intel AN 769 FPGA Remote Tanperati Deteksyon Dyòd

Entwodiksyon

Nan aplikasyon elektwonik modèn, espesyalman aplikasyon ki mande kontwòl tanperati kritik, mezi tanperati sou-chip enpòtan anpil.

Sistèm pèfòmans segondè konte sou mezi tanperati egzat pou anviwònman andedan kay la ak deyò.

• Optimize pèfòmans
• Asire operasyon serye
• Anpeche domaj nan eleman yo

Sistèm siveyans tanperati Intel® FPGA pèmèt ou sèvi ak chips twazyèm pati pou kontwole tanperati junction (TJ). Sistèm siveyans tanperati ekstèn sa a ap travay menm lè FPGA Intel a koupe oswa li pa configuré. Sepandan, gen plizyè bagay ou dwe konsidere lè ou konsepsyon koòdone ki genyen ant chip ekstèn lan ak Intel FPGA remote tanperati deteksyon dyod (TSDs).
Lè ou chwazi yon chip deteksyon tanperati, ou ta tipikman gade nan presizyon nan tanperati ou vle reyalize. Sepandan, ak dènye teknoloji pwosesis la ak yon diferan konsepsyon TSD aleka, ou dwe konsidere tou karakteristik entegre chip tanperati a pou satisfè kondisyon presizyon konsepsyon ou yo.

Lè w konprann fonksyonman sistèm mezi tanperati aleka Intel FPGA, ou kapab:

• Dekouvri pwoblèm komen ak aplikasyon pou deteksyon tanperati.
• Chwazi chip deteksyon tanperati ki pi apwopriye ki satisfè bezwen aplikasyon w, pri, ak tan konsepsyon ou.

Intel rekòmande anpil pou w mezire tanperati sou mouri a lè l sèvi avèk TSD lokal yo, ki Intel valide. Intel pa ka valide presizyon nan detèktè tanperati ekstèn nan kondisyon sistèm divès kalite. Si ou vle sèvi ak TSD yo aleka ak detèktè tanperati ekstèn, swiv direktiv ki nan dokiman sa a epi valide presizyon nan konfigirasyon mezi tanperati ou.

Nòt aplikasyon sa a aplike nan aplikasyon TSD aleka pou fanmi aparèy Intel Stratix® 10 FPGA.

Aplikasyon souview

Chip ekstèn tanperati a konekte ak Intel FPGA aleka TSD la. TSD aleka a se yon tranzistò PNP oswa NPN ki konekte ak dyod.

• Figi 1. Koneksyon ant Chip Deteksyon Tanperati ak Intel FPGA Remote TSD (NPN Dyòd)
• Figi 2. Koneksyon ant Chip Deteksyon Tanperati ak Intel FPGA Remote TSD (PNP Dyòd)

Ekwasyon sa a fòme tanperati yon tranzistò an relasyon ak baz-emetè voltage (VBE).

• Ekwasyon 1. Relasyon ant tanperati tranzistò ak baz-emetè Voltage (VBE)Ki kote:
  • T — Tanperati nan Kelvin
  • q—chaj elèktron (1.60 × 10−19 C)
  • VBE—baz-emetè voltage
  • k—Boltzmann konstan (1.38 × 10−23 J∙K−1)
  • IC - aktyèl pèseptè a
  • IS - aktyèl saturation ranvèse
  • η—faktè ideyalite dyòd dyòd la
    Rearanje Ekwasyon 1 a, ou jwenn ekwasyon sa a.

• Ekwasyon 2. VBE
  Tipikman, chip deteksyon tanperati a fòse de kouran konsekitif byen kontwole, I1 ak I2 sou broch P ak N yo. Chip la Lè sa a, mezire ak mwayèn chanjman nan VBE nan dyòd la. Delta a nan VBE se pwopòsyonèl dirèkteman ak tanperati a, jan yo montre nan Ekwasyon 3.
• Ekwasyon 3. Delta nan VBEKi kote:
  • n-fòse rapò aktyèl
  • VBE1—baz-emetè voltage nan I1
  • VBE2—baz-emetè voltage nan I2

Konsiderasyon aplikasyon

Chwazi chip deteksyon tanperati a ak karakteristik ki apwopriye yo pèmèt ou optimize chip la pou reyalize presizyon mezi. Konsidere sijè ki nan enfòmasyon ki gen rapò a lè ou chwazi chip la.

