在許多應(yīng)用中控制能源使用的需求 - 從手持設(shè)備到工業(yè)系統(tǒng)和住宅設(shè)計(jì) - 已經(jīng)產(chǎn)生了越來(lái)越多的熱傳感器。因此，今天可用的熱傳感器系列比以往任何時(shí)候都更加廣泛，這一點(diǎn)不足為奇。傳統(tǒng)的熱傳感器，如雙金屬片，熱電偶，熱敏電阻和電阻溫度器件正在通過(guò)紅外探測(cè)器和基于MEM的設(shè)備加入以提供更多選擇，因此，開(kāi)放更多潛在的應(yīng)用程序。在本文中，我們將仔細(xì)研究一些這些新發(fā)展。

板級(jí)傳感

熱傳感器最常見(jiàn)的應(yīng)用之一就是簡(jiǎn)單地跟蹤電子系統(tǒng)中的熱量。通過(guò)測(cè)量?jī)?nèi)部溫度，熱傳感器可以在需要冷卻時(shí)發(fā)出信號(hào)，從而激活風(fēng)扇或一些其他冷卻裝置，例如Peltier模塊。具有用于控制的傳感器意味著冷卻裝置不必始終打開(kāi)，這不僅降低了功率消耗，而且在風(fēng)扇的情況下，允許系統(tǒng)更安靜地操作。此外，傳感器還允許用戶創(chuàng)建更復(fù)雜的熱/電源管理方案，例如降低系統(tǒng)某些區(qū)域的電源，這些區(qū)域?qū)Ξ?dāng)前操作不是那么關(guān)鍵 - 實(shí)際上是故意創(chuàng)建受控系統(tǒng)“掉電”以節(jié)省能源。

可以通過(guò)測(cè)量系統(tǒng)中各個(gè)IC的溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)熱控制，這可以通過(guò)監(jiān)控二極管結(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)，例如微處理器的基板PNP或二極管連接的晶體管，如2N3904（NPN）型）或2N3906（PNP型）。這是有效的，因?yàn)樵谡?a href="http://www.xsypw.cn/tags/電流/" target="_blank">電流值較低時(shí)，結(jié)溫的變化會(huì)產(chǎn)生結(jié)正向電壓的相應(yīng)變化。

有幾種現(xiàn)成的IC設(shè)計(jì)用于通過(guò)結(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)進(jìn)行溫度傳感;最近的一個(gè)例子是恩智浦的SA56004X（圖1）。該器件是一款兼容SMBus的11位遠(yuǎn)程/本地?cái)?shù)字溫度傳感器，提供一個(gè)監(jiān)控遠(yuǎn)端二極管的通道，精度為±1°C，并可在芯片上本地測(cè)量溫度。

圖1：恩智浦SA56004X遠(yuǎn)程/本地?cái)?shù)字溫度傳感器可接受來(lái)自二極管結(jié)的輸入，以確定IC的溫度，允許系統(tǒng)以多種方式作出反應(yīng)來(lái)控制溫度（由恩智浦提供）。

SA56004X用戶可以編程低溫和超溫限制和閾值，以提供指示何時(shí)出現(xiàn)片上或遠(yuǎn)程溫度的輸出。達(dá)到限制值時(shí)，將產(chǎn)生可用作系統(tǒng)中斷或SMBus警報(bào)的警報(bào)輸出。當(dāng)片上或遠(yuǎn)程溫度測(cè)量值超過(guò)編程的T_CRIT閾值寄存器值時(shí)，閾值輸出T_CRIT被激活。此輸出可用于激活冷卻風(fēng)扇，發(fā)送警告或觸發(fā)系統(tǒng)關(guān)閉。為進(jìn)一步提高系統(tǒng)可靠性，SA56004X采用SMBus超時(shí)協(xié)議。

SA56004X采用SO8，TSSOP8和HVSON8封裝，具有8個(gè)工廠編程器件地址選項(xiàng)，與LM86，MAX6657/8和ADM1032引腳兼容。

