隔離式溫度傳感器

本應(yīng)用筆記介紹了一種隔離溫度傳感器并為其供電的新型電路。設(shè)計(jì)中采用MAX6576溫度傳感器和MAX845隔離式變壓器驅(qū)動器。

在某些溫度傳感應(yīng)用中，傳感器安裝在電位與通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（即等電位，通常稱為接地）非常不同的位置。然后，必須將工作溫度傳感器與其數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)電氣隔離。另外，這些系統(tǒng)很少為傳感器提供隔離的電源。圖1電路采用MAX6576溫度傳感器，通過為傳感器提供隔離和電源來解決這些問題。

圖1.該溫度傳感器（IC2，MAX6576）由變壓器隔離，并提供數(shù)字輸出，其周期對溫度進(jìn)行編碼（10μs/°K至640μs/°K）。

電源變壓器驅(qū)動器（IC1，MAX845）的互補(bǔ)、固定頻率方波輸出驅(qū)動帶初級中心抽頭的1：1變壓器。次級繞組為Graetz橋式整流器供電，該整流器產(chǎn)生約4.5V電壓，為溫度傳感器供電。MAX6576將溫度傳感器、信號處理電子器件和易于使用的數(shù)字I/O接口集成在一個低成本封裝中，適合多種應(yīng)用。它從單電源電壓中吸收的電流非常小，并且在+3V至+5V范圍內(nèi)工作時保持其精度規(guī)格。

溫度傳感器是絕對溫度-周期轉(zhuǎn)換器。如圖所示連接，它提供10μs/°K的轉(zhuǎn)換常數(shù)，在室溫下周期約為2.980ms （335Hz）。轉(zhuǎn)換常數(shù)可在 10μs/°K 至 640μs/°K 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。 （請注意，較長的常數(shù)允許更多的信號積分時間，從而將噪聲降至最低。傳感器的輸出是對稱方波，通過10kΩ電阻驅(qū)動NPN晶體管（Q2）的基極。Q2的集電極負(fù)載（390Ω電阻）連接到為溫度傳感器供電的同一線路。這種配置會導(dǎo)致不對稱電源電流在傳感器輸出的正半周期中較高。

在初級（系統(tǒng)）側(cè)，注意MAX845的接地回路由Q1的基極-發(fā)射極結(jié)分流的并聯(lián)RC電路。RC的值確保溫度傳感器的電流和變壓器勵磁電流的總和不足以使Q1導(dǎo)通。當(dāng)Q2導(dǎo)通時，它從4.5V線路吸收約12mA電流。反射到初級，電流從+5V電源流入MAX845，通過接地端子流出，（部分）流經(jīng)75Ω電阻。由于電阻上的壓降超過Q1的基極-發(fā)射極二極管門限，其余電流通過基極-發(fā)射極二極管并開啟Q1。

因此，Q2中的導(dǎo)通會導(dǎo)致Q1中的導(dǎo)通，從而將傳感器方波輸出復(fù)制到Q1的集電極電路。電路的上升/下降時間、抖動和傳播時間總計(jì)約為2μs（圖2和圖3）。在最快轉(zhuǎn)換常數(shù)（10μs/°K）下，抖動引起的測量誤差相當(dāng)于小于0.1°K;在較長的常數(shù)下，它完全可以忽略不計(jì)。同樣，在允許范圍（4.5V至5.5V）內(nèi)改變電源電壓引起的等效輸出變化小于0.1°K。 數(shù)字輸出（Q1集電極）擺幅范圍為0V至+5V，能夠吸收數(shù)mA電流。

圖1.文本ssss。

圖3.圖1所示的OUT抖動相對于傳感器輸出端的負(fù)邊沿。

該方案可以容納溫度-頻率轉(zhuǎn)換器和其他溫度傳感器。

審核編輯：郭婷