Enfòmasyon ki gen rapò

• Faktè Ideyalite (η-Faktè) Diferans
• Seri rezistans erè
• Tanperati Dyòd Beta Varyasyon
• Kondansateur Antre Diferans
• Konpansasyon konpanse

Faktè Ideyalite (η-Faktè) Diferans

Lè w ap fè mezi tanperati junction lè w sèvi ak yon dyòd tanperati ekstèn, presizyon nan mezi tanperati a depann de karakteristik sa yo nan dyod ekstèn lan. Faktè ideyalite a se yon paramèt yon dyòd aleka ki mezire devyasyon dyòd la nan konpòtman ideyal li yo.
Ou ka anjeneral jwenn faktè idealite a nan fèy done a nan manifakti a dyòd. Diferan dyod tanperati ekstèn ba ou valè diferan paske nan diferan konsepsyon ak teknoloji pwosesis yo itilize.
Ideyalite dezekilib ka lakòz yon erè mezi tanperati enpòtan. Pou evite erè enpòtan an, Intel rekòmande pou w chwazi yon chip deteksyon tanperati ki gen yon faktè idealite configurable. Ou ka chanje valè faktè idealite nan chip la pou elimine erè a dezakò.

• Example 1. Ideyalite Faktè Kontribisyon nan Erè Mezi Tanperati

Ansyen sa aample montre kouman faktè idealite kontribye nan erè mezi tanperati a. Nan ansyen anample, kalkil la montre dezakò idealite a ki lakòz yon erè mezi tanperati siyifikatif.

• Ekwasyon 4. Ideyalite Faktè Relasyon ak Tanperati Mezire

Ki kote:

• ηTSC-faktè idéalite nan chip nan deteksyon tanperati
• TTSC-tanperati li pa chip detèktè tanperati a
• ηRTD—faktè ideyal nan dyod tanperati aleka
• TRTD-tanperati nan dyòd tanperati aleka

Etap sa yo estime mezi tanperati (TTSC) pa chip deteksyon tanperati a, yo bay valè sa yo:

• Faktè ideyalite nan Capteur tanperati a (ηTSC) se 1.005
• Faktè ideyalite tanperati a dyòd (ηRTD) se 1.03
• Tanperati aktyèl la nan dyod tanperati aleka (TRTD) se 80 ° C

 

1. Konvèti TRTD 80°C an Kelvin: 80 + 273.15 = 353.15 K.
2. Aplike ekwasyon 4. Tanperati a kalkile pa chip deteksyon tanperati a se 1.005 × 353.15 = 344.57 K.TTSC = 1.03
3. Konvèti valè kalkile an Sèlsiyis: TTSC = 344.57 K – 273.15 K = 71.43°C Erè tanperati (TE) ki te koze pa dezakò idealite a:
   TE = 71.43°C – 80.0°C = –8.57°C

Seri rezistans erè

Rezistans seri a sou broch P ak N kontribye nan erè mezi tanperati.

Rezistans seri a ka soti nan:

• Rezistans entèn P ak N PIN nan dyod tanperati a.
• Rezistans trase tablo a, pou egzanpample, yon tras tablo long.

Rezistans seri a lakòz plis voltage gout nan chemen an deteksyon tanperati ak rezilta nan erè mezi, ki afekte presizyon nan mezi tanperati a. Tipikman, sitiyasyon sa a rive lè ou fè mezi tanperati ak yon chip deteksyon tanperati 2-aktyèl.

Figi 3. Rezistans Seri Entèn ak On-BoardPou eksplike erè tanperati ki fèt lè rezistans seri a ogmante, kèk manifakti chip tanperati a bay done pou erè tanperati a dyod aleka kont rezistans.
Sepandan, ou ka elimine erè rezistans seri a. Gen kèk chip deteksyon tanperati ki gen karakteristik anile rezistans seri bati. Karakteristik anilasyon rezistans seri a ka elimine rezistans seri a soti nan yon seri kèk santèn Ω nan yon seri ki depase kèk mil Ω.
Intel rekòmande ke ou konsidere karakteristik anile rezistans seri a lè ou chwazi chip tanperati a. Karakteristik la otomatikman elimine erè tanperati a ki te koze pa rezistans nan routage nan tranzistò a aleka.

