溫度傳感器可說是無處不在,空調(diào)系統(tǒng)、冰箱、電飯煲、電風(fēng)扇等家電產(chǎn)品以至手持式高速高效的計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備,均需要提供溫度傳感功能。以計(jì)算機(jī)為例,當(dāng)中的中央處理器的運(yùn)行速度愈快,所耗散的熱量便愈多,為免計(jì)算機(jī)系統(tǒng)因過熱而受損,有關(guān)系統(tǒng)必須加強(qiáng)溫度過高保護(hù)功能。另一方面,若系統(tǒng)進(jìn)行高速無線傳輸,便需因應(yīng)頻率的轉(zhuǎn)變而提供溫度補(bǔ)償。傳統(tǒng)的溫度傳感方式均受制于其封裝體積、線性表現(xiàn)或準(zhǔn)確度,但現(xiàn)在的溫度傳感器芯片不單功率消耗較低、準(zhǔn)確度高,而且比傳統(tǒng)的溫度傳感器有更好的線性表現(xiàn),最重要的一點(diǎn)是容易使用。
選用集成電路溫度傳感器而棄熱敏電阻器的原因
集成電路溫度傳感器的電壓輸出是與溫度成線性比,兩者之間的關(guān)系可以用公式來表達(dá),故即使在較高的溫度范圍內(nèi),集成電路溫度傳感器也具有很高的準(zhǔn)確度;反之若采用熱敏電阻器,就需依靠查表或加設(shè)電路才得知輸出電壓與溫度的關(guān)系。要使用查表就表示需要有一個(gè)額外的記憶硬件,而無論是查表或是外加電路,成本都會(huì)較高。
此外,在溫度傳感的系統(tǒng)上,高溫范圍是最重要的地方。熱敏電阻器的電壓輸出與溫度并非成線性比,在高溫上的電壓變化率比較小,不易分辨,但溫度變化的準(zhǔn)確度誤差卻較大。這就是熱敏電阻器的最大缺點(diǎn)。相比來說,集成電路溫度傳感器因其電壓輸出與溫度成線性比,所以無論在高或是低的溫度范圍內(nèi),準(zhǔn)確度誤差都是一樣。
熱敏電阻器是一個(gè)被動(dòng)元件,它的電子響應(yīng)(electroNIc response)很難維持穩(wěn)定,每一批熱敏電阻器也有不同的電子響應(yīng),故每一個(gè)使用熱敏電阻器的系統(tǒng),都在出廠前需要校正,這都需花上較多的時(shí)間跟金錢。
集成電路溫度傳感器的功率消耗較熱敏電阻器為低,因?yàn)閮烧咴诟杏X溫度的方法都不同。集成電路溫度傳感器可以用很低的電耗就可以感覺到溫度,但熱敏電阻器卻是由電流消耗中感覺溫度,功率消耗自然就比較高。而且,當(dāng)長時(shí)間去感覺溫度時(shí),熱敏電阻器本身的溫度也會(huì)愈來愈高,它的溫度準(zhǔn)確性自然也大受影響。
在成本上而言,單一個(gè)的熱敏電阻器的價(jià)錢可能較大部份的集成電路溫度傳感器為低,但是熱敏電阻器需要跟其它有關(guān)的元件相配合才能達(dá)到一個(gè)集成電路溫度傳感器的準(zhǔn)確度,故從整體價(jià)格來說,熱敏電阻器卻是較集成電路溫度傳感器為貴。而且,熱敏電阻器需要更多印刷電路板的板面空間,對(duì)要求體積小的電子類產(chǎn)品,例如行動(dòng)電話、PDA等,自然就非理想之選。再者,印刷電路板的成本是用電路板空間跟線路布置來結(jié)算的,電路板所需空間愈大,成本也愈高。反之,若采用集成電路溫度傳感器,需要較少的芯片支持,有助節(jié)省印刷電路板的板面空間。而且,集成電路溫度傳感器更有助簡化部份系統(tǒng)的設(shè)計(jì),節(jié)省系統(tǒng)設(shè)計(jì)師的時(shí)間,加快產(chǎn)品推出市場的時(shí)間。
美國國家半導(dǎo)體溫度傳感器芯片開發(fā)概覽及產(chǎn)品簡介
美國國家半導(dǎo)體的溫度傳感器芯片發(fā)展有四大方向:模擬(應(yīng)用于無線類、硬盤機(jī)、空調(diào)等的產(chǎn)品),數(shù)字(應(yīng)用于硬盤機(jī)、空調(diào)、醫(yī)療設(shè)備、計(jì)算機(jī)類的產(chǎn)品)、遠(yuǎn)程二極管(應(yīng)用于計(jì)算機(jī)/系統(tǒng)服務(wù)器類的產(chǎn)品)、及系統(tǒng)監(jiān)示器(應(yīng)用于計(jì)算機(jī)/系統(tǒng)服務(wù)器類的產(chǎn)品)。
一、模擬輸出溫度傳感器芯片:LM20、LM26
LM20模擬輸出溫度傳感器是適用于蜂窩式移動(dòng)電話中。由於這類電話(尤其是新一代推出的),對(duì)溫度都非常敏感,過高或過低溫度保護(hù)功能便顯得非常重要。LM20在溫度為25°C時(shí),準(zhǔn)確度可達(dá)+/-1.5°C或+/-4°C。
二、數(shù)字溫度傳感器芯片:LM92