本文主要介绍为提高系统可靠性所采用的分布式测量技术及其温度集成传感器，并指出应用特征。
可靠性的隐患与解决
在微处理应用系统或工控系统中，为了防止系统损坏或性能降低，很多电子设备中都安装了用于监视发热情况的温度传感器。而对于不止有一个潜在“发热点”的系统之中，均要带有多个属于分布式的温度传感器。
图1表示一个机箱的模型，图1中有三个地点可能产生散热，其中两个是高速芯片热源，即是微处理器(μP)、数字信号处理(DSP)芯片或图像控制器，它们的耗散功率足以产生危害性的温度。另外一个热源是安装在机箱后部散热器上的功率器件。
在每一处都放置一个温度传感器可以使你单独监测每一处温度。任一处温度超出了安全范围系统就可以通过打开冷却风扇或减低时钟速度或关掉系统电源等措施以防止发生意外。为了确定风扇工作是否正常或外部环境温度是否降到足以使机内温度在安全范围之内，可利用空气入口处的第四个温度传感器来监视从冷却风扇进来的空气温度，
大多数用于测量温度的集成电路(IC或所称温度传感集成电路)是用来检测管芯(或芯片核)的温度，这实际上等同于芯片封装引线的温度。所以只要紧靠发热器件，这些测量温度的集成电路(IC)就能很好地指示出热源温度。但由于热源要比安装部位上的电路板温度高，所以测得的电路温度要比热源实际温度偏低。
为了减小这个温差，要尽可能将传感器靠近热源安装。将传感器和热源的地线引脚连在一起，若可行的话，又将电源引脚也连起来。并使覆铜面积足够大以保证良好的热传导。有些温度传感器(温度传感集成电路)在其封装上有突出部位，为此很方便地用螺栓将其固定到其它物体上，这种封装提供了一个从传感器安装部位到管芯的良好导热通路，从而使传感器非常适合于测量散热器或杌壳的温度。
分布式温度测量的应用
模拟传送与数宇传送
模拟传送
—旦将温度传感器放置在合适的地点，它门的温度信息必须送到微控制器(μc)。所采用的方法首先取决于测量温度的目的。如果只是定时地查询一下每个点的温度情况，常用的办法是安装模拟温度传感器(IC或热敏电阻／电阻组合)，再用—个模拟-数字转换器(ADC)周期性地测量它们的输出电压。ADC可以是一个单独的器件或者集成于微控制器之内，这样的ADC通常还包括一个多路复用器(MUX)或称多路开关。否则，你必须外加一个(如图2虚线框内的MUX)。
如果传感器的信号线较长而系统产生的电气噪声较大，那么较高灵敏度的传感器将有利于减小噪声影响、改善精度。图2中所示的IC传感器MAX6602的灵敏度为 125mV／℃，在绝人多数应用系统中可以采用低分辨率的ADC。对那些工作温度范围比较宽的应用而言，高线性度的温度测量集成电路(IC)与热敏电阻相比，其好处就是在全温范围内具有均匀的温度分辨率。
若微控制器缺少足够的模拟输入通道来接受系统内所有传感器和其它模拟输入信号。则可以考虑用以其它形式的传感器与微处理器进行连接通信。
当模拟输入端口不足时，一个简单的多点温度测量的办法是采用具有内置ADC及标准串行接口的温度传感器。例如MAX6625与微控制器通信采用 I2CTM/SMBusTM(I2C是philips Corp的商标，SMBus是Intel Corp的商标)兼容的两线串口。它具有一个可以设置传感器地址ADD的引脚，将该引脚连接至地、电源，SDA(源数据自动化)或SCL(串行时钟)引脚，可以选择四个地址中的一个。多达四个MAX6625可以连在同一个两线(SDA与SCL)制总线上(见图3所示)。
数宇传送
用MAX6625替换模拟输出
将数字式温度传感器设置成不同的地址，系统中还可以容纳更多的数字温度传感器。例如，除了4只MAX6625外，还可以增加多达8只MAXl617，这样，利用一条总线总共可以监测12个地点的发热状况。因为MAX6625采用数字方式通信，当系统中的传感器分布比较分散或是系统产生的电干扰比较大时，用它来替换模拟输出的传感器是一个明智的选择，
MAX6625连续测量温度，每133毫秒更新一次(8位+符号位)输出，主处理器可以随时通过两线制总线读取温度值。当温度超过由处理器编程设定的阀值时，MAX6625可以产生一个开漏(漏极开路)输出中断(O.T.端)信号，这种比较功能的(滞迟回线)间隔也可编程设定，这样可使MAX6625忽略掉小的温度变化。为了监视几个地点潜在的发热问题，又不想主处理器不停地去访问，可以将几个MAX6625的中断输出口(漏极开路)用一条线连接起来并接到一个公共的上拉电阻。MAX6625的微型6脚SOT23封装可以让其尽可能接近热源，即便是被紧密包裹起来的线路板也无问题。
基于时间延迟的多路复用温度测量技术
标准串口并不是多点传感器数据的唯一方法。比如MAX6575L，它可以产生一个延迟时间正比于温度的逻辑输出，采用一种简单的基于时间延迟的多路复用机制，可以将多达8个 MAX6575连接到微控制器(μC)的I／O引脚上。见图4(A)、(B)为此种技术的描述。