Tanperati Dyòd Beta Varyasyon

Kòm jeyometri teknoloji pwosesis vin pi piti, valè Beta(β) substrate PNP oswa NPN diminye.
Kòm valè tanperati dyod Beta a ap vin pi ba, sitou si pèseptè tanperati dyod la mare ak tè a, valè Beta a afekte rapò aktyèl la nan Ekwasyon 3 nan paj 5. Se poutèt sa, kenbe yon rapò aktyèl egzat enpòtan anpil.
Gen kèk chips tanperati ki gen karakteristik konpansasyon Beta. Varyasyon Beta nan sikwi a santi aktyèl baz la epi ajiste aktyèl la emeteur pou konpanse varyasyon an. Konpansasyon Beta a kenbe rapò aktyèl pèseptè a.

Figi 4. Intel Stratix 10 Nwayo Twal Tanperati Dyòd ak Maxim Integrated*'s MAX31730 Beta konpansasyon pèmèt
Figi sa a montre ke presizyon mezi a reyalize ak konpansasyon Beta pèmèt. Mezi yo te pran pandan FPGA pouvwa desann kondisyon-yo mete ak mezire tanperati yo espere yo dwe fèmen.

	0˚C	50˚C	100˚C
Konpansasyon beta koupe	25.0625˚C	70.1875˚C	116.5625˚C
Konpansasyon beta sou	-0.6875˚C	49.4375˚C	101.875˚C

Kondansateur Antre Diferans

Kondansateur (CF) sou P ak N broch aji tankou yon filtè ki ba-pase ki ede filtre bri frekans segondè yo ak amelyore entèferans elektwomayetik (EMI).
Ou dwe fè atansyon pandan seleksyon kondansateur paske gwo kapasite a ka afekte tan monte nan sous aktyèl la chanje epi prezante yon erè mezi gwo. Tipikman, manifakti chip tanperati a bay valè kapasite rekòmande nan fèy done yo. Gade nan direktiv konsepsyon manifakti kondansateur a oswa rekòmandasyon anvan ou deside valè a kapasite.

Figi 5. Diferans kapasite Antre

Konpansasyon konpanse

Plizyè faktè ka ansanm kontribye nan erè mezi a. Pafwa, aplike yon metòd konpansasyon sèl ka pa konplètman rezoud pwoblèm nan. Yon lòt metòd pou rezoud erè mezi a se pou aplike konpansasyon konpansasyon.

Nòt:  Intel rekòmande pou ou sèvi ak yon chip deteksyon tanperati ak konpansasyon konpansasyon entegre. Si chip deteksyon tanperati a pa sipòte karakteristik nan, ou ka aplike konpansasyon konpansasyon pandan pwosesis pòs atravè lojik koutim oswa lojisyèl.
Konpansasyon konpansasyon chanje valè rejis konpanse soti nan chip deteksyon tanperati a pou elimine erè kalkile a. Pou itilize karakteristik sa a, ou dwe fè yon pro tanperatifile etidye ak idantifye valè konpanse pou aplike.

Ou dwe kolekte mezi tanperati atravè seri tanperati a vle ak anviwònman yo default nan chip deteksyon tanperati a. Apre sa, fè analiz done tankou nan egzanp sa aample pou detèmine valè desantre pou aplike. Intel rekòmande pou ou teste plizyè chips deteksyon tanperati ak plizyè dyòd tanperati aleka pou asire ke ou kouvri varyasyon pati a pati. Lè sa a, sèvi ak mwayèn mezi nan analiz la pou detèmine paramèt yo aplike.
Ou ka chwazi pwen tanperati pou teste baze sou kondisyon operasyon sistèm ou an.

Ekwasyon 5. Faktè Offset

Example 2. Aplikasyon konpansasyon konpansasyon nan egzanp sa aample, yo te kolekte yon seri mezi tanperati ak twa pwen tanperati. Aplike Ekwasyon 5 nan valè yo epi kalkile faktè konpanse a.

