智能温度传感器可靠性及安全性设计

admin

传统的A/D转换器大多采用积分式或逐次比较式转换技术，其噪声容限低，抵制混叠噪声及量化噪声的能力比较差。新型智能温度传感器（例如：TMP03/04，LM74、LM83）普遍采用了高性能的∑-△式A/D转换器，它能以很高的采样速率和很低的采样分辨力将模拟信号转换成数字信号，再利用过采样，噪声整形和数字滤波技术，来提高有效分辨力，∑-△式A/D转换器不仅能滤除量化噪声，而且对外围元件的精度要求低；由于采用了数字反馈方式，因此比较器的失调电压及零点漂移都不会影响温度的转换精度。这种智能温度传感器兼有抵制串模干扰能力强，分辨力高，线性度好成本低等优点。
为了避免在温控系统受到噪声干扰时产生误动作，在AD7416/7417、LM75/76、MXA6625/6626等智能温度传感器的内部，都设置了一个可编程的“故障排队（FAULT QUEUE）”计数器，专用于设定允许被测温度值超过上、下限的次数。仅当被测温度连续超过上限或低于下限的次数，专用于设定允许被测温度超过上、下限的次数达到或超过所设定的次数N（N=1~4）时，才能触发中断端。若故障次数不满足上述条件或故障不是连续发生的，故障计数器就复位而不会触发中断端。若故障次数不满足上述条件或故障不是连续发生的，故障计数器就复位而不会触发中断端。这意味着假定N=3时，那么偶然受到一次或两次噪声干扰，都还会影响温控系统的正常工作。
LM76型智能温度传感器增加了温度窗口比较器，非常适合设计一个符合ACPI规范的温控系统。这种系统具有完善的过热保护功能，可用来监控笔记本电脑和服务器中CPU及主电路的温度。微处理器最高可承受的工作温度规定为IH台式计算机一般为75度，高档笔记本电脑的专用CPU可达100度。一旦CPU或主电路的温度超出所设定的上、下限时，INT端立即使主机产生中断，再通过电源控制器发出信号，迅速将主电源判断，起到保护作用。此外，当温度超过CPU的极限温度时，严重超温报警输出端也能直接关断主电源。并且该端还可通过独立的硬件关断电路来切断主电源，以防主电源控制失灵。上述二重安全性保护措施已成为国际上设计温控系统的新观念。
为防止因人体静电放电(ESD)而损坏芯片。一些智能温度传感器还增加了ESD保护电路，一般可承受1000V~4000V的静电放电电压。通常是将人体等效于由100PF电容和1.2千欧电阻串联而成的电路模型，当人体放电时，TCN75型智能温度传感器的串行接口、中断/比较器信号输出端和地址输入端均可承受1000V的静电放电电压。LM83型智能温度传感器则可承受4000V的静电放电电压。
最新开必的智能温度传感器还增加了传感器故障检测功能，能自动检测外部晶体管温度传感器的开路或短路。MAX6*还具有选择“寄生阻抗低消”模式，能抵消远程传感器引线阻抗所引起的测温误差，即使引线阻抗达到100欧，也不会影响测量精度。远程传感器引线可采用普通双绞线或者带屏蔽层的双绞线。