1．概述
　　各種家用電器和工業(yè)設備如空調機、電冰箱、電風扇、電暖氣、電烤箱、電熱飲水機、孵卵器，等等，都與溫度或氣溫變化有關，經常需要根據溫度變高或變低進行開機或者關機控制，這就必須要有檢測溫度的熱敏傳感器和開關控制器。以前常用功能單一的集成電路或半導體分立件甚至機械式傳感器設計電路，使得電路復雜、體積大、精度低、成本高、壽命短。如果采用ADI公司為此開發(fā)的專用芯片來實現，則可以克服上述缺點。
　　ADT14是美國模擬器件公司(ADI)研制的一種溫控開關(或溫度監(jiān)控器)，不僅可以滿足上述需要，還可用于基于電腦的產品中，能夠為低功耗微控制器MCU、微處理器MPU或數字系統(tǒng)監(jiān)視環(huán)境溫度。將熱敏傳感器和開關控制電路集成到一片16腳封裝的小芯片內，與采用分立元件或通用芯片構成的電路相比，大大減小了系統(tǒng)電路的復雜性和元器件的數量，顯著提高了系統(tǒng)可靠性和精確度。
　　主要應用于：溫度過高或過低檢測和報警；電路板級溫度探測；溫度控制；電子恒溫器；過熱保護；溫度遙測；工業(yè)過程控制；監(jiān)控PC機中的微處理器；監(jiān)控功放機中的功率器件；風扇控制；家用電器；充電器過熱保護等。
　　主要特點：監(jiān)測溫度范圍寬，并可用外接電阻自由設定溫控點（從-40℃到+125℃）；溫控點精度典型值±3℃；與溫度成比例的電壓輸出，比例因子+5mV/K；5mA集電極開路輸出；TTL/CMOS電平兼容；可調節(jié)的溫度遲滯；內設2.5V電壓參考源；單電源工作（4.5～5.5V）；靜態(tài)電流僅為0.6mA；8腳DIP、SOIC兩種封裝。

2．內部結構和引腳功能
　　ADT14芯片的內部結構功能方塊圖如圖1所示，主要包含：電壓參考源、正溫度系數溫度檢測器、電壓比較器、遲滯電路和輸出電路等，ADT14各引腳功能見表1。

3．功能描述
　　ADT14芯片實際上是一種半導體溫度傳感器和溫度控制器多功能器件，它有5個輸出腳，1個腳輸出正比于溫度的電壓，另外4個腳輸出邏輯電平控制信號。4個溫控點和溫度遲滯都可以由用戶通過外接電路自行設置。
　　ADT14芯片內部集成了1個帶隙電壓參考源和4個電壓比較器，參考源產生一個恒定的2.5V電壓和一個與溫度成正比的電壓信號VPTAT，溫度系數（或稱比例因子）典型值為+5mV/K=+5mV/(℃+273.15)。當溫度為+25℃時VPTAT為1.49V。4個電壓比較器在結構上和功能上都相同，也沒有先后順序之分。通過比較器，將VPTAT電壓信號與2.5V電壓參考源外接電阻分壓支路設定的溫控點（分壓值）進行比較，當高出設定溫度值時就會輸出控制信號。按用戶需要，電阻分壓支路可以設置1個到4個電壓參考點作為溫控點。每個比較器的輸出端都連接一只集電極開路晶體管，該管可以提供吸入5mA電流的驅動能力。
表1 引腳功能

　　還有一個片內遲滯效應產生電路，用于加速溫控點上輸出信號的躍變，也可以降低噪聲環(huán)境下輸出的不穩(wěn)定性。遲滯量的大小可以用外接電壓來設定，該電壓可以調整用于產生遲滯偏置電壓的遲滯電流。該電流由內部鏡像電路（電流鏡）產生一個鏡像電流，由該電流產生一個極性可變的遲滯偏置電壓，疊加在2.5V的參考源之上，為并行連接的4個比較器的輸入端提供基準電壓。
　　ADT14采用專利技術集成的溫度特性優(yōu)良的薄膜電阻，再結合激光校準技術，確保ADT14在標稱溫度范圍內具備典型值為±3℃的溫度精確度和良好的線性。集電極開路輸出端能夠吸入5mA的負載電流，可以直接驅動小型繼電器或發(fā)光二極管LED指示燈。工作在5V電源下，靜態(tài)電流最大值僅為0.6mA。

