智能溫度控制器發(fā)展的新趨勢(shì)
進(jìn)入21世紀(jì)后，智能溫度控制器正朝著高精度、多功能、總線標(biāo)準(zhǔn)化、高可靠性及安全性、開發(fā)虛擬溫度控制器和網(wǎng)絡(luò)溫度控制器、研制單片測(cè)溫控溫系統(tǒng)等高科技的方向迅速發(fā)展。
1提高溫度控制器測(cè)溫精度和分辨力
在20世紀(jì)90年代中期zui早推出的智能溫度控制器，采用的是8位A/D轉(zhuǎn)換器，其測(cè)溫精度較低，分辨力只能達(dá)到2°C。目前，國(guó)外已相繼推出多種高精度、高分辨力的智能溫度傳感器，所用的是9~12位A/D轉(zhuǎn)換器，分辨力一般可達(dá)0.5~0.0625°C。為了提高多通道智能溫控器的轉(zhuǎn)換速率，也有的芯片采用高速逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器。
2增加溫度控制器測(cè)試功能
新型智能溫度控制器的測(cè)試功能也在不斷增強(qiáng)。例如，采用DS1629型單線智能溫度傳感器增加了實(shí)時(shí)日歷時(shí)鐘（RTC），使其功能更加完善。DS1624還增加了存儲(chǔ)功能，利用芯片內(nèi)部256字節(jié)的E2PROM存儲(chǔ)器，可存儲(chǔ)用戶的短信息。另外，智能溫度控制器正從單通道向多通道的方向發(fā)展，這就為研制和開發(fā)多路溫度測(cè)控系統(tǒng)創(chuàng)造了良好條件。
智能溫度控制器都具有多種工作模式可供選擇，主要包括單次轉(zhuǎn)換模式、連續(xù)轉(zhuǎn)換模式、待機(jī)模式，有的還增加了低溫極限擴(kuò)展模式，操作非常簡(jiǎn)便。對(duì)某些智能溫度控制器而言，主機(jī)（外部微處理器或單片機(jī)）還可通過相應(yīng)的寄存器來設(shè)定其A/D轉(zhuǎn)換速率，分辨力及zui大轉(zhuǎn)換時(shí)間。
3溫度控制器總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化與規(guī)范化
目前，智能溫度控制器的溫度傳感器的總線技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，所采用的總線主要有單線（1-Wire）總線、I2C總線、SMBus總線和spI總線。采用的溫度傳感器作為從機(jī)可通過總線接口與主機(jī)進(jìn)行通信。
4溫度控制器可靠性及安全性設(shè)計(jì)
傳統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換器大多采用積分式或逐次比較式轉(zhuǎn)換技術(shù)，其噪聲容限低，抑制混疊噪聲及量化噪聲的能力比較差。新型智能溫度控制器普遍采用了高性能的Σ－Δ式A／Ｄ轉(zhuǎn)換器，它能以很高的采樣速率和很低的采樣分辨力將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，再利用過采樣、噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)，來提高有效分辨力。Σ－Δ式A／D轉(zhuǎn)換器不僅能濾除量化噪聲，而且對(duì)外圍元件的精度要求低；由于采用了數(shù)字反饋方式，因此比較器的失調(diào)電壓及零點(diǎn)漂移都不會(huì)影響溫度的轉(zhuǎn)換精度。這種智能溫度控制器兼有抑制串模*力強(qiáng)、分辨力高、線性度好、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
為了避免在溫度控制器系統(tǒng)受到噪聲干擾時(shí)產(chǎn)生誤動(dòng)作，在AD7416/7417/7817、LM75／76、MAX6625／6626等智能溫度傳感器的內(nèi)部，都設(shè)置了一個(gè)可編程的“故障排隊(duì)（fAultqueue）”計(jì)數(shù)器，于設(shè)定允許被測(cè)溫度值超過上、下限的次數(shù)。僅當(dāng)被測(cè)溫度連續(xù)超過上限或低于下限的次數(shù)達(dá)到或超過所設(shè)定的次數(shù)n（n=1~4）時(shí)，才能觸發(fā)中斷端。若故障次數(shù)不滿足上述條件或故障不是連續(xù)發(fā)生的，故障計(jì)數(shù)器就復(fù)位而不會(huì)觸發(fā)中斷端。這意味著假定n=3時(shí)，那么偶然受到一次或兩次噪聲干擾，都不會(huì)影響溫控系統(tǒng)的正常工作。
