MAX16031/MAX16032系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器支持外部連接成二極管的晶體管來(lái)檢測(cè)遠(yuǎn)端溫度。二極管連接的晶體管具有與溫度相關(guān)的特性，可以使用簡(jiǎn)單的過(guò)程進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)晶體管的類型，這些特性略有不同;因此，在MAX16031/MAX16032產(chǎn)生精確的溫度讀數(shù)之前，需要進(jìn)行校準(zhǔn)過(guò)程。

MAX16031/MAX16032 EEPROM可配置系統(tǒng)監(jiān)測(cè)器設(shè)計(jì)用于監(jiān)測(cè)復(fù)雜系統(tǒng)中的電壓、溫度和電流。這些EEPROM可配置器件在選擇工作范圍方面具有極大的靈活性;溫度、電壓和電流的上限和下限;故障輸出配置;以及能夠在設(shè)備中存儲(chǔ)這些值的操作模式。

MAX16031可監(jiān)測(cè)多達(dá)8個(gè)電壓、3個(gè)溫度（1個(gè)內(nèi)部/2個(gè)外部遠(yuǎn)端溫度二極管）和1個(gè)電流。MAX16032可監(jiān)測(cè)多達(dá)6個(gè)電壓和2個(gè)溫度（1個(gè)內(nèi)部/1個(gè)遠(yuǎn)端溫度二極管）。這些監(jiān)控參數(shù)中的每一個(gè)都被多路復(fù)用到ADC中，并寫入其各自的寄存器，該寄存器可以通過(guò)SMBus讀回?和 JTAG 接口。

EEPROM中外部溫度傳感器的校準(zhǔn)參數(shù)必須由客戶設(shè)置，因?yàn)樗鼈內(nèi)Q于應(yīng)用電路中使用的二極管類型。本應(yīng)用筆記提供了校準(zhǔn)外部溫度傳感器的步驟。本文簡(jiǎn)要介紹了一種用于測(cè)量溫度的通用雙電流方法，然后介紹了MAX16031/MAX16032采用的雙電流方案。還提供了使用二極管連接的2N3904晶體管作為示例的特定校準(zhǔn)程序。

溫度傳感評(píng)論

所有半導(dǎo)體器件都表現(xiàn)出溫度依賴性。特別令人感興趣的是正向偏置PN結(jié)的IV曲線，它在很大程度上取決于溫度。以下二極管方程模擬了這種行為：

其中T是以開(kāi)爾文為單位測(cè)量的溫度，n是二極管理想因子，k是玻爾茲曼常數(shù)（1.38e-23），q是電子的電荷（1.6e-19），V是是基極-發(fā)射極電壓，IS是反向飽和電流，I是二極管電流。

一種簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確的溫度檢測(cè)方法是強(qiáng)制兩個(gè)不同的電流通過(guò)二極管，并獲取每個(gè)電流的基極發(fā)射極電壓之間的電壓差。這消除了對(duì) I 的依賴S并使基極-發(fā)射極電壓差與溫度之間的關(guān)系相當(dāng)線性。下面的等式顯示了它如何工作在兩個(gè)電流，IH和我L.

其中 ΔV是是兩個(gè)電流下基極-發(fā)射極電壓之差，IH是更高的強(qiáng)制電流，IL是較低的強(qiáng)制電流。其他參數(shù)與之前相同。求解 T 并轉(zhuǎn)換為攝氏度可得到以下結(jié)果：

該方程表明溫度與ΔV成正比是由物理常數(shù)、二極管理想因子和兩個(gè)檢測(cè)電流之比決定的比率。

MAX16031/MAX16032溫度檢測(cè)

MAX16031/MAX16032采用上一節(jié)討論的雙電流技術(shù)測(cè)量外部溫度二極管的溫度。縮放和轉(zhuǎn)換 ΔV 后是對(duì)于數(shù)字代碼，器件減去表示 -273.15 度偏移的固定代碼。結(jié)果數(shù)字是以攝氏度為單位的溫度，分辨率為 0.5°。

溫度檢測(cè)電路需要校準(zhǔn)以補(bǔ)償不同的二極管理想系數(shù)。MAX16031/MAX16032中的每個(gè)外部溫度傳感器都需要兩個(gè)校準(zhǔn)值：增益和失調(diào)。

存儲(chǔ)在 r19h[7：2]（傳感器 1）和 r4Fh[5：0]（傳感器 2）中的增益值控制 IH當(dāng)前（IL電流固定在 6μA）。表1顯示了每個(gè)增益寄存器位的位權(quán)重。例如，值 110000b 對(duì)應(yīng)于 IH84μA。

位于r1Bh[7：5]（傳感器1）和r4Dh[6：4]（傳感器2）中的失調(diào)值被添加到溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果中，以補(bǔ)償失調(diào)誤差。表 2 顯示了可能的偏移值。