新型器件此類應(yīng)用也值得考慮，因?yàn)樗梢詾橄到y(tǒng)設(shè)計(jì)提供更多機(jī)會(huì)，是德州儀器公司的TMP006紅外熱電堆傳感器。該器件采用1.6 x 1.6 mm小型晶圓/芯片級(jí)封裝（WCSP）封裝，可以測(cè)量物體的溫度，無(wú)需與其接觸。這種基于MEMS的傳感器使用熱電堆來(lái)吸收被測(cè)物體發(fā)出的紅外能量：熱電堆電壓的變化與物體的溫度相對(duì)應(yīng)（圖2）。

圖2：采用基于MEMS的熱電堆遠(yuǎn)程感應(yīng)溫度的1.6 x 1.6 mm TI TMP006為設(shè)計(jì)人員帶來(lái)了新機(jī)遇（德州儀器提供） ）。

傳感器的電壓范圍（指定范圍為-40°C至125°C），低功耗（2.2 V電源下240μA）和低封裝高度（0.625 mm，最大值）使其可用于廣泛的應(yīng)用。由于它適用于電池供電的應(yīng)用，因此可用于手持設(shè)備，以測(cè)量外殼溫度以進(jìn)行冷卻，以及隨時(shí)進(jìn)行其他溫度測(cè)量;此外，芯片級(jí)格式使得可以使用用于手持設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)高容量組裝方法。 TI還建議該傳感器可用于測(cè)量舒適指數(shù)和電機(jī)箱溫度，以及用于服務(wù)器場(chǎng)電源管理。

設(shè)施監(jiān)控

由于供暖和制冷設(shè)施的成本處于歷史最高水平，整個(gè)工廠和辦公樓的監(jiān)控溫度變得比以前更加重要。幸運(yùn)的是，現(xiàn)在有技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的監(jiān)控，并且具有成本效益。

Maxim推出的DS18S20高精度1-Wire數(shù)字溫度計(jì)是一種在此類應(yīng)用中非常有用的器件（圖3）。 DS18S20數(shù)字溫度計(jì)提供9位攝氏溫度測(cè)量，通過(guò)1線總線引腳與中央微處理器通信。該器件的另外兩個(gè)引腳用于接地和輸入電源，但傳感器實(shí)際上可以直接從數(shù)據(jù)線獲得電源（所謂的“寄生電源”），無(wú)需外部電源。由于每個(gè)器件都具有唯一的64位串行代碼，因此多個(gè)器件可以在同一條1線總線上工作，允許一個(gè)微處理器控制分布在大面積上的許多傳感器。

圖3：為了監(jiān)控整個(gè)設(shè)施的溫度，Maxim DS18S20數(shù)字溫度計(jì)的1線總線使得建立分布式測(cè)量系統(tǒng)變得更加容易（由Maxim提供）。

緊湊型傳感器還提供報(bào)警功能，用戶可編程的上下觸發(fā)點(diǎn)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中。 DS18S20在-10°C至+ 85°C的溫度范圍內(nèi)精度可達(dá)±0.5°C，工作溫度范圍為-55°C至125°C。傳感器的屬性推薦用于HVAC環(huán)境控制，建筑物內(nèi)部的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)備或機(jī)器，以及過(guò)程監(jiān)控和控制系統(tǒng)。

總結(jié)

這里討論的各種熱傳感技術(shù)允許任何工程師至少考慮溫度測(cè)量可以為產(chǎn)品設(shè)計(jì)增加的優(yōu)勢(shì)。通過(guò)將熱數(shù)據(jù)與來(lái)自其他傳感器的輸入相結(jié)合，系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為具有比以往更高水平的復(fù)雜性和智能性。考慮到大多數(shù)熱傳感器的合理價(jià)格，它們?cè)黾拥墓δ芸梢詭?lái)可觀的快速回報(bào)。