Los sensores de temperatura de alta precisión (±1°C) mejoran el rendimiento y la fiabilidad del sistema

La marcha hacia una potencia informática cada vez más densa ha
magnificó los desafíos asociados al calor. En muchos sistemas, el sistema de refrigeración
en muchos sistemas, las capacidades del sistema de refrigeración son una limitación importante para el conjunto
rendimiento general. Componentes de refrigeración estándar: grandes disipadores de calor
ventiladores ruidosos y que consumen mucha energía (o ventiladores caros y silenciosos) – imponer
ventiladores) – imponen límites de tamaño a la electrónica muy compacta
electrónica muy compacta. La única manera de optimizar el rendimiento
rendimiento, minimizar las necesidades de refrigeración y garantizar la
y garantizar que la salud de la electrónica es
con un control preciso, exacto y completo de la
control de la temperatura en todo el sistema

Teniendo esto en cuenta, Linear Technology ha desarrollado una familia de
monitores de temperatura muy precisos que pueden distribuirse fácilmente por todo el sistema
sistema. Incluido en esta familia :

  • El LTC2997 mide con precisión su propia temperatura o la de un diodo externo
    temperatura de un diodo externo.
  • El LTC2996 añade la funcionalidad de monitorización comparando la temperatura medida
    temperatura medida con un umbral de temperatura alto y bajo y
    comunicando cualquier exceso de temperatura mediante salidas de aviso de drenaje abierto.
  • El LTC2995 combina el LTC2996 con un monitor de tensión de alimentación doble
    el LTC2995 combina el LTC2996 con un monitor de tensión de alimentación doble, lo que le permite medir la temperatura, compararla con umbrales configurables y supervisar
    umbrales, y para controlar dos tensiones de alimentación.

El LTC2997, en un encapsulado DFN de 6 patillas de 2 mm × 3 mm, es ideal para medir el
temperatura de una FPGA o un microprocesador, como se muestra en la Figura 1.

Figura 1: Sensor de temperatura del microprocesador remoto.

Para ello, el LTC2997 envía corrientes de medición al diodo de control de la temperatura
diodo de control de temperatura de la FPGA o del microprocesador y genera una tensión proporcional
a la temperatura del diodo en su VPTAT de salida. El LTC2997 también proporciona un
1.tensión de referencia en el VREF salida, que puede utilizarse como tensión de referencia
para el ADC integrado en la FPGA o el microprocesador. El error de medición
en esta configuración con un elemento sensor externo es garantizado con un margen de ±1°C sobre el
rango de temperatura de 0°C a 100°C y ±1,5°C de -40°C a 125°C;
típico el error de medición de la temperatura es mucho mejor, como se muestra en la figura 2

Figura 2: Error de temperatura en función de la temperatura (LTC2997 a la misma temperatura que el diodo remoto).

Coloca el D+ del husillo a VCC configura el LTC2997 para que utilice su propio sensor de temperatura interno
sensor. La VPTAT la tensión tiene una pendiente de 4mV/K y se actualiza cada 3,5 ms

El LTC2997 consigue una precisión impresionante al medir la tensión del diodo
a múltiples corrientes de prueba y utilizando las mediciones para eliminar cualquier proceso
error dependiente del proceso y error de la resistencia en serie.

La ecuación del diodo puede resolverse para T, donde T es la temperatura en Kelvin,
IS es un factor dependiente del proceso del orden del 10-13A, η es el factor de idealidad del diodo
factor, k es la constante de Boltzmann y q es la carga del electrón:

Ecuación 1

Esta ecuación presenta una relación entre la temperatura y la tensión, en función de
la variable I en función del procesoS. Midiendo el mismo diodo (con la misma
valor IS) a dos corrientes diferentes da una expresión que es independiente de IS. El valor del logaritmo natural
se convierte en la relación de las dos corrientes,
que es independiente del proceso:

Ecuación 2

La resistencia en serie con el diodo remoto
provoca un error de temperatura positivo por
aumentando la tensión medida en cada
corriente de prueba. La tensión compuesta es igual a :

Lee:  Importancia de las antenas de microondas en el sistema de comunicación
Ecuación 3

donde RS es la resistencia en serie.

