大功率LED灯芯温度特性测试技术研究(6)
冷端补偿就是采用另外的温度传感器产生一个电势U，该电势大小与热电偶在对应冷端温度T时产生的热电势E大小相等，将该电势U与T型热电偶的热电势相加，作为热电偶的输出，这样就消除了冷端温度不为0℃时对测量结果的影响。由于实际测量过程中冷端温度是变化的，因此需要产生的补偿电动势对应温度的系数应当符合铜-康铜型热电偶温度系数。实验表明，T型热电偶的温度系数近似线性为39.3835uV/℃，所以补偿电路能够产生数值为39.3835 uV/℃，与冷端温度相乘的补偿电压。本系统冷端补偿采用了AD592和AD1403芯片。
AD592 是ADI 新推出的一种电流输出式模拟集成温度传感器，其引脚图如图4-2。它被分为三档: AD592A ,AD592B 和AD592C。
主要特点如下:
(1) 测温精度高。在单电源供电时，测量精度最高可达±013℃(典型值)。测量范围 25～105℃。重复性误差和长期稳定性均小于±0.11℃。
(2) 是两端集成温度传感器，外围电路简单。在常温测量领域中，可取代电热调节器、电阻式温度检测器、热电偶和PN结等传统的温度传感器。电流温度系数仍为1uA/K保持不变。
(3) 输出阻抗高，互换性很强。
(4) 电压范围4～30V。即使供电不稳定或者在反向电压高达20V时,也不会损坏芯片。
图4-2 AD592引脚图
AD592它输出的电流与所感受到的温度成很好的一元线性关系，正因此而广泛地用于热电偶测温电路作为冷端补偿芯片。其相对已的温度与电路关系如图4-3所示：
图4-3 AD592温度-电压输出特性曲线
AD1403的功能是接通过引脚1为其提供一定的电压，经引脚2输出所需的电压，通过后端电路中电阻的分压作用，抵消AD592在0℃产生的补偿电压。其引脚图如图4-4所示，AD1403内部的电路图形如图4-5所示。
AD1403具有以下的特点
（1）电压/电压输出
（2）激光修整，以高精度：2.500 V 10 mV
（3）良好的温度稳定性：25 ppm/ C (AD1403A)
（4）低静态电流：1.5 mA 最大
（5）10 mA电流输出能力
（6）低成本
（7）方便的Mini - DIP 包装
图4-4 AD1403引脚图
图4-5 AD1403的内部原理图
温度补偿电路如图4-6所示：
图4-6 热电偶温度补偿系统
电路中AD592、AD1403、电阻R1电位器RP1和RP2构成冷端温度补偿电路。AD592是半导体集成温度传感器，其输出是与温度成正比例的电流，灵敏度为1uA/K，当温度为0℃时相当于绝对温标的273.15K，AD592的输出电流经RP1，在RP1两端将有电压U产生，调节RP1使之电阻值为39.38Ω，则当环境温度为T时，RP1两端电压U即为冷端补偿电压 ，大小为：
(9）
显然 与热电势相加得到达到冷端补偿的目的。但是在0℃时不应有补偿电压，而这里在0℃时有273.15 39.38=10.756mV的补偿电压，因此应当通过后续电路消除该电压。我们采用AD1403芯片，当AD1403接5V电源后，其引脚2将产生2.5V的电压，该电压经R1和RP2分压后得到10.76mV的电压，该电压值与AD592产生的补偿电压共同完成该热电偶测温系统总体的补偿电路。
4．2 非线性拟合电路
非线性拟合电路采用了AD538及OP07芯片。
AD538是美国ADI公司出品的实时模拟计算器件,能提供精确的模拟乘,除和幂运算功能.AD538结构独特,工艺精良.低输入/输出偏移电压和优异的线性性能的结合,使其可在一个非常宽的输入动态范围内进行精确的运算。激光调整技术可使乘/除运算误差控制在输入幅值的0.25%的范围之内.通常输出偏移小于或等于100uV.由于器件具有400k Hz带宽,进一步加强了实时模拟信号的处理能力.因此, AD538具有其它同类产品所不具备的特殊优点,主要有: