溫度傳感器芯片為系統(tǒng)提供可靠的保護(hù)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程師開發(fā)電子產(chǎn)品時往往受到兩方面的限制,使他們不得不審慎考慮系統(tǒng)的散熱問題。其中一個限制是印刷電路板及機(jī)盒的大小及成本。由于產(chǎn)品越趨小巧,因此機(jī)盒內(nèi)的氣流較少,很難降低耗電量大而又敏感的半導(dǎo)體芯片的溫度。性能是另一個方面限制,因?yàn)槲覀儾粩嗵岣咛幚砥�、�?shù)字信號處理器(DSP)及控制器(MCU)的性能,但根據(jù)摩爾定律,處理器性能每提升一倍,功耗也相應(yīng)增加一倍。由于受到這兩方面的限制,因此電子產(chǎn)品很易在工作時積聚大量熱能,令溫度不斷攀升,以致影響系統(tǒng)的可靠性,甚至功能能否充分發(fā)揮也會受到影響。以這兩方面的問題來說,溫度傳感器芯片都可發(fā)揮關(guān)鍵性的保護(hù)作用。
建立熱量控制系統(tǒng)模型
電路板及機(jī)盒的功能設(shè)計(jì)全部完成之后,我們便應(yīng)立即建立熱能控制系統(tǒng)的模型。圖1的彩色繪圖清楚顯示出現(xiàn)在系統(tǒng)設(shè)計(jì)內(nèi)的多個瓶頸地帶,同時也讓我們知道是否有必要加設(shè)主動式溫度感測及控制裝置(參看圖1)。美國國家半導(dǎo)體的/appinfo/webench/webtherm/網(wǎng)頁載有這類建模工具的示例,全部都極有參考價值。需要保護(hù)的關(guān)鍵電路一經(jīng)確定之后,便必須制定相關(guān)的保護(hù)策略。
保護(hù)策略
傳統(tǒng)上,工程師都利用銅線或金屬塊作為散熱器,以保護(hù)會耗散大量熱能的芯片。這個方法仍然很受歡迎,但只局限于并不怎樣計(jì)較產(chǎn)品輕重的系統(tǒng)。從熱能管理的角度來看,計(jì)算機(jī)制造商其實(shí)有很多值得我們學(xué)習(xí)的地方。他們采用的保護(hù)計(jì)算機(jī)的方法也適用于其他電子產(chǎn)品,而事實(shí)上這些方法已被其他行業(yè)如電子游戲機(jī)及汽車電子系統(tǒng)業(yè)的制造商所廣泛采用。以下是幾個基本的保護(hù)方式：
有一點(diǎn)很重要,那就是采用塑膠封裝的溫度傳感器芯片可在-55℃至150℃的溫度范圍內(nèi)操作。對于需要在150℃至180℃的高溫范圍內(nèi)操作的先進(jìn)系統(tǒng)來說,無封裝的傳感器裸粒仍可適用。
被動式保護(hù)
目前有幾個保護(hù)系統(tǒng)的方法最具經(jīng)濟(jì)效益,例如適當(dāng)降低功率的額定值、讓空氣自由流動以及采用散熱器。為了確保產(chǎn)品性能可靠,符合集成電路制造商所作的保證,芯片本身的連接面溫度必須不能超過數(shù)據(jù)表所列的數(shù)值(約1