El LTC2997 elimina este término de error
de la señal del sensor restando
una tensión de anulación (véase la figura 3a).
Un circuito de extracción de resistencias utiliza un
corriente de medición (I3)
para determinar la resistencia en serie en el
la ruta de medición. Una vez que se ha corregido
el valor de la resistencia se determina
VCANCELAR equivale a VERROR. Ahora la temperatura
a la entrada del convertidor de tensión
está libre de errores debido a la resistencia en serie y la temperatura del sensor puede ser
se determinará mediante las corrientes I1 y yo2

Figura 3. Anulación de la resistencia en serie.

Una resistencia en serie de hasta 1k suele provocar menos de 1°C de temperatura
menos de 1°C de error de temperatura, como se muestra en la figura 3b
figura 3b, haciendo que el LTC2997
el dispositivo ideal para la lectura de sensores de diodos
sensores que están a varios metros de distancia del
sistema de gestión de la temperatura. Esto se debe a que el
la distancia máxima está más limitada por la línea
por la capacitancia de la línea y no por la resistencia de la línea

Las capacitancias superiores a 1nF comienzan a
para influir en el ajuste de la tensión del sensor en los distintos
las diferentes corrientes sensoriales y por tanto
introducir errores adicionales en la lectura de la temperatura
errores de lectura de la temperatura. Por ejemplo, un cable CAT 6 de 10 m de longitud
tiene una capacidad de aproximadamente 500pF

A diferencia de muchos sensores de diodos remotos, el
El LTC2997 sigue con precisión la rápida evolución de
rápido gracias a su corto tiempo de actualización
tiempo de actualización (3,5 ms) y su robusta temperatura
algoritmo de medición de la temperatura que es robusto a la temperatura
variaciones de temperatura, incluso durante un intervalo de medición
intervalo de medición. La figura 4 muestra
la respuesta al paso del sensor interno del LTC2997
sensor interno del LTC2997 cuando todo el dispositivo
se sumerge en agua hirviendo inmediatamente
después de dejarlo en agua helada.

Figura 4: Respuesta al paso térmico del sensor interno LTC2997.

El LTC2997 tiene muchas ventajas sobre sus homólogos digitales cuando
homólogos digitales cuando se aplican en el control de la temperatura
bucles de control de la temperatura. Su rápido tiempo de respuesta
tiempo de respuesta y temperatura de salida analógica
elimina gran parte de la complejidad requerida por la tecnología digital
que requieren los sistemas digitales. Por ejemplo, la figura 5
muestra el LTC2997 en un calentador que es
regula a 75°C. En esta aplicación, la tensión de referencia se utiliza para generar, mediante un divisor resistivo, una tensión objetivo
mediante un divisor resistivo – una tensión objetivo
de 1,392V (= [75 + 273.15]K – 4mV/K).

Figura 5. Controlador analógico PWM del calentador a 75°C.

El primer amplificador de carril de micropotencia,
el LTC6079, integra la diferencia
entre el VPTAT salida de la
LTC2997 y la tensión objetivo. La señal de error integrada de
la señal de error integrada se convierte en
una señal modulada en anchura de pulso por el oscilador PWM, que a su vez controla el
El oscilador PWM, que a su vez controla
el interruptor PMOS, controlando así la corriente
corriente a través de la resistencia de calentamiento.

El LTC2997 también puede utilizarse para construir
un termómetro Celsius (Figura 6), un
Termómetro Fahrenheit (Figura 7), un termopar
termómetro de unión fría
termómetro de unión fría (Figura 8), o en innumerables
otras aplicaciones en las que es necesario medir la temperatura de forma precisa y rápida
se necesitan mediciones de temperatura precisas y rápidas.

Lee:  El convertidor mono-IC funciona en modo Buck y Boost para proporcionar una salida que esté dentro del rango de tensión de entrada

Figura 6. Termómetro Celsius.

Figura 7. Termómetro Fahrenheit.

Figura 8. Termómetro de termopar con compensación de la unión fría.

El LTC2996 añade entradas de umbral
VTH y VTL al LTC2997 y compara continuamente
compara VPTAT a estos umbrales
para detectar condiciones de sobretemperatura (OT) o subtemperatura (UT)
(UT) CONDICIONES. La entrada
puede ajustarse cómodamente mediante divisores resistivos desde el
divisores resistivos de la tensión de referencia integrada
los umbrales de entrada pueden ajustarse cómodamente mediante divisores resistivos a partir de la tensión de referencia incorporada, como se muestra en la figura 9.

Figura 9. Monitor de temperatura remoto con umbrales de sobretemperatura y subtemperatura.

Si la temperatura del diodo remoto
en la figura 9 se eleva por encima de los 70°C, el
VPTAT la tensión supera el umbral de alta temperatura
umbral de alta temperatura en VTH. El LTC2996 detecta esta
condición de sobrecalentamiento y avisa al
sistema de control de la temperatura tirando del
Pin OT bajo. Del mismo modo, una temperatura
la caída por debajo de -20°C se comunica a través del pin UT
a través de la clavija UT. Ten en cuenta que el LTC2996 tira
las salidas de aviso de drenaje abierto sólo si el
la temperatura supera el umbral correspondiente
umbral correspondiente para cinco intervalos
intervalos de actualización de 3,5 ms cada uno. La clavija OT y el
El pin UT tiene resistencias internas bajas de 400k de pull-up
en VCC-sin resistencia externa
son necesarios en muchas aplicaciones

El LTC2996 puede utilizarse para implementar
un controlador bang-bang, que mantiene la
temperatura de un dispositivo sensible (por ejemplo, una batería) dentro de un determinado
(por ejemplo, una batería) dentro de un determinado rango de temperatura deseable, como se muestra en la figura 10
rango de temperatura deseable, como se muestra en la figura 10.

Figura 10. El controlador Bang-bang mantiene la temperatura entre 0°C y 100°C.

En esta aplicación, el umbral de subtemperatura
se ajusta a 100°C, mientras que el umbral de entrada
el umbral de sobretemperatura de entrada
el umbral de entrada está ajustado a 0°C. Esta disposición, aparentemente al revés
esta disposición aparentemente invertida está relacionada con el hecho de que
que OT y UT son arrastrados hacia abajo cuando un
se supera el umbral. Por tanto, en esta configuración, tanto UT como OT tiran hacia abajo de la
puertas de los transistores NMOS mientras la temperatura se mantiene dentro del umbral
la temperatura se mantiene dentro del
rango deseado (por encima de la sobretemperatura y por debajo de la
por debajo de la temperatura inferior), y la resistencia de calentamiento
la resistencia de calentamiento y el ventilador de refrigeración están apagados
de la que no se puede salir. Si la temperatura supera
100°C, la salida de drenaje abierto Subtemperatura
salida UT se libera en estado alto y el ventilador
se enciende. Del mismo modo, una temperatura
por debajo de 0°C enciende el calentador.

En el contexto de las baterías, el LTC2996
también puede utilizarse para controlar la temperatura
de una gran batería formada por
de varias células diferentes. Un dañado,
una célula en cortocircuito o desgastada suele calentarse
y puede, en el peor de los casos, incendiarse.
El LTC2996 controla la temperatura
temperatura de cada célula individualmente con un mínimo de
cableado adicional mínimo, como se muestra en la figura 11.

Figura 11. Control de la temperatura de las celdas en una pila de baterías.

