溫度感測(cè)難題的解決

1、溫度感測(cè)難題的解決自集成電路出現(xiàn)以來，IC溫度傳感器一直是設(shè)備設(shè)計(jì)的一局部。設(shè)計(jì)人員想盡 方法減少溫度對(duì)芯片系統(tǒng)的影響，集成溫度傳感器已可輕松解決-55至200溫 度范圍內(nèi)的大局部問題，而最新一代的溫度傳感器可以在0. 76mm2的封裝內(nèi)達(dá) 到0.4的精度。自進(jìn)入IC設(shè)計(jì)時(shí)代，集成電路(IC)溫度傳感器不經(jīng)意就成為器件設(shè)計(jì)的一部 分。IC設(shè)計(jì)人員歷經(jīng)曲折，試圖將溫度對(duì)芯片系統(tǒng)的影響減到最小。峰回路轉(zhuǎn), 一位IC設(shè)計(jì)師突然有了一個(gè)絕妙的想法：何不積極開拓利用有源電路p-n結(jié)的 溫度行為，而不是局限于絞盡腦汁將其影響最小化。而將數(shù)字功能集成到同一 芯片的設(shè)計(jì)師更是腦洞大開，正是他們?cè)杏瞿壳暗臏囟?/p>

2、傳感器ICo集成的溫度傳感器可以輕松解決-55至200。C溫度范圍內(nèi)的大局部溫度感測(cè)難 題。輸入端溫度傳感器IC的輸入是環(huán)境溫度。換句話說，封裝周圍的環(huán)境溫度會(huì)改變內(nèi)部 晶體管的行為(圖1)。lclN 力trisistorslclN 力trisistors溫度感應(yīng)設(shè)計(jì)通過巧妙的配置和計(jì)算來消除晶體管飽和電流(IS)的影響。使 用恒流源(IC)以及晶體管和等同晶體管陣列之間的開關(guān)很容易控制飽和電流。在圖1中，我們看到VBE和VBE(N)之間的差是如何輕松對(duì)應(yīng)溫度變化的。公式(1)顯示了晶體管基極-發(fā)射極電壓VBE的值。CTs公式(1)其中：k是玻耳茲曼常數(shù)，等于L 38X10-23J/K；q 等

3、于 1.6021765X 10-19C；T是以K為單位的溫度。公式(2)顯示了許多并聯(lián)晶體管的基極-發(fā)射極的VBE(N)值。(TV _4二%BE(N) 忘7；L公式(2)如果將電流源IC從一條引腳切換到另一條引腳，那么公式(3)顯示了這兩個(gè)基 極-發(fā)射極電壓之間的差。ST BE ST BE =JBEST BE =JBEST BE =JBE=In (N) = CONSLiNTxT Q通過計(jì)算，得出：C0NSTANT=k X ln(N) /q 或 86. 25X10-6 X ln(N)o從概念上講，它讓你知道如何在IC級(jí)快速測(cè)量溫度。對(duì)圖1中的電路做少許改 進(jìn)，IC溫度感測(cè)精度可高達(dá)0.4。輸出端

4、現(xiàn)在我們有了準(zhǔn)確的溫度讀數(shù)，如何向外界呈現(xiàn)此最終數(shù)值很重要。顯示溫度 數(shù)據(jù)有兩種基本方法：模擬電壓或數(shù)字值。模擬電壓輸出非常容易讀取。使用適當(dāng)?shù)臏囟雀袘?yīng)裝置，你可以捕獲模擬信號(hào), 將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示或回饋到電路中的某個(gè)點(diǎn)。溫度傳感器的數(shù)字輸出能力更有趣，有許多輸出類型可選，但主要是1線、2 線或3線輸出。1線數(shù)字輸出可提供脈寬調(diào)制（PWM）的脈沖計(jì)數(shù)信號(hào)或簡單的閾值/開關(guān)信號(hào)。 這兩種信號(hào)在風(fēng)扇控制電路中都很有用。2線數(shù)字輸出提供I2C或SMBus信號(hào)。 數(shù)字結(jié)果是內(nèi)部模數(shù)轉(zhuǎn)換器的副產(chǎn)品。你還可以看到代表閾值溫度和可能的錯(cuò) 誤條件的數(shù)字輸出。3線數(shù)字輸出提供一個(gè)SPI接口。溫度傳感器件的晶圓級(jí)

5、封裝每個(gè)產(chǎn)品都有從粗陋到精細(xì)的開展過程，溫度傳感器系列也在不斷改進(jìn)。該產(chǎn) 品系列接下來將在器件封裝的尺寸上有巨大突破。最新溫度傳感器件的外殼采 用晶圓級(jí)封裝（WLP） o1998年，桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室和富士通開發(fā)了 WLP。該封裝在切割工藝之前，已 完成晶圓級(jí)制造，其組裝以標(biāo)準(zhǔn)的外表貼裝技術(shù)（SMT）實(shí)現(xiàn)。這種封裝技術(shù)帶來了超小型封裝外形和低0結(jié)-環(huán)境值。這一代溫度傳感器的 尺寸使采用標(biāo)準(zhǔn)0603封裝的標(biāo)準(zhǔn)O.luF電容相形見細(xì)（圖2）。DevicePackageNo. of PinsPackage Dimensions (L x WxH mm)PCB Area (mm2)MAX31875WLP40.87 x 0.87 X0.350.760.1所CapacitorSMT (0603)21.55 X 0.85 X0.451.32JU4V00CND5DASCLJ1vw.aitlalnf.城n/ii ”J1vw.aitlalnf.城n/ii ”圖2： WLP溫度傳感器（U1/MAX31875）尺寸比SMT的0. 1 u F電容（Cl）小。在飯桌上囚為新封裝尺寸小，你可以