趨向日益密集的計(jì)算能力之發(fā)展已經(jīng)增大了與熱量有關(guān)的挑戰(zhàn)。在很多系統(tǒng)中，冷卻系統(tǒng)的能力對(duì)整體性能構(gòu)成了很大的限制。標(biāo)準(zhǔn)冷卻組件 (笨重的散熱器和耗費(fèi)大量功率、充滿噪聲的風(fēng)扇、或安靜但昂貴的風(fēng)扇) 會(huì)給組件排列緊密的電子產(chǎn)品增加了尺寸限制。最大限度地提高性能、最大限度地降低冷卻要求并確保電子產(chǎn)品正常工作的惟一方法是在系統(tǒng)各處采用準(zhǔn)確、精密和全面的溫度監(jiān)視。

考慮到這一點(diǎn)，凌力爾特公司開(kāi)發(fā)了高度準(zhǔn)確的溫度監(jiān)視器系列，該系列產(chǎn)品可以非常容易地放置在系統(tǒng)各處。這個(gè)系列包括：

LTC®2997 可準(zhǔn)確測(cè)量其自身的溫度或一個(gè)外部二極管的溫度。

LTC2996 增加了監(jiān)視功能，它將所測(cè)得的溫度與一個(gè)高溫或低溫門(mén)限進(jìn)行比較，通過(guò)開(kāi)漏報(bào)警輸出，就任何溫度過(guò)高情況發(fā)出通知。

LTC2995 整合了 LTC2996 和一個(gè)雙路電源電壓監(jiān)視器，能測(cè)量溫度、將溫度與可配置門(mén)限進(jìn)行比較，并監(jiān)察兩個(gè)電源電壓。

LTC2997 是一款纖巧的高準(zhǔn)確度溫度檢測(cè)器

LTC2997 采用 2mm x 3mm 6 引腳 DFN 封裝，非常適合測(cè)量 FPGA 或微處理器的溫度，如圖 1 所示。

圖 1：遠(yuǎn)端 CPU 溫度檢測(cè)器

為此，LTC2997 向 FPGA 或微處理器的溫度監(jiān)視二極管發(fā)送測(cè)量電流，并在其 VPTAT 輸出上產(chǎn)生與二極管溫度成比例的電壓。LTC2997 還在 VREF 輸出提供一個(gè) 1.8V 的基準(zhǔn)電壓，該基準(zhǔn)電壓可用作 FPGA 或微處理器中內(nèi)置 ADC 的基準(zhǔn)電壓。對(duì)于這種采用外部檢測(cè)器組件的配置，在 0°C 至 100°C 的溫度范圍內(nèi)，其測(cè)量誤差保證為 ±1°C，在 -40°C 至 125°C 的溫度范圍內(nèi)保證為 ±1.5°C。典型溫度測(cè)量誤差會(huì)是小得多的，如圖 2 所示。

圖 2：溫度誤差隨溫度的變化 (LTC2997 與遠(yuǎn)端二極管的溫度相同)

ERROR：誤差

通過(guò)將 D+ 引腳連接到 VCC，就可將 LTC2997 配置為使用其內(nèi)部溫度檢測(cè)器。VPTAT 電壓有一個(gè) 4mV/K 的斜坡，每 3.5ms 更新一次。

工作原則

LTC2997 在多個(gè)測(cè)試電流上測(cè)量二極管電壓，并用該測(cè)量值消除任何受工藝影響的誤差和串聯(lián)電阻誤差，因而實(shí)現(xiàn)了令人贊嘆的準(zhǔn)確度。

從二極管方程中可以解出 T，其中 T 是開(kāi)氏溫度，IS 是工藝影響因數(shù)，量級(jí)為 10-13A，η 是二極管理想性因數(shù)，k 是波爾茲曼常數(shù) (Boltzmann constant)，q 是電子電荷：

從這個(gè)方程看出，溫度和電壓之間是有聯(lián)系的，其聯(lián)系取決于受工藝影響的變量 IS。在兩個(gè)不同的電流上測(cè)量同一個(gè)二極管 (IS 值相同)，產(chǎn)生一個(gè)與 IS 無(wú)關(guān)的表達(dá)式。自然對(duì)數(shù)項(xiàng)中的值變成了兩個(gè)電流的比值，該比值是不受工藝影響的:

與遠(yuǎn)端二極管串聯(lián)的電阻提高了在每個(gè)測(cè)試電流上所測(cè)得的電壓，因此導(dǎo)致了正的溫度誤差。復(fù)合電壓等于：

其中 RS 是串聯(lián)電阻。

LTC2997 通過(guò)減去一個(gè)消除電壓 (參見(jiàn)圖 3a)，從檢測(cè)器信號(hào)中去掉了這個(gè)誤差項(xiàng)。電阻提取電路用一個(gè)額外的測(cè)量電流 (I3) 來(lái)確定測(cè)量通路中的串聯(lián)電阻。一旦確定了正確的電阻值，VCANCEL 就等于 VERROR?，F(xiàn)在，由于串聯(lián)電阻和檢測(cè)器溫度可以利用電流 I1 和 I2 確定，所以溫度至電壓轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)就免除了誤差。

高達(dá) 1k 的串聯(lián)電阻一般引起低于 1°C 的溫度誤差，如圖 3b 所示，這使 LTC2997 成為讀出與溫度管理系統(tǒng)相距幾米遠(yuǎn)的二極管檢測(cè)器讀數(shù)之理想器件。確實(shí)，最長(zhǎng)距離更加受制于線路電容而不是線路電阻。大于 1nF 的電容會(huì)在各種不同的檢測(cè)點(diǎn)上影響檢測(cè)器電壓的穩(wěn)定性，因此引入了額外的溫度讀數(shù)誤差。例如，一條 10m 長(zhǎng)的 CAT 6 電纜具有大約 500pF 的電容。