De hecho, si las células están conectadas en serie
(pila de baterías), sólo tres
líneas en VCCgND y una salida de alarma – son necesarios para
necesario para controlar si la temperatura de cualquier
de cualquier célula deja la deseada
rango de funcionamiento deseado. Si las células están conectadas
en paralelo, y una batería con un terminal
tensión entre 2,25V y 5,5V (por ejemplo, de iones de litio), incluso un
Si las celdas están conectadas en paralelo y se controla una batería con una tensión en los bornes de entre 2,25 V y 5,5 V (por ejemplo, de iones de litio), incluso una línea adicional
línea adicional – la salida de advertencia – es suficiente para controlar
para controlar la temperatura de cada célula

Lee:  Diferencia entre el sistema de control de bucle abierto y de bucle cerrado

Además del control de la temperatura,
casi todos los sistemas electrónicos
requiere la supervisión de la tensión de varias fuentes de alimentación.
Para satisfacer esta necesidad, el LTC2995
combina el LTC2996 con un supervisor de tensión doble
supervisor de doble tensión, que controla dos líneas de alimentación
para condiciones de sobretensión y subtensión
como se muestra en la figura 12.

Figura 12. Fuente de alimentación doble OV/UV ±10% y controlador de temperatura remoto OT/OT 75°C/125°C.

El LTC2995 añade dos altas adicionales
y entradas de baja tensión por canal,
que se comparan continuamente con un
referencia interna de 500mV. En cuanto el
la tensión en VH1 o VH2 es inferior a
500mV, el LTC2995 señala una condición de baja tensión
condición de baja tensión tirando del pin de salida UV
pin de salida. Del mismo modo, una condición de sobretensión
se señala tirando del pin OV a bajo
si LV1 o LV2 superan los 500mV.

Para evitar reinicios molestos debido al ruido
en las tensiones de alimentación controladas, el
El filtro de paso bajo del LTC2995 asegura que la salida del comparador esté integrada
antes de afirmar UV u OV. Cualquier
transitoria en la entrada del comparador
debe ser de suficiente magnitud y duración
duración antes de que se dispare el comparador
la lógica de salida. Además, el
El LTC2995 tiene un tiempo de retardo ajustable
(tUOTO) que mantiene afirmados UV y OV
después de eliminar los defectos. Este retraso
minimiza el efecto del ruido de entrada con
una frecuencia superior a 1/tUOTO. El tiempo de espera
(tUOTO) se puede ajustar conectando
un condensador, CTMRentre el
La clavija TMR y la tierra para acomodar un
una variedad de aplicaciones.

El LTC2995 incluye funciones de medición y
y funciones de supervisión que
ofrecen más flexibilidad que el LTC2997
y LTC2996. Mientras que estos últimos dispositivos
siempre cambia al modo externo si un
diodo está conectado, lo que requiere que D+ esté conectado a
para conectarse a VDC para medir la temperatura interna
diodo, el LTC2995 proporciona un
clavija selectora de diodos (DS), lo que le permite conmutar entre el
para cambiar entre el diodo interno y un
diodo externo sobre la marcha. Si el pin DS está
se deja flotando, el LTC2995 pasa al modo «ping-pong», en el que
modo, en el que alterna la medición del diodo interno y externo
con un periodo de unos 20 ms.

Por último, el LTC2995 puede configurar sus dos
umbrales de temperatura como sobretemperatura y subtemperatura
o ambos como límites de subtemperatura
el LTC2995 puede configurarse como límite de subtemperatura mediante el pin selector de polaridad (PS).
Esta característica permite que los sistemas reaccionen en
niveles a los cambios de temperatura. Por ejemplo
por ejemplo, podrías querer recibir un aviso
si la temperatura supera los 75°C
(por ejemplo, para encender un ventilador) y una alerta si sube por encima de
125°C (para apagar el sistema, por ejemplo, para encender un ventilador) y una alerta si sube por encima de
apagar el sistema), como se muestra en la Figura 12

Nueva familia de sensores/monitores de temperatura precisos de Linear Technology
los sensores/monitores de temperatura precisos pueden utilizar un
un diodo interno o externo como sensor
y producen salidas analógicas proporcionales a la
a la temperatura medida. La familia
va desde un diminuto sensor de temperatura
a una combinación de temperatura y doble tensión
supervisor de doble tensión que puede señalar los límites de la misma
condiciones fuera de los límites. Estos dispositivos hacen que
lazos de control de temperatura fáciles de construir
bucles analógicos de control de la temperatura o controlar las temperaturas (y tensiones) con un mínimo de
tensiones) con un mínimo de complejidad.

Javired
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