集成温度传感器

集成温度传感器（温度IC）的原理是利用半导体PN结的电流电压与温度有关的特性。其优点：输出线性好、测量精度高，传感驱动电路、信号处理电路等都与温度传感部分集成在一起，因而封装后的组件体积非常小，使用方便，价格便宜，故在测温技术中越来越得到广泛应用。

集成温度传感器按输出信号的形式可分为：固定电压型、固定电流型和可调电流型三种。本节只讲固定电压型和电流型两种。电压型是指输出的电压和温度变化成正比，而电流型是输出的电流和温度成正比。

4.1　LM35电压输出型集成温度传感器

LM35是美国国家半导体公司（NS公司）生产的系列精密集成电路温度传感器，它的输出电压与摄氏温度线性成比例（而LM35集成温度传感器的输出电压与凯氏温度线性成比例）。LM35系列传感器生产制作时已经过校准，输出电压与摄氏温度一一对应，使用极为方便。

该温度传感器最大的特点是使用时无须外围元件，也无须调试和校正（标定），只要外接一个1V的表头（如指针式或数字式的万用表），就成为一个测温仪，如图1.9所示。

图1.9　LM35测试方案

（1）LM35的外形与引脚功能

如图1.10所示为LM35的外形，图1.11为LM35的引脚功能。供电电压为4V到20V。输出电压的大小与摄氏温标呈线性关系，转换公式如下：

Vo=10（mV/°C）×T（℃）

图1.10　LM35的四种外形

图1.11　LM35的引脚功能

0℃时输出为0V，每升高1℃，输出电压增加10mV。例如当温度为20℃时，输出电压为200mV。

对于不同的后缀，其封装形式和温度测量范围是不相同的，表1-2列出了封装形式与型号的关系。

表1-2　封装形式与型号关系

由上面表格可知，要根据温度测量的范围不同选择不同的后缀。

（2）LM35电源电路

其电源供应模式有单电源与正负双电源两种，其接线如图1.12所示。如图1.12（a）所示为单电源供电模式，通常其输出端对地接一个电阻，在25℃下电流约为50μA，工作电压较宽，可在4～20V的供电电压范围内正常工作，非常省电。但LM35单电源工作时，测量的最低温度理论上是0℃，而实际上只能测到4℃左右；从实验装置理论上可测到100℃，但实际上由于当地大气压的影响只能测到92℃。

如图1.12（b）所示为双电源供电模式，此正负双电源的供电模式可提供负温度的测量。

图1.12　LM35供电两种接法

4.2　AD590电流输出型集成温度传感器

AD590是美国模拟器件公司生产的单片集成两端感温电流源，其输出电流与绝对温度成比例。AD590适用于150℃以下目前采用传统电气温度传感器的任何温度检测应用。低成本的单芯片集成电路及无须支持电路的特点，使它成为许多温度测量应用的一种很有吸引力的备选方案。

（1）AD590封装外形与电路图形符号

从图1.13（a）可知，AD590共有3个管脚：正极、负极和空脚（与管壳相连）。使用时将空脚接地，可起到屏蔽作用。其电路符号如图1.13（b）所示。

图1.13　AD590的封装外形与电路图形符号

（2）主要特性

AD590主要特性如下：

●每增加1℃，它会增加1μA输出电流，电流输出型的灵敏度一般为1μA/K。其输出电流是以绝对温度零度（−273℃）为基准，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，因此在室温25℃时，其输出电流Iout=（273+25）=298μA。

●AD590的测温范围为−55℃～+150℃。

●AD590的电源电压范围为4～30V。AD590可以承受44V正向电压和20V反向电压，因而器件反接也不会被损坏。

AD590共有I、J、K、L、M五档，其中M档精度最高。

（3）AD590集成温度传感器温度测量电路

如图1.14所示是一个简单的测温电路，AD590在25℃（298.2K）时，理想输出电流为298.2μA，但实际上存在一定误差，可以在外电路中进行修正。因电流输出灵敏度为1μA/K，每增加1℃，它会增加1μA输出电流，调节外电路电阻为1kΩ，则输出电压灵敏度为1mV/K。（加可调电阻的目的：通过调节保证两个电阻的总和为1kΩ）。

图1.14　AD590温度测量电路