在图4(B)中，8个MAX6575L通过单个I／O线连接到μC上。微控制器(μC)需要读取温度时，首先将口线拉低至少1微秒，当它释放I／O线后，其中一片MAX6575L将口线拉低并保持一个正比于绝对温度(ºK ) 间隔为5μS的逻辑电平输出，然后释放。从μC到任一片MAX6575L发出的两次由高到低跳变间的时间间隔tD1、tD2、tD8正比于绝对温度，并可通过引脚编程(延时系数)为5、20、40μS／ºK见图4(A)或者是60、320、480μS／ºK(MAX6575H) 。借助IC内部的定时/计数器，可以将放置在不同地点的8个传感器数据通过一条I/O线读取进来，这种技术具有优良的抗噪声性能，因为任何由电噪声引起的跳变沿都被相对较长的延时所屏蔽。
在某些应用中，可以让多个传感器拥有的专用地址(如MAX6625是拥有专用地址的)或延时时间 (如MAX6575是拥有延时时间的)无法实现。例如，在一个机框中有好块相同的线路卡(温度传感集成电路)通过接插件接人底扳，每块卡之间必须能够互换，所以无法使传感器选择专用地址或延时时间。
最冷和最热的板卡温度的测量-时间延迟均设置相同
通过让几个类似的传感器共亨一个输出，MAX6575L就可以监视多个可互换的板卡了，这可以通过其延时输出测量到最冷和最热的板卡温度(见图5所示)，该温度测量电路和图4相同，但所有MAX6575L均设置为最短延时系数(应将引脚TS0、TSl均接地)。这样，各个MAX6575L拉低I／O口线的延迟时间 (t1)和保持I／O为低的时间间隔5TμS ，这里的T是以绝对温度(ºK )为单位的温度值。
当多片MAX6575L仍按照图4(A)所示连接在一起时(但它们的所有TS0和TSI引脚均接地)，则具有最低温度的传感器将首光拉低I/O线，此动作的延时t1正比于最冷的一片MAX6575L的温度。在启动脉冲下降沿的10μS／ºK。之后，最热的一片MAX6575L最终释放I/O线(延时t2)，测量出t1和t2， μC就可以知道最冷和最热卡的温度。
热敏开关监视温度越限
如果需要了解的只是板卡上的温度是否超过了设定门限，其目的是为了打开一个风扇，那么MAX6501系列的器件是一个简单方案。MAX6501“热敏开关”是一种由工厂预先设定门限的温度比较器，门限由 -45℃到+115℃，间隔10℃。当管芯温度超过预设门限时，它的开漏输出立即有效。
例如在机框中，每个板可以带有一个或多个 MAX6501，所有MAX6501连接至个公共的输出线上。任何一块板卡上的温度超出了其限值都会将输出线拉低。打开风扇或是启动其它机构来降低扳卡温度(见图6所示)。由于开漏输出连接在一起，当任何一个扳卡超过其阀值温度时都将产生一个“过热”信号。这种方法也可监视同一块板上的多点温度。 MAX6501具有用于5脚SOT23表面封装和便于安装在散热器和机壳上的7脚TO-220封装。
简化设计的远端结温传感器
前面所讨论的温度传感器都是通过测量封装引脚温度来实现对最近处热源(管芯)温度的测量。另一类传感器可测量远端的PN结温度，远端结可以是一个分立的晶体管或是大功率IC的—部分，例如高速微处理器(uP)。这种远端结温传感器测量方法可以直接测量IC管芯的温度，而对于大功率IC(高速微处理器)可能在一些非常情况下出现散热问题，如气流被阻断。远端结温传感器(MAXl617／MAX1618/MAX1619)在很多系统中被用此种目的。它们采用两种不同电流驱动敏感结，并测量两种情况下的电压。而两种电流所产生的正向压降之差正比于敏感结的绝对温度。
对于多处理器那样的有多个高速，高功耗器件的系统，需要测量多个远端结，这时可以选用能够接入多个远端结的单片传感器(见图7所示)。图7中的一个单片IC(MAXl668)就可以测量四个外部结温：两个来自微处理器(μP)，一个来自高性能图像控制器以及一个用于测量另—片发热IC温度的分立NPN晶体管。除了这四个远端结之外，MAXl668还测量自身的温度，即提供就近印制电路板的温度信息。
MAXl668 作为一个测量多个温度的单片温度传感器，应用它进行设计将变得相当高效。若采用几个分立的传感器芯片，将需要多个地址以识别它们，而MAXl668仅需一个地址，所以主控制器可以更容易地读取多个温度或者识别故障地点。多个测量通道共亨信号调理电路也使系统的价格减低，体积减小。MAXl668采用绝大多数远端结温传感器普遍采用的16引脚QSOP封装。
对系统设计人员而言，另一个所关心的是远端结温传感器和目标结的最大可能距离。有很多的因素影响这个最大距离，因而一个简单的数字是毫无意义的。在没有电噪声的环境中，假定连线电阻小于1到2欧姆，远端结可以距离传感器相当远(达1 米)，随着EMl的增加，连线长度必须减小。大多数远端结传感器具有良好的噪声抑制能力，但当连线上拾取的噪声大到足以影响正向结压的测量时，将会给测量带来误差。高速系统中谨慎的做法是将连线长度限制在数英寸以内。
结论
通过上述分析，可以看出为提高系统可靠性，检测“发热点”隐患并保证精度，可以用多种分布式集成温度传感器及其测量技术来实现，具体如何应用与设计是要根据糸统复杂简易程度来决定的。其中。 MAXl668远端结温传感器及测量技术是为性能价格比较高可推广应用的简化设计。
