MAX16031/MAX16032系统监测器的外部温度传感器校准
max16031/max16032系统监测器支持外部连接成二极管的晶体管来检测远端温度。二极管连接的晶体管具有与温度相关的特性，可以使用简单的过程进行测量。根据晶体管的类型，这些特性略有不同;因此，在max16031/max16032产生精确的温度读数之前，需要进行校准过程。
max16031/max16032 eeprom可配置系统监测器设计用于监测复杂系统中的电压、温度和电流。这些eeprom可配置器件在选择工作范围方面具有极大的灵活性;温度、电压和电流的上限和下限;故障输出配置;以及能够在设备中存储这些值的操作模式。
max16031可监测多达8个电压、3个温度（1个内部/2个外部远端温度二极管）和1个电流。max16032可监测多达6个电压和2个温度（1个内部/1个远端温度二极管）。这些监控参数中的每一个都被多路复用到adc中，并写入其各自的寄存器，该寄存器可以通过smbus读回™和 jtag 接口。
eeprom中外部温度传感器的校准参数必须由客户设置，因为它们取决于应用电路中使用的二极管类型。本应用笔记提供了校准外部温度传感器的步骤。本文简要介绍了一种用于测量温度的通用双电流方法，然后介绍了max16031/max16032采用的双电流方案。还提供了使用二极管连接的2n3904晶体管作为示例的特定校准程序。
温度传感评论
所有半导体器件都表现出温度依赖性。特别令人感兴趣的是正向偏置pn结的iv曲线，它在很大程度上取决于温度。以下二极管方程模拟了这种行为：
其中t是以开尔文为单位测量的温度，n是二极管理想因子，k是玻尔兹曼常数（1.38e-23），q是电子的电荷（1.6e-19），v是是基极-发射极电压，is是反向饱和电流，i是二极管电流。
一种简单而准确的温度检测方法是强制两个不同的电流通过二极管，并获取每个电流的基极发射极电压之间的电压差。这消除了对 i 的依赖s并使基极-发射极电压差与温度之间的关系相当线性。下面的等式显示了它如何工作在两个电流，ih和我l.
其中 δv是是两个电流下基极-发射极电压之差，ih是更高的强制电流，il是较低的强制电流。其他参数与之前相同。求解 t 并转换为摄氏度可得到以下结果：
该方程表明温度与δv成正比是由物理常数、二极管理想因子和两个检测电流之比决定的比率。
max16031/max16032温度检测
max16031/max16032采用上一节讨论的双电流技术测量外部温度二极管的温度。缩放和转换 δv 后是对于数字代码，器件减去表示 -273.15 度偏移的固定代码。结果数字是以摄氏度为单位的温度，分辨率为 0.5°。
温度检测电路需要校准以补偿不同的二极管理想系数。max16031/max16032中的每个外部温度传感器都需要两个校准值：增益和失调。
存储在 r19h[7：2]（传感器 1）和 r4fh[5：0]（传感器 2）中的增益值控制 ih当前（il电流固定在 6μa）。表1显示了每个增益寄存器位的位权重。例如，值 110000b 对应于 ih84μa。
r19h[7：2]， r4fh[5：0] 位 我h附加值达 80μa （μa）
逻辑 '1' 逻辑 '0'
0 +0.25 0.0
1 +0.25 0.0
2 +0.5 0.0
3 +1.0 0.0
4 0.0 +2.0
5 +4.0 0.0
位于r1bh[7：5]（传感器1）和r4dh[6：4]（传感器2）中的失调值被添加到温度转换结果中，以补偿失调误差。表 2 显示了可能的偏移值。
r1bh[7：5]， r4dh[6：4] 值 偏移量（°c）
100 +8
101 +6
110 +4
111 +2
000 0
001 -2
010 -4
011 -6
使用max16031评估板（ev kit）时，软件可通过图1所示的温度设置对话框方便地访问每个校准寄存器。在“电流和温度”选项卡（如图 2 所示）中，单击蓝色的外部温度 1 或外部温度 2 链接以访问每个温度监控通道的设置对话框。
图1.“温度设置”对话框。
图2.“电流”和“温度”选项卡。
在校准过程中以及正常运行期间，启用内置数字温度传感器滤波器非常有帮助。在评估板软件中，从“其他”选项卡中的温度检测滤波器时间常数下拉列表中选择中心频率。这与表3中描述的寄存器r5bh[6：4]相对应。
r5bh[6：4] 值 截止频率（赫兹）
000 过滤器已禁用
001 2.53
010 5.06
011 10.1
100 20.2
101 40.5
110 81
111 162
校准程序
为了校准max16031/max16032的温度传感器电路，需要在两种不同的温度下获取数据。温度应相隔很远，以获得最佳效果。为简单起见，第一个温度可以是+25°c。 为了获得更好的精度，第二个温度应高于室温而不是更低;一个良好的值是+85°c。 为获得最佳精度，应在-40°c和+85°c下获取数据。 下面的max16031示例获取+25°c和+85°c的校准数据，并在二极管连接配置中使用fairchild 2n3904晶体管——集电极和基极短路在一起。
为获得最佳结果，被校准的传感器应浸入温控浴中的非导电流体中。该示例使用氟惰性™fc-77，尽管矿物油等其他液体也可能起作用。如果没有此类设备，如果将传感器连接到具有大热质量的金属物体上，则市售烤面包机烤箱可能就足够了，这会增加校准期间的温度稳定性。使用与传感器有良好热耦合的精确热电偶来测量温度。
请按下列步骤收集校准数据：
确保偏移寄存器设置为零。
将温度设置为低值（在本例中为 +25°c），留出足够的时间进行稳定。
将增益寄存器设置为 80μa。
记录max16031返回的数字值。
对每个可能的增益寄存器值重复步骤4。
将温度设置为高值（在本例中为+85°c），留出足够的时间进行稳定。
重复步骤 3、4 和 5。
收集数据后，应执行几个简单的计算。对于从max16031收集的每个温度，计算误差值：
t犯 错= tmax16031- 吨量过的
然后，计算单个增益值的每个误差值之间的差值：
δ = terr_85- 吨err_25
表4显示了示例校准数据。增益注册码和增益值（μa）列将增益寄存器设置显示为十六进制码和等效电流源值。这tmax16031（°c）列显示了从max16031温度转换结果寄存器获得的在低温（+25°c）和高温（+85°c）下每种增益设置的读数。这t犯 错（°c）列列出了max16031记录的温度与实际测量温度之间的误差（差）。δ （°c） 列列出了高温和低温下记录的误差值之间的差异。
增益注册码 增益值 （μa） tmax16031（°c） t犯 错（°c） δ （°c）
+25 +85 +25 +85
0x10 80 17.5 75 -7.5 -10 -2.5
0x12 80.25 17.5 75.5 -7.5 -9.5 -2
0x14 80.5 17.5 76 -7.5 -9 -1.5
0x16 80.75 18 76.5 -7 -8.5 -1.5
0x18 81 18.5 76.5 -6.5 -8.5 -2
0x1a 81.25 18.5 77 -6.5 -8 -1.5
0x1c 81.5 19 77.5 -6 -7.5 -1.5
0x1e 81.75 19.5 78 -5.5 -7 -1.5
0x0 82 20 78.5 -5 -6.5 -1.5
0x2 82.25 20 79 -5 -6 -1
0x4 82.5 20.5 79 -4.5 -6 -1.5
0x6 82.75 21 79.5 -4 -5.5 -1.5
0x8 83 21 80 -4 -5 -1
0xa 83.25 21.5 80.5 -3.5 -4.5 -1
0xc 83.5 22 81 -3 -4 -1
0xe 83.75 22.5 81.5 -2.5 -3.5 -1
0x30 84 22.5 82 -2.5 -3 -0.5
0x32 84.25 23 82 -2 -3 -1
0x34 84.5 23 82.5 -2 -2.5 -0.5
0x36 84.75 23.5 83 -1.5 -2 -0.5
0x38 85 24 83.5 -1 -1.5 -0.5
0x3a 85.25 24.5 83.5 -0.5 -1.5 -1
0x3c 85.5 24.5 84 -0.5 -1 -0.5
0x3e 85.75 25 84.5 0 -0.5 -0.5
0x20 86 25.5 85 0.5 0 -0.5
0x22 86.25 25.5 85 0.5 0 -0.5
0x24 86.5 26 85.5 1 0.5 -0.5
0x26 86.75 26.5 86 1.5 1 -0.5
0x28 87 26.5 86.5 1.5 1.5 0
0x2a 87.25 27 87 2 2 0
0x2c 87.5 27.5 87 2.5 2 -0.5
0x2e 87.75 28 87.5 3 2.5 -0.5
下一个任务是找到增益和失调校准参数。检查 δ （°c） 列并找到值最接近零的单元格。在这种情况下，增益设置为 87 和 87.25 的两行包含零。这对应于零斜率，这意味着增益误差可以忽略不计。接下来，检查t犯 错（°c）这些行的值，然后选择包含可使用偏移寄存器减去的误差值的行。在该示例中，选择偏移误差为 2 的行，以便偏移寄存器值 '001' 可以将其抵消。
从失调和增益寄存器获得的值现在可以加载到应用电路中使用的max16031监视器的eeprom配置寄存器中。每次都可以使用相同的值，从而产生合理的精度。
为了提高精度，可以在电路板测试时为每个单元设置增益参数。在设备附近放置一个精确的热电偶并测量温度。调整增益寄存器内容，直到max16031温度与测量温度匹配。
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max16031可监测多达8个电压、3个温度（1个内部/2个外部远端温度二极管）和1个电流。max16032可监测多达6个电压和2个温度（1个内部/1个远端温度二极管）。这些监控参数中的每一个都被多路复用到adc中，并写入其各自的寄存器，该寄存器可以通过smbus读回™和 jtag 接口。
eeprom中外部温度传感器的校准参数必须由客户设置，因为它们取决于应用电路中使用的二极管类型。本应用笔记提供了校准外部温度传感器的步骤。本文简要介绍了一种用于测量温度的通用双电流方法，然后介绍了max16031/max16032采用的双电流方案。还提供了使用二极管连接的2n3904晶体管作为示例的特定校准程序。
温度传感评论
所有半导体器件都表现出温度依赖性。特别令人感兴趣的是正向偏置pn结的iv曲线，它在很大程度上取决于温度。以下二极管方程模拟了这种行为：
其中t是以开尔文为单位测量的温度，n是二极管理想因子，k是玻尔兹曼常数（1.38e-23），q是电子的电荷（1.6e-19），v是是基极-发射极电压，is是反向饱和电流，i是二极管电流。
一种简单而准确的温度检测方法是强制两个不同的电流通过二极管，并获取每个电流的基极发射极电压之间的电压差。这消除了对 i 的依赖s并使基极-发射极电压差与温度之间的关系相当线性。下面的等式显示了它如何工作在两个电流，ih和我l.
其中 δv是是两个电流下基极-发射极电压之差，ih是更高的强制电流，il是较低的强制电流。其他参数与之前相同。求解 t 并转换为摄氏度可得到以下结果：
该方程表明温度与δv成正比是由物理常数、二极管理想因子和两个检测电流之比决定的比率。
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max16031/max16032采用上一节讨论的双电流技术测量外部温度二极管的温度。缩放和转换 δv 后是对于数字代码，器件减去表示 -273.15 度偏移的固定代码。结果数字是以摄氏度为单位的温度，分辨率为 0.5°。
温度检测电路需要校准以补偿不同的二极管理想系数。max16031/max16032中的每个外部温度传感器都需要两个校准值：增益和失调。
存储在 r19h[7：2]（传感器 1）和 r4fh[5：0]（传感器 2）中的增益值控制 ih当前（il电流固定在 6μa）。表1显示了每个增益寄存器位的位权重。例如，值 110000b 对应于 ih84μa。
r19h[7：2]， r4fh[5：0] 位 我h附加值达 80μa （μa）
逻辑 '1' 逻辑 '0'
0 +0.25 0.0
1 +0.25 0.0
2 +0.5 0.0
3 +1.0 0.0
4 0.0 +2.0
5 +4.0 0.0
位于r1bh[7：5]（传感器1）和r4dh[6：4]（传感器2）中的失调值被添加到温度转换结果中，以补偿失调误差。表 2 显示了可能的偏移值。
r1bh[7：5]， r4dh[6：4] 值 偏移量（°c）
100 +8
101 +6
110 +4
111 +2
000 0
001 -2
010 -4
011 -6
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图1.“温度设置”对话框。
图2.“电流”和“温度”选项卡。
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r5bh[6：4] 值 截止频率（赫兹）
000 过滤器已禁用
001 2.53
010 5.06
011 10.1
100 20.2
101 40.5
110 81
111 162
校准程序
为了校准max16031/max16032的温度传感器电路，需要在两种不同的温度下获取数据。温度应相隔很远，以获得最佳效果。为简单起见，第一个温度可以是+25°c。 为了获得更好的精度，第二个温度应高于室温而不是更低;一个良好的值是+85°c。 为获得最佳精度，应在-40°c和+85°c下获取数据。 下面的max16031示例获取+25°c和+85°c的校准数据，并在二极管连接配置中使用fairchild 2n3904晶体管——集电极和基极短路在一起。