ACPI（AdvAnced ConfigurAtion And Power InterfAce，即“先進(jìn)配置與電源接口”）規(guī)范的溫控系統(tǒng)。這種系統(tǒng)具有完善的過熱保護(hù)功能，可用來監(jiān)控筆記本電腦和服務(wù)器中CPU及主電路的溫度。微處理器zui高可承受的工作溫度規(guī)定為tH，臺(tái)式計(jì)算機(jī)一般為75°C，筆記本電腦的CPU可達(dá)100°C。一旦CPU或主電路的溫度超出所設(shè)定的上、下*， INT端立即使主機(jī)產(chǎn)生中斷，再通過電源控制器發(fā)出信號(hào)，迅速將主電源關(guān)斷起到保護(hù)作用。此外，當(dāng)溫度超過CPU的極限溫度時(shí)，嚴(yán)重超也能直接關(guān)斷主電源，并且該端還可通過獨(dú)立的硬件關(guān)斷電路來切斷主電源，以防主電源控制失靈。上述三重安全性保護(hù)措施已成為上設(shè)計(jì)溫控系統(tǒng)的新觀念。
為防止因人體靜電放電（ESD）而損壞芯片。一些智能溫度控制器還增加了ESD保護(hù)電路，一般可承受1000~4000V的靜電放電電壓。通常是將人體等效于由100PF電容和1.2K歐姆電阻串聯(lián)而成的電路模型，當(dāng)人體放電時(shí)，TCN75型智能溫度傳感器的串行接口端、中斷／比較器信號(hào)輸出端和地址輸入端均可承受1000V的靜電放電電壓。
5虛擬溫度控制器和網(wǎng)絡(luò)溫度控制器
（1）虛擬溫度控制器
虛擬溫度控制器是基于溫度控制器硬件和計(jì)算機(jī)平臺(tái)、并通過軟件開發(fā)而成的。利用軟件可完成溫度控制器的標(biāo)定及校準(zhǔn)，以實(shí)現(xiàn)*性能指標(biāo)。zui近，美國(guó)Ｂ＆Ｋ公司已開發(fā)出一種基于軟件設(shè)置的TEDS型虛擬傳感器，其主要特點(diǎn)是每只傳感器都有*的產(chǎn)品序列號(hào)并且附帶一張軟盤，軟盤上存儲(chǔ)著對(duì)該傳感器進(jìn)行標(biāo)定的有關(guān)數(shù)據(jù)。使用時(shí)，傳感器通過數(shù)據(jù)采集器接至計(jì)算機(jī)，首先從計(jì)算機(jī)輸入該傳感器的產(chǎn)品序列號(hào)，再?gòu)能洷P上讀出有關(guān)數(shù)據(jù)，然后自動(dòng)完成對(duì)傳感器的檢查、傳感器參數(shù)的讀取、傳感器設(shè)置和記錄工作。
（2）網(wǎng)絡(luò)溫度控制器
網(wǎng)絡(luò)溫度控制器是包含數(shù)字傳感器、網(wǎng)絡(luò)接口和處理單元的新一代智能溫度控制器。它通過數(shù)字傳感器首先將被測(cè)溫度轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，再送給微控制器作數(shù)據(jù)處理。zui后將測(cè)量結(jié)果傳輸給網(wǎng)絡(luò)，以便實(shí)現(xiàn)各傳感器之間、傳感器與執(zhí)行器之間、傳感器與系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換及資源共享，在更換傳感器時(shí)無須進(jìn)行標(biāo)定和校準(zhǔn)，可做到“即插即用（Plug&PlAy）”，這樣就極大地方便了用戶。
6溫度控制器單片測(cè)溫控制系統(tǒng)
單片系統(tǒng)（System On Chip）是21世紀(jì)一項(xiàng)高新科技產(chǎn)品。它是在芯片上集成一個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)，其集成度將高達(dá)108~109元件/片，這將給IC產(chǎn)業(yè)及IC應(yīng)用帶來劃時(shí)代的進(jìn)步。半導(dǎo)體工業(yè)協(xié)會(huì)（SIA）對(duì)單片系統(tǒng)集成所作的預(yù)測(cè)見表1。目前，上一些的IC廠家已開始研制單片測(cè)溫系統(tǒng)，相信在不久的將來即可面市。
表1單片系統(tǒng)集成電路的發(fā)展預(yù)測(cè)
年份-----------------2001-----2002------2007----2010
zui小線寬/um-----------0.18-----0.13------0.1-----0.07
包含晶體管數(shù)量/片------1.3X108--2.5X108---5X108---9X108
成本/（晶體管/毫美分）---0.2------0.1-------0.05----0.02
芯片尺寸/mm2-----------750-----900--- ----1100----1400
電源電壓/V-------------1.8-----1.5--- ----1.2-----0.9
芯片I/O數(shù) -------------2000----2600-------3600---4800