Tablo 1. Done yo kolekte anvan ou aplike konpansasyon konpansasyon

Mete Tanperati		Tanperati mezire
100°C	373.15 K	111.06°C	384.21 K
50°C	323.15 K	61.38°C	334.53 K
0°C	273.15 K	11.31°C	284.46 K

Sèvi ak pwen mitan ranje tanperati a pou kalkile tanperati konpanse a. Nan ansyen sa aample, pwen mitan an se 50°C mete tanperati a.
Tanperati konpanse

• = Faktè Offset × ( Tanperati mezire - Mete tanperati )
• = 0.9975 × (334.53 − 323.15)
• = 11.35

Aplike valè tanperati a konpansasyon ak lòt faktè konpansasyon, si sa nesesè, nan chip deteksyon tanperati a epi repran mezi a.

Tablo 2. Done yo kolekte apre w fin aplike konpansasyon konpansasyon

Mete Tanperati	Tanperati mezire	Erè
100°C	101.06°C	1.06°C
50°C	50.13°C	0.13°C
0°C	0.25°C	0.25°C

Enfòmasyon ki gen rapò
Rezilta Evalyasyon
Bay yon review nan rezilta evalyasyon yo nan metòd konpansasyon konpansasyon ak Maxim Integrated * ak Texas Instruments * chips deteksyon tanperati.

Rezilta Evalyasyon

Nan evalyasyon an, MAX31730 Maxim Integrated* ak TMP468 Texas Instruments* yo te modifye pou koòdone ak dyod tanperati aleka plizyè blòk nan Intel FPGA.

Tablo 3. Blòk Evalye ak Modèl Komisyon Konsèy

Blòk	Tanperati Deteksyon Chip Evalyasyon Komisyon Konsèy
	TMP468 Texas Instruments	Maxim Integrate d's MAX31730
Intel Stratix 10 nwayo twal	Wi	Wi
H-mosaïque oswa L-mosaïque	Wi	Wi
E-mosaïque	Wi	Wi
P-mosaïque	Wi	Wi

Figi sa yo montre konfigirasyon tablo Intel FPGA ak tablo evalyasyon Maxim Integrated ak Texas Instruments.

Figi 6. Enstalasyon ak Komisyon Konsèy Evalyasyon MAX31730 Maxim Integrate d's

Figi 7. Enstalasyon ak Komisyon Konsèy Evalyasyon TMP468 Texas Instruments

• Yon fòser tèmik-oswa altènativman, ou ka itilize yon chanm tanperati-kouvri ak sele FPGA a ak fòse tanperati a dapre pwen tanperati a mete.
• Pandan tès sa a, FPGA a rete nan kondisyon san kouran pou evite li soti nan jenere chalè.
• Tan an tranpe pou chak pwen tès tanperati a te 30 minit.
• Anviwònman yo sou twous evalyasyon yo te itilize paramèt default manifakti yo.
• Apre konfigirasyon an, etap nan Konpansasyon konpanse nan paj 10 yo te swiv pou kolekte done ak analiz.

Evalyasyon ak Komisyon Konsèy Evalyasyon Chip MAX31730 deteksyon tanperati Maxim Integrated a

Evalyasyon sa a te fèt ak etap konfigirasyon jan sa dekri nan konpansasyon konpansasyon.
Done yo te kolekte anvan ak apre aplike konpansasyon konpansasyon an. Diferan tanperati konpanse yo te aplike nan diferan blòk Intel FPGA paske yon sèl valè konpanse pa ka aplike sou tout blòk. Figi sa yo montre rezilta yo.

Figi 8. Done pou Intel Stratix 10 Core Fabric

Figi 9. Done pou Intel FPGA H-Tile ak L-Tile

Figi 10. Done pou Intel FPGA E-Tile

Figi 11. Done pou Intel FPGA P-Tile

Evalyasyon ak Komisyon Konsèy Evalyasyon Chip TMP468 TMPXNUMX Texas Instruments

Evalyasyon sa a te fèt ak etap konfigirasyon jan sa dekri nan konpansasyon konpansasyon.
Done yo te kolekte anvan ak apre aplike konpansasyon konpansasyon an. Diferan tanperati konpanse yo te aplike nan diferan blòk Intel FPGA paske yon sèl valè konpanse pa ka aplike sou tout blòk. Figi sa yo montre rezilta yo.

Figi 12. Done pou Intel Stratix 10 Core Fabric

Figi 13. Done pou Intel FPGA H-Tile ak L-Tile

Figi 14. Done pou Intel FPGA E-Tile

Figi 15. Done pou Intel FPGA P-Tile

Konklizyon

Gen anpil diferan manifaktirè chip deteksyon tanperati. