キーワード: MAX16031, MAX16032外部温度センサキャリブレーション, EEPROM設定可能, モニタ, マルチ電圧, フォルト, 障害, しきい値, スレッショルド, SMBus, I2C, JTAG, 温度センサ, 電流モニタ, 8, ADC
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MAX16031/MAX16032システムモニタの外部温度センサキャリブレーション
筆者：
Eric Schlaepfer, Applications Engineer
要約：システムモニタのMAX16031/MAX16032は、リモート温度検出用の外部ダイオード接続トランジスタをサポートしています。ダイオード接続トランジスタは、温度に依存した特性を示しており、単純なプロセスを使用して測定することができます。これらの特性は、トランジスタのタイプに応じて少し異なるため、MAX16031/MAX16032が正確な温度読取りを生成するには、まず、キャリブレーションプロセスを行う必要があります。
EEPROM 設定可能なデバイスによって、動作範囲、温度/電圧/電流の上限/下限値、フォルト出力設定、および動作モードを極めてフレキシブルに選択することができ、これらの値をデバイス内に格納することができます。ADC に多重化され、各レジスタに書き込まれ、SMBus™およびJTAGインタフェースから読み取ることができます。温度センサの概説
すべての半導体デバイスは温度依存性を示します。特に注目するところは、順バイアスPN接合のIV曲線です。以下のダイオード式はこの動きを表しています。BE はベースエミッタ間電圧、IS は逆方向飽和電流、およびIはダイオード電流です。S への依存性を取り消し、ベースエミッタ間電圧差と温度との関係を完全にリニアにします。次式は、これが2つの電流、IH とIL の場合、どのようになるかを示しています。BE は、両電流のベースエミッタ間電圧の差分、IH は高フォーシング電流、およびIL は低フォーシング電流です。その他のパラメータは、前と同じままです。Tを解析して摂氏温度に変換すると、次が求められます。BE に正比例することを示しています。 MAX16031/MAX16032の温度検出機能
MAX16031/MAX16032は、前のセクションで検討した2電流法を使用して外部温度ダイオードの温度を測定します。ΔVBE をディジタルコードにスケーリングおよび変換した後、デバイスは-273.15度オフセットを表す固定コードを引き算します。結果の数値は、摂氏(℃)の温度で、分解能は0.5°です。H 電流を制御します(IL 電流は6µAに固定)。表1 は、各利得レジスタビットのビット重みを示しています。たとえば、値110000bは84µAのIH に対応します。表1. 利得レジスタビット重み
r19h[7:2], r4Fh[5:0] Bit
IH Value Added to 80µA (µA)
Logic '1'
Logic '0'
0
+0.25
0.0
1
+0.25
0.0
2
+0.5
0.0
3
+1.0
0.0
4
0.0
+2.0
5
+4.0
0.0
表2 は、可能なオフセット値を示しています。表2. オフセットレジスタ値
r1Bh[7:5], r4Dh[6:4] Value
Offset (°C)
100
+8
101
+6
110
+4
111
+2
000
0
001
-2
010
-4
011
-6
図1 に示したTemperature Settings (温度設定)ダイアログから各キャリブレーションレジスタへの簡便なアクセスを提供します。Current and Temperature (電流と温度)タブ(図2 )から、External Temperature 1 (外部温度1)またはExternal Temperature 2 (外部温度2)リンクをクリックし、各温度監視チャネルの設定ダイアログにアクセスします。図1. Temperature Settings (温度設定)ダイアログ 図2. Current and Temperature (電流と温度)タブ Miscellaneous (その他)タブにあるTemp sense filter time constant (温度検出フィルタ時定数)ドロップダウンリストから中心周波数を選択します。これは、表3 に記述されたレジスタr5Bh[6:4]に対応しています。表3. 温度センサディジタルフィルタ
r5Bh[6:4] Value
Cutoff Frequency (Hz)
000
Filter Disabled
001
2.53
010
5.06
011
10.1
100
20.2
101
40.5
110
81
111
162
キャリブレーション手順
