深入解析LM26：一款高精度工廠預(yù)設(shè)恒溫器

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，溫度控制是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天，我們就來深入探討一款性能卓越的溫度控制芯片——LM26，它是一款工廠預(yù)設(shè)恒溫器，在眾多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

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一、LM26的主要特性

（一）內(nèi)部比較器與遲滯功能

LM26內(nèi)部的比較器具有引腳可編程的2°C或10°C遲滯功能。這種設(shè)計(jì)可以有效防止溫度在設(shè)定點(diǎn)附近波動(dòng)時(shí)，輸出信號(hào)出現(xiàn)頻繁跳變，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。通過將HYST引腳連接到GND或V+，可以輕松選擇10°C或2°C的遲滯溫度。例如，當(dāng)HYST引腳連接到GND時(shí)，典型的遲滯溫度為11°C；連接到V+時(shí)，典型遲滯溫度為2°C。

（二）無需外部組件

該芯片無需外部組件即可正常工作，這大大簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，降低了成本和電路板空間。對(duì)于一些對(duì)空間和成本要求較高的應(yīng)用場(chǎng)景，如便攜式電池供電系統(tǒng)，LM26的這一特性尤為重要。

（三）多種輸出類型

LM26提供開漏或推挽數(shù)字輸出，并且支持CMOS邏輯電平。其數(shù)字輸出階段可以預(yù)設(shè)為開漏或推挽，還能在工廠編程為高電平有效或低電平有效，同時(shí)可以指示過溫關(guān)機(jī)事件（OS）或欠溫關(guān)機(jī)事件（US）。這種靈活的輸出配置使得LM26能夠適應(yīng)不同的系統(tǒng)需求。

（四）內(nèi)部溫度傳感器與電壓輸出

芯片內(nèi)部集成了溫度傳感器，并通過VTEMP輸出引腳提供與溫度成比例的電壓。這個(gè)輸出電壓可以用于確定LM26所讀取的溫度，其輸出斜率約為 -10.82 mV/°C。此外，VTEMP輸出還允許在組裝后進(jìn)行系統(tǒng)測(cè)試，方便工程師進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)和故障排查。

（五）電源噪聲抑制與UL認(rèn)證

LM26具有出色的電源噪聲抑制能力，在測(cè)試中，當(dāng)將各種信號(hào)（如400 kHz、1 Vp-p的方波，2 kHz、200 mVp-p的方波，100 Hz至1 MHz、200 mVp-p的正弦波）耦合到V+引腳時(shí)，未觀察到輸出的誤觸發(fā)。同時(shí)，該芯片是UL認(rèn)可的組件，這為其在一些對(duì)安全性要求較高的應(yīng)用中提供了保障。

二、LM26的關(guān)鍵規(guī)格參數(shù)

（一）電源電壓與電流

LM26的電源電壓范圍為2.7 V至5.5 V，典型電源電流為16 μA，最大為40 μA。這種低功耗的設(shè)計(jì)使得LM26在電池供電的設(shè)備中表現(xiàn)出色，能夠有效延長(zhǎng)電池的使用壽命。

（二）溫度精度與遲滯

在 -55°C至 +110°C的溫度范圍內(nèi)，跳閘點(diǎn)精度為 ±3°C；在 +120°C時(shí)，精度為 ±4°C。遲滯溫度典型值為2°C或10°C，可通過HYST引腳進(jìn)行選擇。

（三）ESD額定值

該芯片的人體模型（HBM）靜電放電額定值為 ±2500 V，機(jī)器模型為 ±250 V，具有一定的靜電防護(hù)能力。

三、LM26的應(yīng)用領(lǐng)域

（一）微處理器熱管理

在微處理器運(yùn)行過程中，溫度過高會(huì)影響其性能和穩(wěn)定性。LM26可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)微處理器的溫度，當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)值時(shí)，及時(shí)發(fā)出信號(hào)，觸發(fā)散熱措施，確保微處理器在安全的溫度范圍內(nèi)工作。

（二）家電設(shè)備

在家電設(shè)備中，如冰箱、空調(diào)等，LM26可以用于溫度控制，保證設(shè)備的正常運(yùn)行和節(jié)能效果。例如，在冰箱中，通過精確控制溫度，可以保持食物的新鮮度。

（三）便攜式電池供電系統(tǒng)

由于LM26的低功耗特性，非常適合應(yīng)用于便攜式電池供電系統(tǒng)，如智能手機(jī)、平板電腦等。它可以監(jiān)測(cè)電池的溫度，防止電池過熱，提高電池的安全性和使用壽命。

