薄膜铂电阻SPICE模型温度扫描用于IC电子电路仿真

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作者: Vishay 非线性 电阻器 产品营销工程师 Al ai n Stas 随着物联网 ( IoT ) 应用的出现,电动和混合动力汽车 (EV / HEV) 产量增加,以及工业自动化市场

作者:Vishay 非线性电阻器产品营销工程师 Alain Stas

随着物联网 (IoT) 应用的出现,电动和混合动力汽车 (EV / HEV) 产量增加,以及工业自动化市场扩大,精确温度检测仿真的需求不断增长。

解决复杂的机电一体化问题需要强大计算软件,因此需要有效电子器件模型—包括无源器件模型。

尽管有源器件SPICE模型已有几十年,但显然依旧很难获得无源组件制造商的实用模型。因此,只能使用通用模型,虽然定性准确,但仍需优化。

本文介绍一种含有一个中央无源器件温度传感器的通用IC电子设计,制造商新的精确模型增加了应用价值。

我们将讨论2017年Analog Devices公司(ADI) 推出的 LTC2063,其供电电流低至2 µA (参考文献1)。

用于温度传感器应用时,这个IC 的电路图如图1所示。

图1

温度检测输入信号由同时生产其他无源器件的Vishay公司表面贴装铂温度传感器提供 (参考文献2中PTS1206 1B类传感器)。自通过AEC-Q200认证以来,这种线性温度传感器已在汽车应用中广泛流行。例如,高温下需要保持极高稳定性时,它是表面贴装NTC器件理想的替代解决方案。与NTC相比,PTS整个温度范围内电气响应线性度也是其一大优势。例如,尽管比RTD更灵敏,但即使经过一些线性化处理,NTC也无法在-40°C至85°C保持相同的近乎理想的线性度。

当然,Analog Devices公司为这个电路提供了非常实用的LTspice模型 (参考文献3),其中PTS传感器为可变电阻,如图2所示。

图2

如果对仿真有一定了解,器件工程师很容易注意到一个细节。虽然我们在此所示温度测量电路的整体温度精度为±1°C,但SPICE指令或Vishay PTS定义并未给出可变温度 (全局环境温度)。

因此,在这种特殊情况下,我决定在仿真中直接引入直流 (DC) 温度扫描SPICE模型,避免LTC2063用户详细查看PTS数据手册。我们来看图3,现在我们可以:

- 扫描温度变量

- 显示温度允差对PTS的影响

- 微调反馈电阻值

- 用所有无源元件 (固定电阻,PTS) 的蒙特卡洛公差测试电路

- 以°C为单位计算LTC2063输出的有效精度 (见图4)

图3

图4

上部窗格:LTC2063线性输出电压与温度的关系。

下部窗格:偏移温度读数与输出电压的线性偏差 (考虑25°C下1 V输出和灵敏度10 mV /°C)。

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