使用MAX16031評(píng)估板（EV kit）時(shí)，軟件可通過(guò)圖1所示的溫度設(shè)置對(duì)話框方便地訪問(wèn)每個(gè)校準(zhǔn)寄存器。在“電流和溫度”選項(xiàng)卡（如圖 2 所示）中，單擊藍(lán)色的外部溫度 1 或外部溫度 2 鏈接以訪問(wèn)每個(gè)溫度監(jiān)控通道的設(shè)置對(duì)話框。

圖1.“溫度設(shè)置”對(duì)話框。

圖2.“電流”和“溫度”選項(xiàng)卡。

在校準(zhǔn)過(guò)程中以及正常運(yùn)行期間，啟用內(nèi)置數(shù)字溫度傳感器濾波器非常有幫助。在評(píng)估板軟件中，從“其他”選項(xiàng)卡中的溫度檢測(cè)濾波器時(shí)間常數(shù)下拉列表中選擇中心頻率。這與表3中描述的寄存器r5Bh[6：4]相對(duì)應(yīng)。

校準(zhǔn)程序

為了校準(zhǔn)MAX16031/MAX16032的溫度傳感器電路，需要在兩種不同的溫度下獲取數(shù)據(jù)。溫度應(yīng)相隔很遠(yuǎn)，以獲得最佳效果。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，第一個(gè)溫度可以是+25°C。 為了獲得更好的精度，第二個(gè)溫度應(yīng)高于室溫而不是更低;一個(gè)良好的值是+85°C。 為獲得最佳精度，應(yīng)在-40°C和+85°C下獲取數(shù)據(jù)。 下面的MAX16031示例獲取+25°C和+85°C的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，并在二極管連接配置中使用Fairchild 2N3904晶體管——集電極和基極短路在一起。

為獲得最佳結(jié)果，被校準(zhǔn)的傳感器應(yīng)浸入溫控浴中的非導(dǎo)電流體中。該示例使用氟惰性?FC-77，盡管礦物油等其他液體也可能起作用。如果沒(méi)有此類設(shè)備，如果將傳感器連接到具有大熱質(zhì)量的金屬物體上，則市售烤面包機(jī)烤箱可能就足夠了，這會(huì)增加校準(zhǔn)期間的溫度穩(wěn)定性。使用與傳感器有良好熱耦合的精確熱電偶來(lái)測(cè)量溫度。

請(qǐng)按下列步驟收集校準(zhǔn)數(shù)據(jù)：

確保偏移寄存器設(shè)置為零。

將溫度設(shè)置為低值（在本例中為 +25°C），留出足夠的時(shí)間進(jìn)行穩(wěn)定。

將增益寄存器設(shè)置為 80μA。

記錄MAX16031返回的數(shù)字值。

對(duì)每個(gè)可能的增益寄存器值重復(fù)步驟4。

將溫度設(shè)置為高值（在本例中為+85°C），留出足夠的時(shí)間進(jìn)行穩(wěn)定。

重復(fù)步驟 3、4 和 5。

收集數(shù)據(jù)后，應(yīng)執(zhí)行幾個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)算。對(duì)于從MAX16031收集的每個(gè)溫度，計(jì)算誤差值：

T犯 錯(cuò)= TMAX16031- 噸量過(guò)的

然后，計(jì)算單個(gè)增益值的每個(gè)誤差值之間的差值：

Δ = TERR_85- 噸ERR_25

表4顯示了示例校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。增益注冊(cè)碼和增益值（μA）列將增益寄存器設(shè)置顯示為十六進(jìn)制碼和等效電流源值。這TMAX16031（°C）列顯示了從MAX16031溫度轉(zhuǎn)換結(jié)果寄存器獲得的在低溫（+25°C）和高溫（+85°C）下每種增益設(shè)置的讀數(shù)。這T犯 錯(cuò)（°C）列列出了MAX16031記錄的溫度與實(shí)際測(cè)量溫度之間的誤差（差）。Δ （°C） 列列出了高溫和低溫下記錄的誤差值之間的差異。

下一個(gè)任務(wù)是找到增益和失調(diào)校準(zhǔn)參數(shù)。檢查 Δ （°C） 列并找到值最接近零的單元格。在這種情況下，增益設(shè)置為 87 和 87.25 的兩行包含零。這對(duì)應(yīng)于零斜率，這意味著增益誤差可以忽略不計(jì)。接下來(lái)，檢查T犯 錯(cuò)（°C）這些行的值，然后選擇包含可使用偏移寄存器減去的誤差值的行。在該示例中，選擇偏移誤差為 2 的行，以便偏移寄存器值 '001' 可以將其抵消。

從失調(diào)和增益寄存器獲得的值現(xiàn)在可以加載到應(yīng)用電路中使用的MAX16031監(jiān)視器的EEPROM配置寄存器中。每次都可以使用相同的值，從而產(chǎn)生合理的精度。

為了提高精度，可以在電路板測(cè)試時(shí)為每個(gè)單元設(shè)置增益參數(shù)。在設(shè)備附近放置一個(gè)精確的熱電偶并測(cè)量溫度。調(diào)整增益寄存器內(nèi)容，直到MAX16031溫度與測(cè)量溫度匹配。

審核編輯：郭婷