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(多图) 温度传感器在笔记本电脑的应用

来源:中国元器件在线?? 2006年03月19日 ?? 收藏0

????????R0、R 分别是环境温度为T0、T(K) 绝对温度时的电阻值。B是热敏电阻的常数,B常数通常介于2500K至5000K范围内。

?????? 图3为典型负温度系数热敏电阻的应用电路。利用笔记本电脑嵌入式微控制器的模数转换器 (ADC) 所读到的电压值推算出NTC的电阻值,因而推算出环境温度。利用负温度系数热敏电阻测量温度时误差很大,误差来源包括NTC本身的误差、提升电阻的误差、偏压电源 (VCC) 的误差、ADC的误差及测量噪声所造成的误差。从成本考虑,如果只考虑负温度系数热敏电阻本身的价格,这是一个廉价的解决方案。但若把偏压电路和额外的ADC成本一并考虑进去,成本可能增加。

负温度系数热敏电阻在笔记本电脑的应用图示


?????? 集成温度传感器



??????

集成温度传感器是目前笔记本电脑普遍采用的温度传感器,具有精确度高、响应速度快、体积小、功耗低、软件界面控制方便等优点。图4为典型集成温度传感器框图。温度检测的主要机制为集成温度传感器内部的电流源和ADC,集成温度传感器的工作原理是利用半导

体PN结正向压降在不同的温度下具有不同导通压降的特性进行温度测量的。由半导体PN结伏-安特性曲线:?
?

半导体PN结伏-安特性曲线

集成温度传感器框图

点击看原图


?????? ID:二极管的正向电流,IS:二极管的反向饱和电流,VD:二极管的正向压降。

?????? n:二极管的理想因素(一般约为1),k:波尔兹曼常数 (1.38×10-23?joules/K)。

?????? T:绝对温度K,q:一个电子的电荷 (1.6×10-19?C)

?????? 因为计算公式,因此我们可以将式 (2) 简化为

计算公式


?????? 集成温度传感器内部的电流源会送出二个不同的电流,ADC在不同电流时读出不同的二极管正向压降。也就是当电流源送出高电流IDH时,ADC读数VDH。IDH和VDH的关系式为

计算公式

?????? 当电流源送出低电流IDL时,ADC读数VDL。IDL和VDL的关系式为

计算公式

?????? 将 (4) 式除以 (5) 式,可得到

计算公式

?????? 将 (6) 式二边取对数并作整理,我们可以得到

计算公式

?????? 由于n、k和q为常数,而IDH和IDL由温度传感器内部产生,因此由VDH和VDL的变化量我们就可以测出温度。

?????? 远程二极管测量回路杂散电阻的影响

??????
实际应用中,用于远程温度检测的二极管位于CPU或图形处理芯片内部,二极管内阻及印刷电路板的寄生电阻会影响远程温度测量的准确度。假设远程二极管测量回路的等效寄生电阻为RP,当电流源送出高电流IDH时,ADC实际读到的电压VADC_H为:

计算公式

?????? 当电流源送出低电流IDL时,ADC实际读到的电压VADC_L为

计算公式

?????? 将 (8) 式和 (9) 式代入 (7) 式,我们可得到

计算公式

点击看原图

?????? 由 (11) 式所得到的结果,当 (IDH?– IDL)?RP?愈大时,温度检测误差愈大。在此,我们以MAX6642为例,k、q、n由CPU内部温度检测二极管决定,n ≈ 1.0080,由MAX6642的规格书可知:IDH?=100uA、IDL?=10uA,将这些参数代入 (11) 式,可得:

计算公式


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温度? 传感器? 笔记本?

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