4．特性參數
　　ADT14的極限參數如表2所示。

5．使用說明
　　5.1溫控點設置
　　在ADT14作為溫度監(jiān)控器的基本應用電路中，僅需用幾只電阻串聯(lián)成一個分壓支路，以VREF為電壓源，分別設置4個溫控點的電壓即可。這幾只電阻按以下順序確定。
　　(1)選擇分壓電路結構，為并聯(lián)式（各溫控點電壓可獨立調節(jié)）、串聯(lián)式或混聯(lián)式；
　　(2)確定所需溫控點的溫度和個數；
　　(3)計算各溫控點電壓；
　　(4)確定VREF負載電流IL；
　　(5)計算各電阻阻值。
　　以下以圖2(a)所示的混聯(lián)式電路為例計算各電阻的阻值：
　　對于SET4，T4=100℃；VSET4=(T4+273.15)(5mV/K)
　　對于SET1，T1=75℃；VSET1=(T1+273.15)(5mV/K)
　　選擇IL1=25μA，則
　　R1=(VREF-VSET4)/IL1
　　R2=(VSET4-VSET1)/IL1
　　R3=VSET1/IL1
　　對于SET3，T3=50℃；VSET3=(T3+273.15)(5mV/K)
　　對于SET2，T2=10℃；VSET2=(T3+273.15)(5mV/K)
　　選擇IL2=25μA，則
　　R4=(VREF-VSET3)/IL2
　　R5=(VSET3-VSET2)/IL2
　　R6=VSET2/IL2
　　在上例中，將SET4設置為高端溫控點，后面依次為SET1、SET3、SET2，該順序可由用戶隨意改變，原因是4個比較器完全相同。不過，應確保總的等效電阻不小于12.5kΩ，這樣將保持VREF端的負載電流不超過200μA。為了避免產生誤差，一般選擇50μAL=( IL1+ IL2)<200μA。
　　如果4個溫控點設置完成后不需要改變，可以選擇串聯(lián)式電路，如圖2(b)所示。各電阻的阻值為：
　　R1=(VREF-VSET4)/IL
　　R2=(VSET4-VSET1)/IL
　　R3=(VSET1-VSET3)/IL
　　R4=(VSET3-VSET2)/IL
　　R5=VSET2/IL
　　5.2溫度遲滯
　　在圖3中示出了遲滯效應的“電壓—溫度”關系圖。遲滯的大小是可以由用戶按需要設置的，其方法是用外接短路線或外接電阻把HYS端接參考電壓VREF或接地GND或懸空。當11腳連接VREF、懸空或接地時，遲滯溫度分別為0.65℃、1.5℃和5℃，而且各個溫控點的遲滯大小一致。
　　遲滯量的大小也是連續(xù)可調的。如圖4所示，如果在HYS端和VREF端之間跨接一只可變電阻，遲滯就可以在0.65℃到1.5℃之間選擇，阻值計算公式為：R1=[57.5/(1.5-TH)]-57.5，其中TH為遲滯溫度；如果在HYS端和GND端之間跨接一只可變電阻，遲滯就可以在1.5℃到5℃之間選擇，阻值計算公式為：R2=[57.5/(TH-1.5)]-57.5。
　　5.3自加熱效應
　　在一些應用中，用戶應該考慮輸出級功耗引起的自加熱效應，每個集電極開路輸出管能夠連續(xù)吸入5mA的負載電流。在滿負荷情況下，ADT14輸出級的功耗為：
　　PD=0.6×5×4=12mW
　　對于貼片式封裝SOIC的ADT14，由自加熱引起的溫度增加量為：
　　△T=PD·JA=0.012×81=0.97℃
　　自加熱效應會直接影響ADT14的精確度，并且自加熱效應將會抬高溫控點溫度。如果利用安裝散熱器的方法，可使熱阻顯著下降（對于SOIC封裝的熱阻θJC為27℃/W），從而可使自加熱效應大幅度地降低。

6．應用兩例
　　6.1智能溫度控制系統(tǒng)
　　ADT14與8051或其他新型微控制器結合就產生了一個功能強大的溫度控制器。例如，通過使用數控電位器AD8403等，用戶就可以借助于PC機或觸摸面板自動設置溫控點。ADT14的輸出信號被回送到微控制器，以便監(jiān)測溫控點輸出端是否發(fā)生反轉。高端的溫控點輸出數據可以用于開啟冷卻電扇以及設置其高、低檔轉速；低端的溫控點輸出數據可以用于開啟加熱電爐，以及設置其高或低兩檔的加熱功率。
　　AD8403片內包含4只可變電阻，通過三線同步串行接口進行控制。在圖5中，串聯(lián)4只內部電阻和1只外接電阻構成分壓支路，為ADT14設置4個溫控點。微控制器中操作AD8403的程序可以設置為，不能使電位器滑動端超出邊界。AD8403還有一個節(jié)能控制腳，當該腳加低電平時，可使其功耗降低到10nA（典型值），此時內部的存儲器仍然保持對電位器設置參數的記憶。

　　6.2溫控點輸出端信號疊加控制功率
　　人們經常希望按照環(huán)境溫度的變化對一種電器的功率進行等級控制。譬如，在用功率可控制的電爐對一種液體加熱的過程中，當液體溫度比最低溫控點溫度還低時，就給電爐輸送滿功率（100%），使溫度以最快的速度上升；當液體溫度超過最低溫控點時，就將給電爐輸送功率減小到75%，以降低溫度上升的速度；當液體溫度超過第2個溫控點時，進一步降低輸送給電爐的功率，即50%；直到液體溫度超出最高溫控點時，輸送給電爐的功率降低到0%，而停止加熱。
　　圖6就是實現上述功能的電路。溫度控制以25%為梯度共分4檔，電路中使用了一片高精度、滿幅度輸出的雙運放OP284，其前一級接成反相加法器，后一級接成電壓/電流變換器。