MAX16031/MAX16032の温度センサ回路をキャリブレーションするには、2つの異なる温度のデータを取得する必要があります。最良の結果を得るために、これらの温度の間隔が広く離れている必要があります。簡単にするために、1番目の温度を+25°Cに設定することができます。精度を高くするには、2番目の温度を室温より低くではなく、高くする必要があります。妥当な値は+85°Cです。最高精度を得るには、-40°Cと+85°Cでのデータを取得する必要があります。以下のMAX16031例では、+25°Cと+85°Cでのキャリブレーションデータを取得し、ダイオード接続設定(コレクタとベース間を短絡)にFairchild 2N3904トランジスタを使用しています。
オフセットレジスタがゼロに設定されていることを確認します。
温度を低値(この例では+25°C)に設定し、安定するまでの十分な時間を取ります。
利得レジスタを80µAに設定します。
MAX16031から返されたディジタル値を記録します。
可能な利得レジスタ値ごとに、手順4を繰り返します。
温度を高値(この例では+85°C)に設定し、安定するまでの十分な時間を取ります。
手順3、4、および5を繰り返します。
データが収集されると、いくつかの単純な計算が実行されます。MAX16031から収集された温度ごとに、誤差値を計算します。TERR = TMAX16031 - TMEASURED
Eq. 4
Δ = TERR_85 - TERR_25
Eq. 5
表4 は、キャリブレーションデータ例を示しています。Gain Reg Code (利得レジスタコード)とGain Value (µA) (利得値(µA)の列は、利得レジスタ設定を16進コードおよびその等価電流ソース値の両方で示しています。TMAX16031 (°C) 列は、低温度(+25°C)および高温度(+85°C)での各利得設定のMAX16031温度変換結果レジスタから取得された読取りを示しています。TERR (°C) 列は、MAX16031で記録された温度と実際の測定温度間の誤差(差分)をリストしています。Δ (°C) 列は、高温度と低温度で記録された誤差値間の差分をリストしています。表4. キャリブレーションデータ例
Gain Reg Code
Gain Value (µA)
TMAX16031 (°C)
TERR (°C)
Δ (°C)
+25
+85
+25
+85
0x10
80
17.5
75
-7.5
-10
-2.5
0x12
80.25
17.5
75.5
-7.5
-9.5
-2
0x14
80.5
17.5
76
-7.5
-9
-1.5
0x16
80.75
18
76.5
-7
-8.5
-1.5
0x18
81
18.5
76.5
-6.5
-8.5
-2
0x1A
81.25
18.5
77
-6.5
-8
-1.5
0x1C
81.5
19
77.5
-6
-7.5
-1.5
0x1E
81.75
19.5
78
-5.5
-7
-1.5
0x0
82
20
78.5
-5
-6.5
-1.5
0x2
82.25
20
79
-5
-6
-1
0x4
82.5
20.5
79
-4.5
-6
-1.5
0x6
82.75
21
79.5
-4
-5.5
-1.5
0x8
83
21
80
-4
-5
-1
0xA
83.25
21.5
80.5
-3.5
-4.5
-1
0xC
83.5
22
81
-3
-4
-1
0xE
83.75
22.5
81.5
-2.5
-3.5
-1
0x30
84
22.5
82
-2.5
-3
-0.5
0x32
84.25
23
82
-2
-3
-1
0x34
84.5
23
82.5
-2
-2.5
-0.5
0x36
84.75
23.5
83
-1.5
-2
-0.5
0x38
85
24
83.5
-1
-1.5
-0.5
0x3A
85.25
24.5
83.5
-0.5
-1.5
-1
0x3C
85.5
24.5
84
-0.5
-1
-0.5
0x3E
85.75
25
84.5
0
-0.5
-0.5
0x20
86
25.5
85
0.5
0
-0.5
0x22
86.25
25.5
85
0.5
0
-0.5
0x24
86.5
26
85.5
1
0.5
-0.5
0x26
86.75
26.5
86
1.5
1
-0.5
0x28
87
26.5
86.5
1.5
1.5
0
0x2A
87.25 27 87 2 2 0
0x2C
87.5
27.5
87
2.5
2
-0.5
0x2E
87.75
28
87.5
3
2.5
-0.5
Δ (°C) 列を調べ、ゼロに最も近い値を持つセルを探します。この場合、87と87.25の利得設定の2行にゼロがあります。これは、ゼロのスロープに対応し、無視可能な利得誤差があることを意味します。次に、これらの行のTERR (°C) 値を調べ、オフセットレジスタを使用して差し引くことができる誤差値を含む行を選択します。この例では、'001'のオフセットレジスタ値を取り消すことができるように、2のオフセット誤差を持つ行が選択されます。
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APP 4284: Feb 20, 2009
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