汽车集成温度传感器应用电路分析

VDD +5V
01μ
GS=11 LM94022
UP ADC
显示 报警电路
图 3 数字显示温度计电路
2.3 汽车高温报警电路分析 超过阈值温度报警电路见图 4。 该电路由温度
传感器、比较器、4.1V 基准 电 压 源 、三 极 管 、蜂 鸣 器 及电阻 R1－R5 组成。
电路的工作原理：若 LM94022 温度传感器的灵
+5V
+5V
关 开
1 VDD LM94022
OUT
关
开
＆ VDD LM94022
OUT
GND （a）
10K GND
（b）
图 2 LM94022 增加关闭控制功能的电路
2.2 数字显示温度计电路 图 3 是一种数字温度计， 其测量温度范围－
40～＋125℃。 LM94022 检测的温度转换成模拟信号 电压输出，其输出电压直接与带有 ADC 的微处理器 接口，往 ADC 变换后的数字信号由微处理器进行处 理后转换成相应的七段码，送温度显示（数码管），若 采用微处理器对传感器作软件线性补偿，可提高测 温精度。 数字键可输入报警温度给微处理器，若检 测到的温度超过报警温度时，微处理器输出信号，使 报警电路发出声、光报警。 微处理器的 I/O 口还可输 出开关控制信号，对温度实现开关控制。
LM94022 是一种模拟输出的集成温度传感器， 含有测温电路、温度补偿电路、驱动电路及信号处理 电路。 集成温度传感器具有线性好、精度高、采用小 尺寸 SC70 封装、使用方便等优点。 可在 1.5V 电压 下工作；工作电 压 范 围 宽 ：1.5～5.5V；末 级 为 推 挽 输 出，有±50μA 输 出 电 流 的 能 力 ；有 4 种 灵 敏 度 供 用 户 选 择 ；测 量 范 围 为-50～+150℃；能 满 足 汽 车 对 传 感器的要求。
2009 年第 10 期 （2总00第9 年21第9 期10） 期
农业装备与车辆工程 AGRICULTURAL EQ农UI业PM装E备NT与&车V辆EH工IC程LE ENGINEERING
No．10 2009 （Totally 219）
doi：10．3969 ／ j．issn．1673－3142．2009．10．011
汽车集成温度传感器应用电路分析
王玉群，林向阳
（海南大学机电工程学院，海南 儋州 571737）
摘要：利用集成温度传感器 LM94022 结构特性，开发出适用于现代汽车要求的温度传感器控制电路，对各种温度
控制电路进行分析；同时提出设计电路时的注意事项。
关 键 词 ：LM94022；集 成 温 度 传 感 器 ；电 路
[4] BrianBlack.如何选择温度传感器[J].电子技术,2005,(4):58-59. [5] 方 佩 敏. 集 成 温 度 传 感 器 LM94022 及 其 应 用 ［J］.今 日 电 子,2005,
（11）.
（上接第 39 页）
3.6 把拖拉机发动机的动力全部都切换到深耕机变 速箱上； 3.7 待刀具旋转稳定后， 慢慢的把升降开关推到强 降挡位，并逐渐调整好耕地深度； 3.8 进入耕地状态，实施耕地作业； 3.9 到达土地端头，把升降开关推到强升部位； 3.10 把拖拉机发动机的动力切换到拖拉机的后轮 上； 3.11 调整拖拉机的方向，进入下一个耕作循环。
LM94022 的 输 出 特 性 是 测 量 温 度 与 输 出 电 压 在不同灵敏度时的特性。 由于输出电压随温度升高 而下降，其灵敏度为负值。在 VDD 为 5V 时，不同灵敏 度的几个特定温度值时的输出按表 3 的数据计算出 的灵敏度值与表 2 给出的典型灵敏度有一些差值。
王玉群 等： 汽车集成温度传感器应用电路分析
器停止加热；当温度降到（TTH-THYS）时，VOUT 由高电平 跳变到低电平，N 沟道 MOSFET 导通， 加热器又加 热，使温度上升。 这样温度在 TTH 上下波浪式变动。
3 结论
集成温度传感器在汽车上广泛应用于不同的温 度检测、温度控制场合。它还常被用于热电偶的冷端 补偿以及间接的测量、控制。 应用 LM94022 设计电 路时同时注意如下事项：（1） 为保证传感器输出电 压精度，VDD 取值为 VDD=VOUT+1V；（2）设计 时 应 尽 可 能取大的灵敏度， 以减少噪声对输出信号电压的影 响；（3） 为减少噪声影响， 可在 LM94022 输出端加 一个高频旁路电容器；（4） 当传感器与接口电路之 间连接较长时，连接线应采用屏蔽线。
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农业装备与车辆工程
VHYS=VT2-VT1，其中 VT1、VT2 可按下式求出： VT2=4.1V×R2/ （R1+R2//R3） VT1=4.1V×R2/ （R2+R1//R3） 上式中 4.1V 是 基 准 电 压 值 。 为 减 小 R3 对 VT 值的影响，一般 R3 取值较大（如 470kΩ～2MΩ）。 基 准电压 4.1V 经 R1、R2 分压后的电压 VT2 加在比较 器同相端，LM94022 测量温度输出的电压 VTEMP 加在 比较器反相端。 一旦 VTEMP<VT2，则比较器输出VOUT 由 低电平跳变到高电平， 如图 5 所示，VT 导通使蜂鸣 器发出报警声。 当温度降到（TT2-THYS）时，比较器输 出 VOUT 才由高电平跳变到低电平，报警声停止。 2.4 汽车温度自动控制电路 控 制 图 4 中 的 温 度 TTH 基 本 保 持 稳 定 （约 有± 3～±5℃变化）， 可采用图 6 的电路对 TTH 实现自动控 制。 当温度超过 TTH 时，比较器的 VOUT 输出高电平， 经反相器后输出低电平，N 沟道 MOSFET 截止，加热
