探索LM134系列：多功能恒流源與溫度傳感器的完美結(jié)合

在電子工程師的工具箱中，多功能且性能卓越的器件總是備受青睞。今天，我們將深入探討Linear Technology的LM134系列，這是一款集恒流源與溫度傳感器功能于一身的三端器件，在眾多應(yīng)用場景中展現(xiàn)出了強(qiáng)大的實(shí)力。

文件下載：LM334S.pdf

一、LM134系列的核心特性

1. 寬電流范圍與出色調(diào)節(jié)能力

LM134系列能夠在1μA至10mA的電流水平下穩(wěn)定工作，通過外部電阻即可輕松設(shè)置工作電流。其調(diào)節(jié)率通常為0.02%/V，端到端電壓范圍可從800mV到40V，為不同的應(yīng)用提供了廣泛的電壓適應(yīng)能力。

2. 溫度傳感功能

該系列器件的工作電流與絕對溫度（開爾文）成正比，這使得它成為一種優(yōu)秀的溫度傳感器。在室溫下，工作電流的溫度依賴性為0.336%/°C，例如，一個(gè)工作在298μA的器件，其溫度系數(shù)為1μA/°C，且溫度依賴性具有極高的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性。像LM134 - 3、LM234 - 3和LM134 - 6、LM234 - 6等型號(hào)，分別在100μA至1mA范圍內(nèi)被指定為溫度傳感器，其精度分別為±3°C和±6°C。

3. 其他優(yōu)勢

LM134系列采用標(biāo)準(zhǔn)晶體管封裝，易于安裝和集成。此外，它不會(huì)產(chǎn)生反向電流，并且可以通過添加二極管和電阻輕松實(shí)現(xiàn)零溫度系數(shù)電流源。

二、工作原理剖析

LM134的等效電路中，一個(gè)64mV的參考電壓被施加到A1的負(fù)輸入端，相對于V - 引腳。A1驅(qū)動(dòng)Q2，使R引腳保持在64mV，與RSET的值無關(guān)。晶體管Q1與Q2以17:1的比例匹配，使得從V - 引腳流出的電流始終是流入V + 引腳總電流（ISET）的1/18。ISET的計(jì)算公式為： [I{SET}=frac{67.7 mV}{R{SET}}] 這個(gè)67.7mV的等效參考電壓與絕對溫度成正比，從絕對零度時(shí)的0mV線性增加到298°K（25°C）時(shí)的67.7mV，斜率為227μV/°C。

三、關(guān)鍵參數(shù)解讀

1. 絕對最大額定值

不同型號(hào)的LM134系列在V + 到V - 的正向電壓、反向電壓、R引腳到V - 的電壓、設(shè)定電流、功耗、工作溫度范圍和存儲(chǔ)溫度范圍等方面有不同的額定值。例如，LM134的V + 到V - 正向電壓最大為40V，而LM134 - 3/LM134 - 6/LM234 - 3/LM234 - 6/LM334的V + 到V - 正向電壓最大為30V。

2. 電氣特性

• 恒流源特性：在不同的設(shè)定電流范圍和輸入電壓條件下，設(shè)定電流誤差、設(shè)定電流與V - 電流的比率、最小工作電壓、設(shè)定電流隨輸入電壓的平均變化以及設(shè)定電流的溫度依賴性等參數(shù)都有明確的規(guī)定。例如，在10μA ≤ ISET ≤ 1mA，V + = 2.5V的條件下，LM134的設(shè)定電流誤差最大為3%。
• 溫度傳感器特性：對于指定為溫度傳感器的型號(hào)，如LM134 - 3、LM234 - 3和LM134 - 6、LM234 - 6，在特定條件下，設(shè)定電流誤差、等效溫度誤差、設(shè)定電流與V - 電流的比率、最小工作電壓、設(shè)定電流隨輸入電壓的平均變化、設(shè)定電流的溫度依賴性、等效斜率誤差和有效并聯(lián)電容等參數(shù)也有相應(yīng)的指標(biāo)。

四、典型應(yīng)用案例

1. 遠(yuǎn)程溫度傳感器

利用LM134作為溫度傳感器，通過一個(gè)226Ω的電阻將其在25°C時(shí)的工作電流設(shè)定為298μA，輸出為1μA/°K。電流通過雙絞線傳感器導(dǎo)線流到10k的終端電阻，將電流輸出轉(zhuǎn)換為相對于地的10mV/°K電壓。通過軟件或硬件轉(zhuǎn)換，可以將信號(hào)轉(zhuǎn)換為攝氏度刻度。

2. 恒流源應(yīng)用

在許多電路中，LM134可以作為恒流源使用，為其他元件提供穩(wěn)定的電流。例如，在一些需要精確電流控制的電路中，它可以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。

3. 其他應(yīng)用

LM134系列還可用于冷端補(bǔ)償、雙極差分級(jí)的恒定增益偏置、微功率偏置網(wǎng)絡(luò)、光電導(dǎo)電池緩沖器、電流限制器等多種應(yīng)用場景。

五、使用注意事項(xiàng)

1. 電源電壓擺率

當(dāng)電源電壓擺率超過一定閾值時(shí)，LM134可能會(huì)出現(xiàn)非線性電流偏移。擺率與ISET成正比，例如，在ISET = 10μA時(shí)，最大dv/dt為0.01V/μs；在ISET = 1mA時(shí)，極限為1V/μs。不過，超過極限的擺率不會(huì)損壞LM134，也不會(huì)導(dǎo)致大電流流動(dòng)。

2. 熱效應(yīng)

當(dāng)ISET大于100μA時(shí)，內(nèi)部發(fā)熱會(huì)對電流調(diào)節(jié)產(chǎn)生顯著影響。例如，在ISET = 1mA時(shí)，LM134兩端每增加1V電壓，在靜止空氣中結(jié)溫將升高約0.4°C，從而導(dǎo)致輸出電流變化約0.132%。因此，在直流調(diào)節(jié)要求嚴(yán)格且ISET超過100μA時(shí)，必須考慮熱效應(yīng)。通過對TO - 46封裝或TO - 92引腳進(jìn)行散熱處理，可以將這種影響降低3倍以上。

3. 并聯(lián)電容

在某些應(yīng)用中，LM134的15pF并聯(lián)電容可能需要減小，以解決負(fù)載問題或提高電流源的交流輸出阻抗?？梢酝ㄟ^使用FET緩沖LM134來實(shí)現(xiàn)，這樣可以將電容減小到小于3pF，并至少提高一個(gè)數(shù)量級(jí)的調(diào)節(jié)性能，同時(shí)除最小輸入電壓外的直流特性不受影響。

4. 噪聲

LM134產(chǎn)生的電流噪聲約為晶體管散粒噪聲的4倍。如果將其用作晶體管放大器的有源負(fù)載，輸入?yún)⒖荚肼晫⒃黾蛹s12dB。但在許多情況下，這是可以接受的，并且可以構(gòu)建電壓增益超過2000的單級(jí)放大器。

5. 引線電阻

由于決定LM134工作電流的感應(yīng)電壓小于100mV，因此應(yīng)盡量減少熱電偶或引線電阻的影響。應(yīng)將電流設(shè)定電阻物理上靠近器件，并盡量避免使用插座。例如，在1mA電流水平下，僅0.7Ω的接觸電阻就會(huì)使輸出電流降低1%。

6. 啟動(dòng)時(shí)間

LM134設(shè)計(jì)用于低至1μA的電流工作，為確保啟動(dòng)，內(nèi)部需要提供20nA至200nA的固定涓流。啟動(dòng)時(shí)間取決于這些FET的IDSS和電容C1，電容C1必須充電到約500mV，Q3才會(huì)導(dǎo)通以啟動(dòng)正常電路操作。對于非常低的IDSS值，啟動(dòng)時(shí)間可能長達(dá)1.25ms。

六、總結(jié)

LM134系列以其寬電流范圍、出色的溫度傳感特性和多種應(yīng)用場景，成為電子工程師在恒流源和溫度傳感器設(shè)計(jì)中的理想選擇。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要充分了解其各項(xiàng)參數(shù)和特性，注意使用過程中的各種因素，以確保電路的穩(wěn)定性和可靠性。同時(shí)，隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，LM134系列也可能會(huì)有更多的應(yīng)用創(chuàng)新和優(yōu)化。你在使用LM134系列器件時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。