（四）風(fēng)扇控制

在電子設(shè)備的散熱系統(tǒng)中，LM26可以根據(jù)設(shè)備的溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)速。當(dāng)溫度升高時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速加快；溫度降低時(shí)，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速減慢，實(shí)現(xiàn)節(jié)能和高效散熱的目的。

（五）工業(yè)過程控制

在工業(yè)生產(chǎn)中，許多過程需要精確的溫度控制。LM26可以用于監(jiān)測(cè)和控制工業(yè)設(shè)備的溫度，確保生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。

（六）HVAC系統(tǒng)

在暖通空調(diào)（HVAC）系統(tǒng)中，LM26可以精確控制室內(nèi)溫度，提供舒適的環(huán)境。通過與其他控制設(shè)備配合，可以實(shí)現(xiàn)智能化的溫度調(diào)節(jié)。

（七）遠(yuǎn)程溫度傳感

在一些需要遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)溫度的場(chǎng)景中，LM26可以將溫度信號(hào)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程監(jiān)控中心，方便工作人員實(shí)時(shí)了解溫度變化情況。

（八）電子系統(tǒng)保護(hù)

當(dāng)電子系統(tǒng)中的溫度超過安全范圍時(shí)，LM26可以觸發(fā)保護(hù)機(jī)制，如關(guān)閉電源或發(fā)出警報(bào)，保護(hù)系統(tǒng)免受損壞。

四、LM26的詳細(xì)描述

（一）功能概述

LM26是一款集成了溫度傳感器、參考電壓、DAC和比較器的工廠預(yù)設(shè)恒溫器。它可以在工廠編程，將跳閘點(diǎn)設(shè)置在 -55°C至 +120°C的任何溫度，并且可以改變輸出功能。其內(nèi)部溫度傳感器通過VTEMP引腳輸出，具有負(fù)溫度系數(shù)（NTC），可用于溫度監(jiān)測(cè)和組裝后測(cè)試。

（二）功能框圖

文檔中提供了多種輸出引腳的功能框圖，包括LM26A、LM26B、LM26C和LM26D。這些框圖清晰地展示了芯片內(nèi)部的信號(hào)流程和各部分之間的連接關(guān)系，有助于工程師理解和設(shè)計(jì)電路。

（三）特性描述

1. 遲滯功能：HYST引腳用于設(shè)置比較器的遲滯。當(dāng)HYST引腳連接到GND時(shí)，選擇10°C遲滯；連接到V+時(shí)，選擇2°C遲滯。為了保護(hù)引腳，可使用串聯(lián)電阻，其電阻值取決于V+的值和引腳的泄漏電流。
2. VTEMP輸出：VTEMP輸出提供與溫度成比例的電壓，可以通過特定的公式計(jì)算出LM26所讀取的溫度。由于VTEMP輸出的驅(qū)動(dòng)能力較弱，在連接電路時(shí)需要注意避免電容性負(fù)載導(dǎo)致的振蕩。文檔中提供了不同電容負(fù)載下的電阻補(bǔ)償值，以確保電路的穩(wěn)定性。

（四）設(shè)備功能模式

LM26在工廠編程后有兩種功能模式，分別對(duì)應(yīng)2°C和10°C的遲滯，通過HYST引腳的電平進(jìn)行選擇。選擇哪種模式取決于系統(tǒng)噪聲和溫度變化率。

（五）組裝后PCB測(cè)試

LM26的VTEMP輸出允許在組裝后進(jìn)行PCB測(cè)試。通過測(cè)量VTEMP輸出電壓，可以驗(yàn)證LM26的組裝是否正確以及溫度傳感電路是否正常工作。文檔中提供了詳細(xì)的測(cè)試步驟，包括測(cè)量VTEMP電壓、驗(yàn)證溫度測(cè)量結(jié)果、觀察數(shù)字輸出狀態(tài)等。

五、LM26的應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

（一）應(yīng)用信息

LM26可用于多種應(yīng)用場(chǎng)景，如微處理器熱管理、家電、風(fēng)扇控制、工業(yè)過程控制等。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體需求選擇合適的型號(hào)和配置。

（二）典型應(yīng)用——兩速風(fēng)扇速度控制

以兩速風(fēng)扇速度控制為例，設(shè)計(jì)要求是在45°C時(shí)將風(fēng)扇速度切換到最大值，精度為 ±3°C。通過選擇合適的風(fēng)扇和NTC熱敏電阻，利用LM26的溫度控制功能，可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)扇速度的精確調(diào)節(jié)。當(dāng)溫度達(dá)到45°C時(shí)，LM26的OS輸出變低，模擬熱敏電阻在高溫下的低電阻，從而將風(fēng)扇設(shè)置為最大速度。

