应用笔记 4416

用IC构建直读式温度探头

By: Bich Pham

摘要 : 本应用笔记介绍了可以用作温度测量探头的简单电路,探头测量的温度既可以是探针末端的温度,也可以是安装了温度传感器的PCB温度。本文给出了电路图和相关数据,设计采用了MAX6610温度传感器。

本设计思路发表在2006年2月2日出版的EDN杂志。

图1所示的简易温度测量探头是电路故障排查和调试中不可缺少的工具,它既可以测量探针末端的温度,也可以测量安装了温度传感器IC (该设计采用MAX6610温度传感器)的电路板温度。电阻R1至R3能够调整输出幅度,如表1所示。

图1. 简单的温度检测电路
图1. 简单的温度检测电路

表1. 不同的DMM读数比例系数对应不同的电阻值*
  10mV/°C 1mV/°C 1mV/°F
R1 68.1kΩ 68.1kΩ 68.1kΩ
R2 28kΩ 28kΩ 19.6kΩ
R3 Open 2.21kΩ 3.32kΩ
*所有电阻的容差均为±1%。

任何数字电压表或手持式数字万用表都可以用来读取数据。所需电源电压大约为3V,最好采用两节AA碱性电池或单节纽扣式锂电池供电。典型的电源电流大约为0.2mA,单节CR2016电池可以支持电路连续运行几百小时,如果电路装配一个如图所示的常开按键开关,则可连续运行几年。

在恒温油槽应用中,将传感器输出电压与温度的关系曲线(图2)与标准的铂电阻温度传感器的测量值进行比较,得出图3所示的误差曲线,有关测量误差和输出范围的详细信息,请参考MAX6610数据资料。

图2. 图1电路中输出电压与温度的关系曲线,注:比例系数 = 10mV/°C。
图2. 图1电路中输出电压与温度的关系曲线,注:比例系数 = 10mV/°C。

图3. 图1电路测试数据与恒温油槽中的标准铂电阻测量温度相比较得到的温度误差曲线,该电路在整个-40°C至+125°C温度范围内误差保持在±2°C以内。
图3. 图1电路测试数据与恒温油槽中的标准铂电阻测量温度相比较得到的温度误差曲线,该电路在整个-40°C至+125°C温度范围内误差保持在±2°C以内。

为了把该电路制作成一个探头,可以制作一个直径1mm、大约5mm长的铜线探针,将其直接焊接在PCB上IC的GND引脚焊盘上,铜线应直接接触到GND引脚;也可以把铜线直接粘接到PCB上(此方法把铜线作为IC至测试点之间的低热阻通道)。为了最大限度地降低探针与电路板之间的热耗(热耗会影响温度测量精度),利用一条细长铜线作为与IC的电气连接。

板上温度传感器测量与探针测量的要求略有差别。利用板上温度传感器测量时,IC必须与电路板具有紧密的导热连接,直接将IC引脚连接到大面积覆铜区域(即在覆铜区和IC之间采用短且粗的引线或不使用引线)。通过与电路板的导热连接,覆铜区域可以保证电路板与传感器之间良好的热传导和精确的温度测量。