選擇合適的 溫度傳感器不僅可以節(jié)省成本，還可以最大限度地提高系統(tǒng)性能。在這篇文章中，我將重點介紹負溫度系數(shù) (NTC) 熱敏電阻、線性熱敏電阻和模擬溫度傳感器，它們都是具有成本效益的溫度傳感解決方案。問題是：你怎么知道為你的應用選擇哪一個？
NTC 和線性熱敏電阻在技術上屬于電阻器類型，它們會隨著熱條件改變其電阻。因此得名“therm+ister”。需要一個偏置電路和一些外部組件，如圖 1 所示，其中一個偏置電阻器和一個熱敏電阻構成一個分壓器，并連接到一個可選的運算放大器，該運算放大器連接到微控制器 (MCU) 的模數(shù)轉換器 ( ADC），從而將熱敏電阻電阻轉換為溫度值。
圖 1：NTC 熱敏電阻解決方案
熱敏電阻的優(yōu)點是成本低。此外，作為電阻器，它們可以放在非常小的兩端封裝中并放入有線探頭中。
NTC 熱敏電阻的缺點是其輸出僅在較窄的溫度范圍內呈線性，而在較寬的溫度范圍內保持非線性。圖 2 繪制了一個 NTC 熱敏電阻的三個輸出曲線，該熱敏電阻偏置為 1MΩ、35kΩ 和 10kΩ。每條曲線在狹窄的溫度范圍內都是線性的，對于 1MΩ、35kΩ 和 10kΩ，線性度分別在 10oC、75oC 和 50oC 以下。盡管可以使用經過特殊校準的 NTC 熱敏電阻來實現(xiàn)特定溫度的目標精度，但它們的成本更高，并且維護這些不同的設備使庫存管理變得極其復雜。其他缺點包括不可預測的故障、噪聲敏感性和更高的功耗。
圖 2：NTC 熱敏電阻輸出電壓與溫度的關系
由于這些原因，NTC 熱敏電阻最適用于不可預測性和功率效率不重要的狹窄溫度范圍。
模擬溫度傳感器是一種有源半導體器件，其輸出是與溫度成比例的電壓或電流值。作為集成電路 (IC)，模擬溫度傳感器具有 NTC 熱敏電阻不具備的內置智能功能，使模擬溫度傳感器的設計變得簡單。圖 3 顯示了 TI 的一款模擬溫度傳感器的典型應用，僅使用 IC 而沒有外部組件。
圖 3：模擬溫度傳感器解決方案示例
與 NTC 熱敏電阻不同，TI 的模擬溫度傳感器在很寬的溫度范圍內都是準確的，并且在整個工作范圍內具有線性輸出。您無需擔心不同設備的庫存。此外，TI 的獨特設計使這些器件具有極低的電流和低噪聲靈敏度。如圖 4 所示，它描繪了 TI LMT84低成本模擬溫度傳感器的輸出，其輸出在 -40oC 至 150oC 范圍內呈線性。
圖 4：TMP235 和 TMP236 輸出電壓與溫度的關系
為了兩全其美，有像 TMP61 這樣的線性熱敏電阻。TMP61 在整個溫度范圍內提供線性電阻變化和線性斜率，從而在更高的溫度下提供更高的電阻值。這意味著線性熱敏電阻在較高溫度下比 NTC 熱敏電阻消耗更少的功率并且沒有自發(fā)熱，因此在高溫下保持高精度。
圖 5 顯示了與典型 NTC 熱敏電阻相比，同一器件的電流消耗曲線。LMT84消耗 5μA（ -50oC至 150oC），而相應的 NTC 熱敏電阻消耗 101μA 至 315μA。
圖 5：功耗 – 熱敏電阻與模擬溫度傳感器
圖 6 顯示了模擬溫度傳感器與 NTC 熱敏電阻在嘈雜環(huán)境中的對比，這兩個器件都安裝在開關穩(wěn)壓器上。在室溫下，NTC 熱敏電阻和傳感器的噪聲水平相當，但在高溫下，NTC 熱敏電阻的噪聲水平會變得更差，因為它會失去分辨率。模擬溫度傳感器的噪聲通常比 NTC 熱敏電阻低三倍。在這些高溫下，線性熱敏電阻保持靈敏度，因此保持分辨率。
圖 6：NTC 熱敏電阻與連接到開關穩(wěn)壓器的模擬溫度傳感器的噪聲實驗
對于非常窄的溫度（通常在 0oC 和 70oC 之間），NTC 熱敏電阻可以很好地工作，因為它們具有狹窄的線性范圍和成本效益。盡管可以使用經過特殊校準的 NTC 熱敏電阻來實現(xiàn)特定溫度的目標精度，但它們的成本更高，維護這些不同的設備可能是庫存的噩夢。在相同的價位上，線性熱敏電阻可在較寬的溫度范圍內提供高精度。模擬溫度傳感器消除了這些挑戰(zhàn)，并且易于使用、準確且極具成本競爭力。
下載文檔
