一种精密集成温度传感器及其应用

 1引言
  
    MAX6610/6611是美信公司2002年推出的一款新型模拟温度传感器。该传感器内部集成了精密的参考电压源（VREF=4.096V /MAX6611，VREF=2.560V/MAX6610），其温度系数小，典型值为10ppm/℃；工作电压范围 4.5V～5.5V（MAX6611）、3.0V～5.5V（MAX6610）；静态电流小，典型值为150μA，并且自效应小，且有省电关闭控制，在关闭状态时耗电典型值为0.2μA；测温范围-40℃～+125℃；测温精度与测温范围有关：25℃时±1.2℃，-10℃～+55℃ 时±2.4℃，-20℃～+85℃时±3.7℃（保证在4σ范围内）；灵敏度16mV/℃；非线性误差1℃。
  
    由于该传感器具有上述特点，适用于系统的温度监控、温度补偿、通风系统、家用电器等领域。
  
    2典型应用电路及温度特性
  
    MAX6611为6管脚SOT-23封装，如图1所示。管脚功能为：脚1（VCC）电源正端，接0.1μF旁路电容；脚2、脚6（GND）电源负端，接地；脚3（）关闭控制端，低电平（≤0.5V）有效，高电平（≥0.5V）时正常工作，不用时接VCC；脚4（TEMP）输出与温度成正比的模拟电压；脚5（REF）为4.096V基准电压输出端，其驱动电流可达1mA，接1nF～1μF的旁路电容式中U0?D?D0℃时的输出电压，S?D?D传感器的灵敏度，TDD测量温度。

    MAX6611输出电压UTEMP与测量温度T的关系为：UTEMP=U0+S?T；
  
    对应芯片的灵敏席分别为：S=10mV/℃（MAX6610）；S=16mV/℃（MAX6611）。
  
    该芯片输出电压UTEMP与温度T的关系如图3。
 
    

    在MAX6611的典型应用电路中（图2），它是由MAX6611及微控制器μC组成，μC芯片内带有ADC，将MAX6611输出的模拟电压转换为相应的数字电压，TEMP端直接接μC的ADC IN接口，并将MAX6611的REF端输出的4.096V基准电压输入μC的REF IN端，提供 ADC所需的基准电压。分辨率的高低与ADC的位数有关，若采用8位ADC，分辨率可达1℃，采用10位时分辨率则为0.25℃。
  
    3MAX6611在镍镉电池快速充电器中的应用
  
    由MAX6611型温度传感器IC1、电压比较器IC2、和LM317型三端可调集成稳压器构成的镍镉电池快速充电器，电路如图4所示。该电路对 3V～4.5V的镍镉电池组进行快速、安全地充电。通常认为，当被充电电池的温度升高5℃时就充到额定容量的80％；此时充电器就改用40mA的小电流继续给电池充电，这种自动切换方式不仅能节省充电时间，还不会造成过充电现象。
  
    （1）温度传感器MAX6611的4管脚（TEMP）输出与温度成正比的电压信号，与比较器的反相端相连接，MAX6611的5管脚（REF）输出的基准电压经100kΩ电位器分压后与比较器的同相端相连，UTEMP=1.2V+S?T。

    （2）三端稳压集成电路LM317引脚见图4，该芯片的特性为：由Vin端给它提供工作电压以后，便可以保持其+Vout端（2脚）比ADJ端（1脚）的电压高1.25V。因此，只需用极小的电流来调整ADJ端的电压，便可在+Vout端得到比较大的电流输出，并且电压比ADJ端高出恒定的 1.25V。
  
    （3）电压比较器IC2，两路电压UTEMP与U2输入比较器得到输出电压U0，其表达式为：

    图4中当电压比较器IC2输出的电压U0为高电平时，VD截止，因为LM317的Vout-ADJ端的内部基准电压E0=1.25V，所以该恒流源的输出电流

I1，所以快速充电时的总充电电流近似等于I1=1A。
  
    当温度升高时（约5℃），传感器输出电压UTEMP变大，使得电压比较器输出低电平，此时VD导通，LM317的调整端电位UADJ≈0.7V，进而使+Vout=E0+UADJ=1.25+0.7≈2V，由于R3的下端接电池的正极，因此LM317处于反向偏置状态而不工作。此时靠流经电阻R4 上的电流I2给电池充电。
  
    例如：R1=100k，RF=10M时，在室温T=25℃时，UTEMP=1.6V，调节100k电位计使U2=1.65V，
    则U0=6.65V为高电平，VD截止；
    在充电过程中温度升高（T=30℃时），UTEMP=1.68V，则U0=-1.35V为低电平，VD导通。则电路用弱电流给电池充电。
  
    参考文献 
  
    ［1］美国MAXIM公司产品资料［Z］.2003.
    ［2］沙占友，等.LM135系列精密集成温度传感器的应用［J］.仪表技术，2002，（4）.??
    ［3］关德新，冯文全.单片机外围器件实用手册?D?D电源器件分册［M］.北京航空航天大学出版社，2002.
    ［4］方佩敏.集成温度传感器MAX6611［J］.传感器世界，2003，（2）