敏度已设定， 则设定的阈值温度 TTH 对应的电压值 VT 可以从表 3 中求出。 若先不考虑产生滞后作用的 R3 的影响，则可以根据已知的 VT 值求出 R1、R2 值 （在先确定 R1 值后求出 R2 值），VT=4.1V×R2/（R1+ R2）。 为防止温度在阈值温度附近因传感器输出信
号中存在噪声电压影响而使比较器输出产生振荡，
2009 年 10 月
表 3 VDD 为 5V，TA 为 25℃时的输出电压值
被测温度 ／ ℃ -50 -25 0 25 50 75 100 125 150
GS=00 ／ mV 1299 1168 1034 898 760 619 476 332 183
GS=01 ／ mV 1955 1767 1567 1365 1159 949 737 521 301
4 自行式节能深耕机解决的主要问题和应 用前景
4.1 耕深问题 耕深是土地耕整过程中重要的参数之一，耕深
浅时存在肥料流失、影响土壤保墒以及难以满足部
引言
汽车温度传感器主要用于检测发动机温度、吸 入气体温度、冷却水温度、燃油温度以及催化温度 等。 目前已实用化的产品主要有热敏电阻式温度传 感器、铁氧体式温度传感器(ON ／ OFF 型)、金属或半 导体膜空气温度传感器。 由于传统的温度传感器难 于满足多功能化、集成化、智能化控制的要求，现代 汽车正在开发精度更高、响应时间更快的集成温度 传感器。
2 基本应用电路分析
LM94022用作温度的测量及控制， 其输出端往 往 与 比 较 器 或 汽 车 的 微 控 制 器 （ECU） 接 口 ， 也 可 接 数字显示温度计和高温报警电路等。 2.1 增加关闭控制功能的电路
LM94022 是 低 功 耗 器 件 ， 为 实 现 多 路 温 度 测 量，可采用关闭控制，在断开 VDD 时，OUT 端呈高阻 抗。 可以在 LM94022 的 VDD 端接一个反相器（见图 2,a）或接一个两输入与门来实现关闭（见图 2,b）。 两 者的区别是，前者施加高电平时实现关闭；后者是施 加低电平时实现关闭。
选择，如表 2 所示。用户可根据测温的范围及接口电 路的工作电压的条件来合理选择： 高电平要求大于 （VDD－0.5V）；低电平要求小于 0.5V。
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表 2 LM94022 提供的 4 种灵敏度（典型值）
GS1
GS0
0
0
0
1
1
0
1
1
灵敏度典型值 ／ mV/℃） －5.5 －8.2 －10.9 －13.6
GS=10 ／ mV 2616 2366 2100 1831 1558 1290 997 711 420
GS=11 ／ mV 3277 2965 2633 2298 1958 1609 1257 901 593
例如，在 GS=00 时，－25℃时的输出电压为 1168mV， －50℃时 的 输 出 电 压 为 1299mV， 则 其 平 均 灵 敏 度 为－5.24mV/℃；50℃时的输出电压为 760mV，75℃时 的输出电压为 619mV， 则其平均灵敏度为 5.64mV/ ℃。 表 2 中 GS=00 时，灵敏度为－5.5mV/℃。
1 LM94022 结构与性能
LM94022的管脚排列如图 1 所示， 各管脚功能 如表 1 所示。
灵 敏 度 选 择 端 GS0 及 GS1。 LM94022 根 据 GS0、GS1 被 施 加 的 不 同 电 平 有 4 种 灵 敏 度 供 用 户
收 稿 日 期 ：2009－07－25 作者简介：王玉群（1975－ ），女，实验师，研究生，研究方向：汽车实验 电路与控制技术。
中图分类号： U463．6
文 献 标 识 码 ：B
文章编号： 1673-3142（2009）10-0040-03
Analysis to the Circuit of Integrated Temperature Sensor in Automobiles
WANG Yu－qun， LIN Xiang－yang （Department of Mechanical and Electrical Engineering， Hainan University， Danzhou 571737， China） Abstract： Based on the structural characteristics of LM94022 integrated temperature sensor， the temperature sensor control circuit meeting modern automobile requirements is developed， various temperature control circuits are analyzed； the attention points in designing circuits are presented． Key words：LM94022； integrated temperature sensor； electric circuit