IC/微控制器内部温度传感器的预期用途

电器工程 微控制器 传感器 集成电路 温度
2022-01-07 17:56:02

微控制器内的温度传感器 (TS) 的预期用途是什么?

当然,您可以说它是测量 IC 的内部温度,但也取决于环境温度,TS 可能用于测量此温度,例如在整个设备可能较冷的较冷环境中。

我之所以问,是因为到目前为止,我还没有在数据表中看到任何描述提到 TS 是仅用于测量内部温度还是环境/外部温度。

4个回答

您可以做几件事:

  • 过温保护。​​​
  • 电压基准和振荡器温度校正。
  • 环境温度估计,开尔文每瓦(k/w)温升在整个范围内是合理稳定的,所以您可以做一个粗略的猜测。如果您不跳入使封装功率计算复杂化的睡眠模式。(数据来自我测试的 STM32 产品的温度测试)
    在此处输入图像描述

该传感器的主要目的是测量微控制器本身的温度,当它被封装在任何设备的外壳中时。它用于检查 IC 是否因外壳内部高温或微控制器的高功率耗散而过热。

此外,它不是测量周围环境温度的可靠来源,因此要测量外部温度,必须使用单独的温度传感器(远离散热器或任何其他发热组件)

温度传感器的真正目的是防止损坏芯片并确保芯片上运行的软件正常运行。所有其他用途都是副作用。

所有电子元件在开始失效之前都有一个最高温度。足够高的温度甚至会损坏组件(这实际上是常识,所有事物都有最高温度等级 - 甚至您:有一个温度可以让您开始烹饪,而您的大脑将停止工作)。

在损坏之前,电子元件可能会产生意想不到的结果。晶体管可能随机打开或关闭,导体变得更具电阻等。对于 CPU,这会导致指令执行不正确。在大多数情况下,您会遇到崩溃。崩溃是幸运的,因为在最坏的情况下,它会默默地执行您意想不到的事情并且不会崩溃,但会默默地对您的数据做一些坏事,例如损坏磁盘上的文件或损坏外部设备。

解决这个问题的老派解决方案是通过使用巨大的散热器来确保你的 CPU 永远不会变得太热,并限制你运行 CPU 的速度。更复杂的解决方案是监控系统的温度并在 CPU 过热时降低 CPU 的速度(从而减少它产生的热量)。

注意:减慢 GHz 是可行的,因为 CMOS 电路在不切换时消耗几乎为零安培,这与常规电路在刚打开时消耗安培不同。因此,对于 CMOS 电路,如果它是零赫兹,它不会消耗电流并且根本不会产生热量。对于 CMOS,它是晶体管的时钟产生热量。它开关的次数越多,它产生的热量就越多 - 因此热量与 GHz 和使用的晶体管数量成正比。

热量是来自 CPU 本身还是来自环境并不重要。太热太热了。如果您在阳光下运行 PC,当内部温度超出规格时,它仍应节流。

多种可能性:

  1. 营销。它价格便宜,可以销售更多的 MCU;添加吧!
  2. 技术上可行,可能有用,便宜:为什么不呢?
  3. 允许确定系统是否在预期的操作范围内。
  4. 对于更高功率的设备,允许限制工作频率。
  5. 对于低功率设备,允许测量(接近)环境温度。任何(未预测/未建模的)温度升高都会增加误差,这可能不是实验室级温度传感器。