趨向日益密集的計算能力之發展已經增大了與熱量有關的挑戰。在很多系統中，冷卻系統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品正常工作的惟一方法是在系統各處采用準確、精密和全面的溫度監視。

考慮到這一點，凌力爾特公司開發了高度準確的溫度監視器系列，該系列產品可以非常容易地放置在系統各處。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出通知。

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

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視二極管發送測量電流，并在其VPTAT輸出上產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，其測量誤差保證為±1℃，在-40℃至125℃的溫度范圍內保證為±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電阻誤差，因而實現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，量級為10-13A，η是二極管理想性因數，k是波爾茲曼常數（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系的，其聯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），產生一個與IS無關的表達式。自然對數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電阻。一旦確定了正確的電阻值，VCANCEL就等于VERROR.現在，由于串聯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相距幾米遠的二極管檢測器讀數之理想器件。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定性，因此引入了額外的溫度讀數誤差。例如，一條10m長的CAT 6電纜具有大約500pF的電容。


圖3：串聯電阻消除。（a）簡化方框圖；（b）溫度誤差隨串聯電阻的變化

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，該器件內部檢測器的階躍響應。


圖4：LTC2997內部檢測器的熱階躍響應

當應用于溫度調節環路時，與數字同類器件相比，LTC2997有很多優勢。它的快速響應時間和模擬輸出溫度消除了數字系統所需的大部分復雜性。例如，圖5顯示了LTC2997用于一個溫度穩定在75℃加熱器中的情況。在這個應用中，基準電壓（通過一個電阻分壓器）用來產生1.392V （= [75 + 273.15]K˙4mV/K）的目標電壓。


圖5：75℃模擬PWM加熱器控制器

第一個微功率軌至軌放大器LTC6079對LTC2997的VPTAT輸出和目標電壓之差進行積分。積分所得誤差信號由PWM振蕩器轉換為脈沖寬度調制信號，該信號再驅動PMOS開關，控制通過加熱電阻器的電流。