温度采样电路的几个关键点

hudaren43

在QC/T 897-2011中（最新的标准还未发布），对温度的检测精度要求是2℃；这里对精度的定义与实验的要求写的不是很清晰，新标准中可能进一步完善。



我们自己做精度测试时，一般这样来做：要求BMS工作在-40℃~85℃的环境中，外部的NTC环境温度范围是-40℃~125℃，两个温度范围并不一致，实际需要两个温箱来实现，这样测试才比较有说服力。



我们共同的目的是提高采样精度，首先要了解采样实际的采样电路组成，类似下图：基本上由上拉电阻、上拉电源VCC、NTC、引线电阻和ADC组成。



下面谈谈这几个因素的影响：

上拉电阻

上拉电阻一般选取与NTC-R25接近的值，例如10K（假如R25=10K）；这样是为了把全温度范围的电阻分压值尽量分散在我们整个采样区间，而不是都聚集在某一段电压范围，提高分辨率。

上拉电阻一般选取的是厚膜电阻，精度1%，温漂200ppm以内；提高精度，减小温漂肯定是能提高温度采样精度的，但是考虑成本因素，够用就好。

上拉电源

上拉电源用于分压给NTC，将电阻信号转换成电压信号，然后给ADC去采集，所以上拉电源的精度至关重要；一般它来自于ASIC内部的辅助5V输出电源，精度5%左右，都不会很高。注意，这个电源并不是ADC内部的参考源，是两回事。

所以，有的ASIC厂家为了解决这个电源不精确的问题，提出了一个相对测量的方法：即在进行温度采样时，把外部的上拉电源同时当做内部ADC的参考源，这样在计算过程中，会把这个上拉电源当做一个比例常量而消掉，大家可以自己算一下；目前NXP\TI\美信都有这种相对测量模式可供选择。



ADC

一般使用AFE来作为温度采集的ADC（有的方案使用MCU内部ADC），它需要注意的就是其端口的等效输入电阻，厂家可能会以另外一种漏电流的形式给出（如下图，来自LTC6813规格书）；如果这个漏电流很大的话，代表其输入电阻比较小，那此时就需要注意了，不要选择低温阻值比较大的NTC。



TI的536芯片，温度采样通道等效输入电阻只有50K左右，所以厂家推荐了一个采样电路（如下图，来源于TI官网），采样端口放一个阻值较小的固定电阻，而NTC放在上拉电阻的位置上，这样把影响降低到最小。





NTC、引线等

关于NTC的选型这里不赘述，参考文末链接，之前有详细讨论过。

引线电阻实际被我们当做NTC阻值的一部分而计算在内的；由于它很小，几欧姆的范围，所以一般被忽略不计。

标定

最后再说说标定，在硬件电路设计完成之后，精度基本上就定下来了；不过还可以再挣扎一下，就是通过标定的方法。

标定的对象一般是电路中的一个常量，但这个常量并不是绝对意义上的常量，它有一定的初始误差和动态误差，标定的目的就是及时修正这个误差，让常量变成绝对意义上面的常量。像温度采样电路，上拉电源可以作为一个标定目标，上拉电阻也可以作为一个标定目标。

总结：        

带大家走马观花地过了一遍采样电路，实际是需要自己去下功夫研究的，我只是抛砖引玉。最近工作比较紧张，心情也受影响，压力比较大。怎么办呢，且熬着呗，只有在写东西时，可以静下心来；不说了，睡觉，晚安。