集成溫度控制器LM88工作原理介紹及其應用

LM88是美國國家半導體公司(NSC)推出的集成化、低成本的雙遠程溫度控制器。它內(nèi)部含有遠程溫度傳感器選擇器、∑-△式A／D轉(zhuǎn)換器、門限溫度設定器、數(shù)字比較器、控制信號電路和輸出電路。另外還有三個漏極開路的數(shù)字信號輸出端。以用作溫度控制。該器件是利用外接的小功率晶體三極管的發(fā)射結(jié)來作為遠程溫度傳感器，當所測溫度越過預先設定的門限溫度值時，其數(shù)字信號輸出端將輸出相應的邏輯電平，然后經(jīng)驅(qū)動電路來實現(xiàn)對溫度的控制。LM88具有溫度滯后特性，其滯后量由生產(chǎn)廠商在出廠前設定，用以避免執(zhí)行機構(gòu)在控溫點附近頻繁動作。該集成溫度控制器采用+2.8～+3.8 V電源供電時，電源電流為1.5 mA，因此具有低電源、微功耗的特點，可廣泛應用于家用電器、辦公設備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、電池供電系統(tǒng)、工業(yè)過程控制、降溫風扇控制、電器設備的過熱保護等領(lǐng)域。

1 引腳功能及內(nèi)部結(jié)構(gòu)

LM88采用MSOP-8的封裝形式，其引腳排列如圖1所示，各引腳功能如表1所列。





LM88的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，其內(nèi)部主要包括：遠程溫度傳感器選擇器、∑-△式A／D轉(zhuǎn)換器、T-SP₀門限溫度設定器、T-SP₁門限溫度設定器、T-CRIT門限溫度設定器、數(shù)字比較器、控制信號電路和漏極開路輸出電路等。

2工作原理

LM88內(nèi)部的遠程溫度傳感器首先將感知的溫度轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后經(jīng)遠程溫度傳感器選擇器分時送人∑-△式A／D轉(zhuǎn)換器，并將轉(zhuǎn)換后的輸出分別送入數(shù)字比較器A₁、A₂、A₃，之后再與三個門限溫度設定器輸出的與門限溫度相對應的數(shù)字量進行比較，最后將比較的結(jié)果以相應的邏輯電平形式輸出。比較器在出廠前可以設置為大于比較或小于比較，當設置為大于比較時。若溫度傳感器D₀檢測的溫度超過T-SP₀門限溫度設定器所設定的溫度時，A₁輸出高電平，驅(qū)動輸出電路導通，O-SP0輸出低電平。同理，若溫度傳感器D₁檢測的溫度超過T-SP1門限溫度設定器所設定的溫度時，則O-SP1輸出低電平。而當D₀或D₁檢測的溫度超過T-CRIT門限溫度設定器所設定的溫度時，A₃輸出高電平，驅(qū)動輸出電路導通，O-CRIT輸出低電平。其工作時序波形如圖3所示。設置為小于比較時的原理與之相似。LM88的所有比較器均具有遲滯特性，滯回溫度設置為1℃。T-CRIT門限溫度設定器在-40℃～+125℃的范圍內(nèi)，其門限間隔設置為1℃，T-SP₀和T-SP₁的門限間隔設置為4℃。



3應用設計

由集成溫度控制器LM88構(gòu)成的溫度控制電路如圖4所示。設計中可將遠程溫度傳感器VT₀、VT₁接成PN結(jié)來使用，并將其放在遠程被控裝置的適當位置上，如電腦的CPU芯片、功率放大器的散熱片、電池、液晶顯示器等，用以檢測它們的表面溫度。當VT₀檢測的溫度超過設定門限值T-SP₀時，LM88的數(shù)字信號輸出端O-SP0每輸出低電平，使得P溝道功率場效應管NDS356P導通，從而開啟降溫風扇給被控裝置降溫。同理，當VT1檢測的溫度超過門限設定值T-SP1時，LM88的數(shù)字信號輸出端O-SP1將輸出低電平，另一降溫風扇被開啟。當異常情況使得被控裝置的溫度過高時，即被控裝置的表面溫度超過門限設定值T-CRIT時，LM88的數(shù)字信號輸出端O-CRIT將輸出低電平，通過電源關(guān)斷電路來迅速關(guān)閉電源，從而使被控裝置得到保護。為了減小輸入通道的噪聲干擾，通常在D₀₊、D₁₊與D_-之間并聯(lián)2.2 nF的電容器。圖中VT₀、VT₁為NPN小功率管2N3904，R₁～R₃為10 kΩ上拉電阻，C為0.1 μF電源退耦電容。

4結(jié)束語

設計中利用集成溫度控制器LM88的雙遠程溫度傳感器，實現(xiàn)了對兩路遠程裝置的溫度監(jiān)控。而且利用了出廠前已經(jīng)設定好的比較方式及門限溫度設定值，設計了這種簡單使用的溫度控制電路。故此，集成溫度控制器LM88將以其簡單實用、低功耗等優(yōu)良的性能和低廉的價格，在溫度監(jiān)控方面得到更廣泛的應用。