类的产品)。

一、模拟输出温度传感器芯片:LM20、LM26

LM20模拟输出温度传感器是适用于蜂窝式移动电话中。由於这类电话(尤其是新一代推出的),对温度都非常敏感,过高或过低温度保护功能便显得非常重要。 LM20在温度为25°C时,准确度可达+/-1.5°C或+/-4°C。

二、数字温度传感器芯片: LM92

LM92是一种高精确度的双线接口温度传感器芯片。该款芯片最适用于各种高精确度的应用方案,其中包括冷暖空气调节、通风系统、医疗仪器、汽车基站以及多种其他应用方案。有关应用方案一般均需要在较小的温度范围内达致较高的精确度。在LM92芯片还未正式推出之前,只有模拟温度传感器芯片或热电阻器芯片才可达致如此高的精确度。但由于这两类解决方案需要加设线性化电路及另外需要调校,因此会令成本增加。此外,模拟解决方案必须进行一些特别的测试,才可确保其精确度,但有关测试会对量产造成一定的影响,而LM92芯片采用更精确的测试,因此性能更可靠,即使在大量生产时仍能保持其精确度。

LM26是一款高精度单输出的低功率恒温器芯片。由于这款芯片可以按照个别客户要求而预先设定恒温器的断开点,并且可以提供模拟温度传感输出。故此特别适用于温度控制装置,例如火警警报系统。

三、远程二极管温度传感器芯片:LM86、LM88、LM83

计算机的处理器一向对温度都相当敏感,Intel在IDF会议上曾表示该公司的处理器,包括Pentium 4中央处理器,都需要准确度高达+/-1℃的温度传感技术为其提供支持;而准确度高达+/-1℃的温度传感技术不单可以将系统的温度误差由+/-6℃降至+/-3℃,同时也可缩小温度警觉范围。对台式计算机而言,温度警觉范围愈小,其性能便愈好;而对移动型计算机而言,温度警觉范围愈小,性能便愈高,因开动散热扇而浪费的电力也愈小。反之,温度警觉范围愈大,中央处理器在这个温度范围内操作,其性能也会受到影响。

LM86与LM88都是美国国家半导体推出可保护系统免受损害的温度传感器芯片。LM86是一款高准确度远程二极管温度传感器,在60℃至100℃的温度范围内,可达至+/-1℃远程准确度,更可支持ACPI标准及设有视窗式比较功能,亦支持SMBus 1.1及设有报警响应协议与暂停功能。

LM88是一款双远程二极管温度传感恒温器芯片,同样都是最适用于笔记本型计算机、台式机、功作站与服务器上,以及电池供电的便式系统等应用方案。此外,LM88芯片也可用作个人计算机的四极散热扇控制器,而且成本也较低。

另一款远程二极芯片是LM83的感应器,他可测度系统内四个不同位置的温度,其中三个属于芯片之外三个不同位置的温度,而第四个是芯片本身的内部温度。以往只有中央处理器的温度需要接受监测,但以目前的系统来说,电池、图形加速器及PCMCIA卡盒等配件的温度亦需同样接受监测。LM83芯片可发出两个可设定的温度中断输出倍号。当任何受监测的温度超出设定的水平时,便会触发中断信号的输出。例如工程师可以设定两个不同温度作为触发点,一旦温度升至第一个触发点时,系统会输出中断信号,表示温度正在上升,当温度升至第二个触发点时,系统便会发出信号,表示温度已超出临界水平。

LM88与LM83同样都具有卓越的噪音抗扰能力,可减低
电源供应带来的噪音干扰,有助防止假断开。

四、系统监示器芯片:LM87

LM87是一款系统监示传感器芯片,除了与远程二极管传感器芯片一样能控制温度之外,还对风扇、电压有监控的作用。而且都是适用于笔记本型计算机、台式机、服务器等电子仪器。LM87是内置两个LM84远程二极管的温度传感器,有两个风扇转速输入口,跟八个电压监测输入口,还有一个风扇转速的控制输出。

关键字:国家半导体  广泛  应用

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/MEMS/2011/0401/article_1062.html
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