關(guān)于AT32 MCU溫度傳感器的應(yīng)用

概述

AT32單片機(jī)芯片內(nèi)含溫度傳感器，它產(chǎn)生一個(gè)隨溫度線性變化的電壓，在內(nèi)部被連接到ADC1_IN16的輸入通道上，用于將傳感器的輸出轉(zhuǎn)換到數(shù)字?jǐn)?shù)值。

應(yīng)用須知

使用者可在數(shù)據(jù)手冊(cè)內(nèi)找到溫度傳感器的各項(xiàng)特性規(guī)格，范例規(guī)格如下：

只要遵守以下公式，即可求得目前溫度傳感器量測出的溫度。

溫度(°C)={(V₂₅-V_TS)/Avg_Slope}+25

這里：

V₂₅=V_TS在25°C時(shí)的數(shù)值

Avg_Slope＝溫度與V_TS曲線的平均斜率（單位為mV/°C）

其中V_TS為溫度傳感器經(jīng)由ADC轉(zhuǎn)換出的電壓換算成mV，再依照上述公式，只要將V₂₅帶入典型值1280mV，Avg_Slope帶入-4.20mV/°C即可求得。下圖即為套用典型值計(jì)算出的溫度與傳感器輸出電壓（V_TS）的特性曲線。

應(yīng)用此溫度傳感器需注意因生產(chǎn)過程的變化，每個(gè)芯片的溫度傳感器V₂₅具有相對(duì)大的偏移，以上表所述最小值與最大值來看有最多200mV的誤差。若以Avg_Slope典型值來換算相當(dāng)于47.6°C。因此內(nèi)部溫度傳感器更適合于檢測溫度的變化，而不是測量絕對(duì)的溫度。如果需要測量精確的溫度，應(yīng)該使用一個(gè)外置的溫度傳感器。

另外需注意溫度傳感器為芯片內(nèi)部弱電壓源，ADC進(jìn)行采樣時(shí)需要足夠時(shí)間讓V_TS輸出為采樣電路達(dá)到充放電平衡而穩(wěn)定，使用者需確實(shí)遵照數(shù)據(jù)手冊(cè)中的TS_TEMP參數(shù)為內(nèi)部溫度傳感器設(shè)置足夠的采樣時(shí)間，以獲得正確的轉(zhuǎn)換數(shù)值。

特性評(píng)估測試方法

溫度傳感器的特性評(píng)估是在特殊設(shè)計(jì)的量測環(huán)境下進(jìn)行的。每次進(jìn)行溫度傳感器特性評(píng)估都會(huì)任意挑選10顆芯片焊在專屬特性測試的板子上，并送進(jìn)高低溫箱內(nèi)進(jìn)行全部操作電壓和操作溫度的測試。
專屬測試板上特別使用ADT7410精準(zhǔn)溫度傳感器作為量測參考源。它具有0.5°C準(zhǔn)確度、高分辨率特性，是適合作為特性評(píng)估AT32芯片上溫度傳感器的器件。

量測時(shí)首先設(shè)定高低溫箱到AT32芯片操作溫度最低溫，待溫度到達(dá)且穩(wěn)定后再命令溫箱以極慢速度緩緩升溫。此時(shí)開始約以1°C為量測間隔，同時(shí)多次采樣ADT7410和AT32芯片溫度傳感器的結(jié)果，將其各自采出值作平均后上傳至上位機(jī)記錄，再待溫度上升1°C重復(fù)以上采樣動(dòng)作，直到溫度上升到達(dá)AT32芯片操作溫度最高溫，測試即停止。上位機(jī)收集到所有溫度下的數(shù)值后即存檔并后續(xù)進(jìn)行Avg_Slope和V₂₅的估算，以及線性度TL的分析。

測試數(shù)據(jù)

AT32溫度傳感器在操作電壓3.6V，3.3V，和2.6V條件下，以10顆芯片的實(shí)測特性結(jié)果如下圖所示，可以看出Avg_Slope在各條件下各芯片幾乎一致，但細(xì)部分析各芯片V₂₅參數(shù)之間具有相對(duì)較大的差異，這是造成AT32溫度傳感器量測與實(shí)際溫度徧差的主要原因。

若以軟件校正偏移量（offset）后或僅作為相對(duì)溫度量測時(shí)，在芯片全溫度-40到105°C操作范圍內(nèi)，溫度誤差（線性度）可以達(dá)到±2°C之內(nèi)。

但若未做偏移校正或用以量測絕對(duì)溫度，因溫度傳感器本身架構(gòu)于芯片生產(chǎn)過程的變化，溫度變化曲線的偏移在不同芯片上會(huì)有明顯差異。實(shí)測10顆AT32F413結(jié)果V₂₅最大差異可達(dá)約為±10°C，考慮整體設(shè)計(jì)仿真結(jié)果可能更大至±20°C以上。綜合以上特性考量，建議AT32芯片內(nèi)部溫度傳感器更適合使用作為檢測溫度的變化，而不是測量絕對(duì)的溫度。

比較一般大廠MCU的內(nèi)部溫度傳感器應(yīng)用，基本上皆受此限制。

來源：AT32 MCU 雅特力科技
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