\
ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ
t
Штрапенин Геннадий Львович.
|
Тел. сл. (343) 3585539
|
E-mail:
j
[email protected] electron.usurt.ru
Кандлдат физикснматематинес-
.
ких наук, доцент кафедры элек-
троники Уральского государ-
I
ственного университета путей
I
сообщения.
I
Интегральные термодатчики-датчики
температуры (ИДТ) и супервизоры (кон-
троллеры) питания являются неотъем-
лемой частью практически любого со-
временного электронного устройства.
С одной стороны это связано
с
необхо-
димостью обеспечения требуемых ха -
рактеристик аппаратуры в широком д и -
апазоне температур и питающих напря-
жений, а с другой
-
с проблемой обес-
печения оптимального теплового реж и-
ма элементов и защиты их от перегре-
ва и сбоев, связанных с наруш ением
режима питания. Отличительной осо-
бенностью И Д Г по сравнению с тради-
ционными термодатчиками
-
термис-
торами, термопарами и другими явля-
ется сравнительная простота их исполь-
зования, поскольку они не требуют л и-
неаризации и компенсации холодного
спая, что делает весьма целесообраз-
ным их применение
во
всевозможных
термометрах и терморегуляторах. П ос-
леднее поколение И Д Т с специализи-
рованными цифровыми интерфейса-
ми, так называемые интеллектуальные
И Д Г (Sm art Temperature Sensor) ш иро-
ко применяются для стабилизации теп-
ловы х режимов вычислительных сис-
тем, измерительной аппаратуры и в тех-
н и ке р а д и о с в я зи . Ф ирм а N a tio n a l
Sem iconductor является одним из веду-
щ их мировы х производителей интег-
ральных датчиков температуры и су-
первизоров питания различны х типов
[1], которые в огромных количествах ис-
пользуются в изделиях электронной
техники, выпускаемых в разны х стра-
нах, в ю м числе и в России.
Физическая основа работы ИДТ
заложена в температурной зависимо-
сти падения напряжения на прямо сме-
щенном кремниевом р-n переходе, ко-
торая выражается хорошо известной
формулой
U = (kT/q)*ln(Hs),
где U - напряжение на переходе,
к - постоянная Больцмана,
Геннадий Штрапенин
г. Екатеринбург
Интегральные термодотчики
и супервизоры питания
фирмы National Semiconductor
Т - абсолютная температура,
ц - заряд электрона,
I - ток через переход,
18
- обратный ток насыщения, ве-
личина которого зависит от конфигура-
ции и температуры перехода.
Отметим, однако, что вышеприве-
денную зависимость непосредственно
использовать для точного измерения
температуры нельзя по двум причинам:
во-первых, существует значительный
разброс “начального” прямого падения
напряжения на переходе, связанный с
технологией его изготовления, а во-вто-
рых, существенный вклад в зависи-
мость 1)(Т) вносит температурная зави-
симость
1
8.
8
связи с этим для измере-
ния температуры в ИДТ используют
разность напряжений двух р-п перехо-
дов, а точнее напряжений база-эмиггер
Д1)ВЕ двух транзисторов УТ1 и УТ2, ко-
торая может быть определена из вы-
ражения:
диВЕ
= иВЕ1-и ВЕ2=(кт/ф*
1
п(иЕ1/иЕ2),
где и
Е1
и
■]Е2-
плотность тока эмиттеров
транзисторов.
Эффекты, связанные с током на-
сыщения и начальным падением на-
пряжения на р-п переходах при этом
компенсируются, и температурная за-
висимость становится линейной с вы-
сокой точностью. В реальных устрой-
ствах используют транзисторы с раз-
ными площадями эмиттерных перехо-
дов, что обеспечивает заданное соот-
ношение плотностей тока эмиттеров,
или набор одинаковых транзисторов,
соединенных параллельно-так назы-
ваемая ячейка Брока (Brokaw Cell) [
2
].
Практическая схема измерения темпе-
ратуры с температурным коэффициен-
том выходного напряжения
1 0
мВЛК
приведена на
рис. 1
. Требуемое значе-
ние коэффициента достигается опре-
деленным соотношением сопротивле-
ний резисторов 26R и 23R. Резистор,
обозначенный на рисунке 100R, исполь-
зуется для точной калибровки датчика.
Данная схема применяется в популяр-
ных микросхемах ИДТ LM135-LM335
(отечественный аналогК1019ЕМ1), ко-
торые будут подробно рассмотрены
ниже.
Дальнейшее совершенствование
интегральных датчиков температуры
было направлено на повышение линей-
ности и точности измерений. Появились
также специализированные микросхе-
мы -.контроллеры для работы с
удаленными термочувствитель-
ными элементами - сенсорами
(диодами или транзисторами),
которые могут располагаться не-
посредственно в контролируе-
мом устройстве, например мик-
ропроцессоре. В этом случае
микросхема-контроллер прово-
дит поочередное измерение вы-
ходных напряжений сенсора при
двух заданных значениях тока, а
затем расчет разности этих на-
пряжений и температуры соглас-
но приведенным формулам.
Максимальный диапазон
температур, перекрываемый ин-
тегральными полупроводнико-
выми датчиками, составляет от
----------------------------------------------------1 61
Рис. 1
. Схема для измерения температуры
по разности напряжений эмиттерных
переходов транзисторов.
Радиолюбитель - 10/2006 |
предыдущая страница 62 Радиолюбитель 2006-10 читать онлайн следующая страница 64 Радиолюбитель 2006-10 читать онлайн Домой Выключить/включить текст