[发明专利]一种温度传感器

说明书

技术领域

本发明一般涉及到一个温度传感器，并且更具体地，涉及到一个温度测量和控制系统，该系统提供了一个直接与开尔文温度成正比的输出。

背景技术

目前市面上所提供的电子温度传感器，不能或难以嵌入带有适当电源的单片电路和输出电路以形成一个整体的温度传感器。与现有的温度测量和控制系统相比，对本发明的传感器的需要将很容易地理解。这样的传感器不要求布线连接到远程位置来提供规定的电压，在输出可用于测量和控制之前，用于对输出作放大、缩小或执行其它操作。此外，本发明的传感器的功耗将大大低于目前市面上采用温度灵敏元件的温度传感器。

大多数目前市面上的温度传感器不能很容易地实现为测量和控制系统。热电偶具有相对低的输出信号，而这很难稳定地放大。此外，热电偶需要冷结补偿。电阻和热敏电阻传感器是非线性和依赖激励的。然而，这种传感器的主要缺点是，它们的输出不直接相关于任何温标。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种单片集成的温度传感器。

本发明的另一个目的是提供一种温度传感器，其输出直接正比于温度变化而变化。

本发明的再一个目的是提供一种温度传感器，其输出直接相关于已知的温标。

本发明的再一个目的是提供一种温度传感器，其具有相对低的功耗。

本发明的另一个目的是提供一种温度传感器，其具有相对高的输出信号。

本发明的技术解决方案是：

本发明的这些和其它目的由一个单片集成电路来实现，其包含一个根据工作在不同电流密度下三极管的发射极-基极电压对温度敏感性的差异以提供温度指示的温度传感器。本发明的一个特征是，使用有效分流稳压器与电源电压跨接以调节工作电压，并提供一个参考电压（可在单片电路的外部使用电源端得到）。本发明的另一个特征是，其采用差分放大器以使可在单片电路外部的端子得到温度传感器的输出，并且如果需要的话，提供增益或电压偏移。

本发明具有明显的优点，其提供的输出可直接使用已知的温度刻度来校准。

对比专利文献：CN201402185Y温度传感器 200920053180.4，CN201611283U温度传感器200920286731.1

附图说明：

图1是根据本发明的原则制造的温度传感器的部分方框图和部分原理图；

图2和图3是用于解释本发明原则的电路的原理图；

图4是按图1电路实现的原理示意图。

具体实施方式：

参照图1，其中示出了根据本发明原则构成的温度传感器，其具有一对端子10和12分别连接到一个电源（图中未示出）的正极和负极端子。端子14提供一个正比于温度变化的输出。分流电压稳压器16并联到电源以调节工作电压，并提供一个参考电压（在外部端子10和12上提供）。温度灵敏元件18并联到电压稳压器16。温度灵敏元件18的一个输出提供给差分放大器20的一个输入端，并且差分放大器20的另一个输入端连接到端子22。差分放大器的一个输出端连接到三极管24的基极，并且三极管24的发射极连接到端子12，其集电极连接到端子14。在端子10上的正电源电压通过一个二极管26和一个电阻28连接到三极管24的集电极。

如果图1所示的温度传感器可以提供一个输出，该输出正比于温度变化而变化，可以直接校准为一个已知的温度比例，那么三极管可以作为一个比例控制器，或者作为一个通断控制器。例如，如果端子14连接到端子22，差分放大器20和输出电路（包括三极管24）构成一个运算放大器。因此，在端子10和14之间的输出将直接与温度成正比。这样的电路构成一个温度计或温度比例控制器。然而，如果一个参考电压提供给端子22，只要温度传感器18的输出小于该参考电压，端子14提供一个输出。这样的电路构成一个通断温度控制器。

正如前面所提到的，目前已知的温度传感器提供的输出不直接相关于一个已知的温度比例。几乎所有在一个单片集成电路中的电路元件是温度敏感的。最广泛使用的温度敏感的参数可能是NPN三极管的发射极-基极电压。NPN三极管的发射极-基极电压的这种温度敏感的特性的不便于作为一个校准的传感器。发射极-基极电压的值跟随制造因素变化，并在±100 mV的范围内变化。此外，由于三极管具有的负温度系数使得发射极-基极电压随着温度的升高减少，发射极-基极电压不直接正比于任何温度比例。已经发现，一个更实际和有效的参数是三极管工作在不同电流密度条件下的发射极-基极电压的差异。