趨向日益密集的計算能力之發(fā)展已經(jīng)增大了與熱量有關的挑戰(zhàn)。在很多系統(tǒng)中，冷卻系統(tǒng)的能力對整體性能構成了很大的限制。標準冷卻組件（笨重的散熱器和耗費大量功率、充滿噪聲的風扇、或安靜但昂貴的風扇）會給組件排列緊密的電子產(chǎn)品增加了尺寸限制。最大限度地提高性能、最大限度地降低冷卻要求并確保電子產(chǎn)品正常工作的惟一方法是在系統(tǒng)各處采用準確、精密和全面的溫度監(jiān)視。

考慮到這一點，凌力爾特公司開發(fā)了高度準確的溫度監(jiān)視器系列，該系列產(chǎn)品可以非常容易地放置在系統(tǒng)各處。這個系列包括：

●LTC2997可準確測量其自身的溫度或一個外部二極管的溫度。

●LTC2996增加了監(jiān)視功能，它將所測得的溫度與一個高溫或低溫門限進行比較，通過開漏報警輸出，就任何溫度過高情況發(fā)出通知。

●LTC2995整合了LTC2996和一個雙路電源電壓監(jiān)視器，能測量溫度、將溫度與可配置門限進行比較，并監(jiān)察兩個電源電壓。

LTC2997是一款纖巧的高準確度溫度檢測器

LTC2997采用2mm x 3mm 6引腳DFN封裝，非常適合測量FPGA或微處理器的溫度，如圖1所示。

圖1：遠端CPU溫度檢測器

為此，LTC2997向FPGA或微處理器的溫度監(jiān)視二極管發(fā)送測量電流，并在其VPTAT輸出上產(chǎn)生與二極管溫度成比例的電壓。LTC2997還在VREF輸出提供一個1.8V的基準電壓，該基準電壓可用作FPGA或微處理器中內(nèi)置ADC的基準電壓。對于這種采用外部檢測器組件的配置，在0℃至100℃的溫度范圍內(nèi)，其測量誤差保證為±1℃，在-40℃至125℃的溫度范圍內(nèi)保證為±1.5℃。典型溫度測量誤差會是小得多的，如圖2所示。

圖2：溫度誤差隨溫度的變化（LTC2997與遠端二極管的溫度相同）

通過將D+引腳連接到VCC，就可將LTC2997配置為使用其內(nèi)部溫度檢測器。VPTAT電壓有一個4mV/K的斜坡，每3.5ms更新一次。

工作原則

LTC2997在多個測試電流上測量二極管電壓，并用該測量值消除任何受工藝影響的誤差和串聯(lián)電阻誤差，因而實現(xiàn)了令人贊嘆的準確度。

從二極管方程中可以解出T，其中T是開氏溫度，IS是工藝影響因數(shù)，量級為10-13A，η是二極管理想性因數(shù)，k是波爾茲曼常數(shù)（Boltzmann constant），q是電子電荷：

從這個方程看出，溫度和電壓之間是有聯(lián)系的，其聯(lián)系取決于受工藝影響的變量IS.在兩個不同的電流上測量同一個二極管（IS值相同），產(chǎn)生一個與IS無關的表達式。自然對數(shù)項中的值變成了兩個電流的比值，該比值是不受工藝影響的：

與遠端二極管串聯(lián)的電阻提高了在每個測試電流上所測得的電壓，因此導致了正的溫度誤差。復合電壓等于：

其中RS是串聯(lián)電阻。

LTC2997通過減去一個消除電壓（參見圖3a），從檢測器信號中去掉了這個誤差項。電阻提取電路用一個額外的測量電流（I3）來確定測量通路中的串聯(lián)電阻。一旦確定了正確的電阻值，VCANCEL就等于VERROR.現(xiàn)在，由于串聯(lián)電阻和檢測器溫度可以利用電流I1和I2確定，所以溫度至電壓轉換器的輸入信號就免除了誤差。

高達1k的串聯(lián)電阻一般引起低于1℃的溫度誤差，如圖3b所示，這使LTC2997成為讀出與溫度管理系統(tǒng)相距幾米遠的二極管檢測器讀數(shù)之理想器件。確實，最長距離更加受制于線路電容而不是線路電阻。大于1nF的電容會在各種不同的檢測點上影響檢測器電壓的穩(wěn)定性，因此引入了額外的溫度讀數(shù)誤差。例如，一條10m長的CAT 6電纜具有大約500pF的電容。

圖3：串聯(lián)電阻消除。（a）簡化方框圖；（b）溫度誤差隨串聯(lián)電阻的變化

與很多遠端二極管檢測器不同，LTC2997由于更新時間短（3.5ms），面對溫度變化有可靠的溫度測量算法，因此可以準確跟蹤快速變化的溫度，即使在測量間隔中也是如此。圖4顯示，當LTC2997整個置于冰水中之后立即浸入沸水中，該器件內(nèi)部檢測器的階躍響應。

圖4：LTC2997內(nèi)部檢測器的熱階躍響應