（三）系統(tǒng)示例

文檔中還提供了多種系統(tǒng)示例，包括風(fēng)扇高側(cè)驅(qū)動(dòng)、風(fēng)扇低側(cè)驅(qū)動(dòng)、音頻功率放大器熱保護(hù)和簡(jiǎn)單恒溫器等。這些示例展示了LM26在不同電路中的應(yīng)用方式，為工程師提供了參考。

六、電源供應(yīng)建議

LM26具有出色的電源噪聲抑制能力，在測(cè)試中使用多種信號(hào)耦合到V+引腳時(shí)，未觀察到輸出的誤觸發(fā)。在實(shí)際應(yīng)用中，為了確保芯片的穩(wěn)定運(yùn)行，建議使用穩(wěn)定的電源，并在V+引腳連接0.1 μF的旁路電容。

七、布局設(shè)計(jì)

（一）布局指南

LM26的布局設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單，可以像其他集成電路溫度傳感器一樣應(yīng)用。它可以粘貼或固定在表面，其感測(cè)的溫度與所連接表面的溫度相差約 +0.06°C。為了確保良好的熱導(dǎo)率，芯片的背面直接連接到GND引腳。同時(shí)，需要注意避免電路受潮和漏電，可使用印刷電路板涂層和清漆進(jìn)行防護(hù)。

（二）布局示例

文檔中提供了LM26的典型布局示例，包括VIA到接地平面和電源平面的連接，以及電阻的使用。這些示例有助于工程師進(jìn)行實(shí)際的電路板設(shè)計(jì)。

（三）熱考慮

在設(shè)計(jì)中，需要考慮芯片的熱性能。通過計(jì)算結(jié)到環(huán)境的熱阻（RθJA），可以確定芯片的結(jié)溫上升。為了減少芯片的負(fù)載電流，應(yīng)盡量降低VTEMP輸出和數(shù)字輸出的負(fù)載。文檔中提供了不同條件下的熱阻和溫度上升數(shù)據(jù)，供工程師參考。

（四）部件編號(hào)模板

LM26的部件編號(hào)模板包含了設(shè)定點(diǎn)值和輸出功能的信息。通過解析部件編號(hào)中的xyz部分，可以了解芯片的設(shè)定溫度和輸出類型。例如，LM26CIM5-TPA的跳閘點(diǎn)為85°C，輸出為低電平有效、開漏過溫關(guān)機(jī)輸出。

八、設(shè)備與文檔支持

（一）社區(qū)資源

德州儀器提供了豐富的社區(qū)資源，如TI E2E?在線社區(qū)和設(shè)計(jì)支持。工程師可以在這些社區(qū)中與其他工程師交流經(jīng)驗(yàn)、分享知識(shí)和解決問題。

（二）商標(biāo)信息

E2E是德州儀器的商標(biāo)，其他商標(biāo)歸各自所有者所有。

（三）靜電放電注意事項(xiàng)

由于LM26的ESD保護(hù)能力有限，在存儲(chǔ)和處理時(shí)，應(yīng)將引腳短路或放置在導(dǎo)電泡沫中，以防止靜電損壞MOS柵極。

（四）術(shù)語表

文檔中提供了術(shù)語表，解釋了相關(guān)的術(shù)語、首字母縮寫和定義，方便工程師理解文檔內(nèi)容。

九、機(jī)械、包裝和可訂購信息

文檔提供了LM26的機(jī)械、包裝和可訂購信息，包括不同型號(hào)的狀態(tài)、材料類型、封裝、引腳數(shù)量、包裝數(shù)量、載體、RoHS合規(guī)性、引腳鍍層/球材料、MSL評(píng)級(jí)/峰值回流溫度、工作溫度和部件標(biāo)記等。這些信息對(duì)于工程師選擇合適的型號(hào)和進(jìn)行采購非常重要。

綜上所述，LM26是一款功能強(qiáng)大、性能穩(wěn)定的溫度控制芯片，具有多種特性和應(yīng)用場(chǎng)景。在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，合理應(yīng)用LM26可以提高系統(tǒng)的溫度控制精度和穩(wěn)定性，為設(shè)備的正常運(yùn)行提供保障。你在使用LM26的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。