电子元器件开发和应用

郑州铁路职业技术学院 田亚芳

电子元器件开发和应用

郑州铁路职业技术学院 田亚芳

长期以来很多电子工作者，在工作上无法提高一个层次，往往徘徊很长时间找不到原因。其原因是对电子元器件在开发认识上存在误区，在应用上不够重视。电子元器件开发的应用是工程技术人员和工科教师提高自身素质的一种方法。笔者就最近看到智能温度传感器LM76的资料，结合自己的实践经验谈谈的粗浅认识，以供大家参考。

一、开发

1.资料的分析。由资料可以知道智能温度传感器（亦称数字温度传感器）内部都包含温度传感器、A/D转换器、信号处理器、存储器（或寄存器）和接口电路。有的产品还带多路转换器器（MUX）、中央控制器（CPU）、随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM）。智能温度传感器的特点是能输出温度数据及相关的温度控制量，适配各种微控制器（MCU）；并且它是在硬件的基础上通过软件来实现测试功能的，其智能化程度也取决于软件的开发水平。典型产品有DS18B20、MAX6654、LM76等。

LM76是一个由高精度、12位信号输出集成电路数字温度传感器、I2C串行总线接口和温度窗口比较器组成的集成电路。在70℃～100℃和-10℃～+45℃的温度范围内，其窗口比较器的串行总线接口的精度为±1℃。在25℃时，LM76CHM的精度可达± 0.5℃。它的中断输出（INT）在温度超过可编程窗口温度时被激活，温度超限警报输出（T-CRIT-A）在温度超过可编程的危险极限温度（超过此温度，会损坏LM76）时有效。

为了避免在温控系统受到噪声干扰时产生误动作，LM76的内部，都设置了一个可编程的“故障排队”计数器，专用于设定允许被测温度值超过上、下限的次数。仅当被测温度连续超过上限或低于下限的次数达到或超过所设定的次数n(n=1～4)时，才能触发中断端。若故障次数不满足上述条件或故障不是连续发生的，故障计数器就复位而不会触发中断端。这意味着假定n=3时，那么偶然受到一次或两次噪声干扰，都不会影响温控系统的正常工作。

LM76的主机可以对窗口的上限、下限和危险温度极限进行编程，它的可编程迟滞特性与“故障排队”能将误报情况减至最少。LM76在系统通电后，首先处于一种缺省阈值状态。其传感器的缺省阈值为：迟滞温度THYST=2℃，下限温度TLOW=10℃，上限温度THIGH=64℃，危险极限温度TCRIT=80℃。

图1 LM76的引脚排列

表1 LM76的管脚说明

2.弄清LM76的引脚功能及主要参数。

（1）LM76的引脚排列如图1，各管脚的功能如表1。

（2）LM76的主要参数。电源电压：3.3V或5V；电源电流：工作状态时为250μA（典型），450μA（最大）；关闭状态时为8μA（最大）；测温精度：±0.5℃（25℃时的最大值）；-10℃～+45℃时为± 1.0℃（最大）；分辨率：0.0625℃。

3.了解LM76的内部结构。图2所示为高精度测温集成电路LM76的内部结构框图，可以看出，LM76温度传感器包括一个带隙型温度传感器、一个12位A/D和一个可由用户设定上、下限值的数字比较器。当温度位于TLOW和THIGH窗口外时，比较器激活INT线；当温度超过TCRIT时，比较器激活T-CRIT-A线。这些工作线对工作模式和极性都是可编程的。

LM76作为从器件在串行总线上运行时，SCL线是输入线，SDA线是双向串行数据线。根据串行总线规范，LM76有一个7位受控地址，受控地址中的最高有效位设为“10010”，另外两个最低有效位分配给管脚A0、A1，并通过A0、A1接地或接+Vs来置“0”或置“1”。完整的受控地址见表2。

表2 受控地址

二、应用举例

LM76采用3.5V和5V电源，并具有串行总线接口，采用12位信号输出，其最大测量范围超过127℃，LM76的这些特点使得它可广泛用于温度控制系统、个人计算机保护、电子测试仪器、办公设备以及生物医学仪器等方面。

图2 LM76的内部结构

LM76型智能温度传感器增加了温度窗口比较器，非常适合设计一个符合ACPI先进配置与电源接口规范的温控系统。图3是一个满足ACPI设计要求的典型应用电路。其中，LM76可以对选择的温度窗口进行编程，并且当温度超过窗口极限时，LM76会对微处理器发出中断信号，其内部识别标志能迅速判断温度是上升还是下降。当温度超过极限温度TCRIT时，LM76通过其硬件关闭电路实现与微处理的断开。INT输出与T-CRIT-A输出是相互分开的，但可以通过线连接在一起。另外，T-CRIT-A可以通过二极管或门连接到INT线，这种方式可使T-CRIT-A进程激活INT线，但INT进程不能激活T-CRIT-A线，这在同时向微处理器和LM76的T-CRIT-A关闭电路报告的进程中是十分有用的。

这种系统具有完善的过热保护功能，可用来监控笔记本电脑和服务器中CPU及主电路的温度。微处理器最高可承受的工作温度规定为80℃，台式计算机一般为75℃，高档笔记本电脑的专用CPU可达100℃。一旦CPU或者主电路的温度超出所设定的上限、下限时，INT端立即使主机产生中断，再通过电源控制器发出信号，迅速将主电源关断起到保护作用。此外，当温度超过CPU的极限温度时，严重超过极限温度（T.CRIT.A)也能直接关断主电源，并且该端还可通过独立的硬件关断电路来切断主电源，以防主电源控制失灵。

图3 典型应用电路

图4 与ACPI规范相对的温度警报系统

图4所示为与ACPI规范相对应的温度报警关闭系统。该电路通过电源的辅助输出来启动LM76，进而达到关闭失效或过热的计算机，以保护尽可能多的系统。