为获得最佳结果，被校准的传感器应浸入温控浴中的非导电流体中。该示例使用氟惰性™fc-77，尽管矿物油等其他液体也可能起作用。如果没有此类设备，如果将传感器连接到具有大热质量的金属物体上，则市售烤面包机烤箱可能就足够了，这会增加校准期间的温度稳定性。使用与传感器有良好热耦合的精确热电偶来测量温度。
请按下列步骤收集校准数据：
确保偏移寄存器设置为零。
将温度设置为低值（在本例中为 +25°c），留出足够的时间进行稳定。
将增益寄存器设置为 80μa。
记录max16031返回的数字值。
对每个可能的增益寄存器值重复步骤4。
将温度设置为高值（在本例中为+85°c），留出足够的时间进行稳定。
重复步骤 3、4 和 5。
收集数据后，应执行几个简单的计算。对于从max16031收集的每个温度，计算误差值：
t犯 错= tmax16031- 吨量过的
然后，计算单个增益值的每个误差值之间的差值：
δ = terr_85- 吨err_25
表4显示了示例校准数据。增益注册码和增益值（μa）列将增益寄存器设置显示为十六进制码和等效电流源值。这tmax16031（°c）列显示了从max16031温度转换结果寄存器获得的在低温（+25°c）和高温（+85°c）下每种增益设置的读数。这t犯 错（°c）列列出了max16031记录的温度与实际测量温度之间的误差（差）。δ （°c） 列列出了高温和低温下记录的误差值之间的差异。
增益注册码 增益值 （μa） tmax16031（°c） t犯 错（°c） δ （°c）
+25 +85 +25 +85
0x10 80 17.5 75 -7.5 -10 -2.5
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0x1a 81.25 18.5 77 -6.5 -8 -1.5
0x1c 81.5 19 77.5 -6 -7.5 -1.5
0x1e 81.75 19.5 78 -5.5 -7 -1.5
0x0 82 20 78.5 -5 -6.5 -1.5
0x2 82.25 20 79 -5 -6 -1
0x4 82.5 20.5 79 -4.5 -6 -1.5
0x6 82.75 21 79.5 -4 -5.5 -1.5
0x8 83 21 80 -4 -5 -1
0xa 83.25 21.5 80.5 -3.5 -4.5 -1
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0x3c 85.5 24.5 84 -0.5 -1 -0.5
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0x22 86.25 25.5 85 0.5 0 -0.5
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0x28 87 26.5 86.5 1.5 1.5 0
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0x2e 87.75 28 87.5 3 2.5 -0.5
下一个任务是找到增益和失调校准参数。检查 δ （°c） 列并找到值最接近零的单元格。在这种情况下，增益设置为 87 和 87.25 的两行包含零。这对应于零斜率，这意味着增益误差可以忽略不计。接下来，检查t犯 错（°c）这些行的值，然后选择包含可使用偏移寄存器减去的误差值的行。在该示例中，选择偏移误差为 2 的行，以便偏移寄存器值 '001' 可以将其抵消。
从失调和增益寄存器获得的值现在可以加载到应用电路中使用的max16031监视器的eeprom配置寄存器中。每次都可以使用相同的值，从而产生合理的精度。
为了提高精度，可以在电路板测试时为每个单元设置增益参数。在设备附近放置一个精确的热电偶并测量温度。调整增益寄存器内容，直到max16031温度与测量温度匹配。
关于霍尼韦尔HF800的作用介绍和应用
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MAX16031/MAX16032系统监测器的外部温度传感器校准
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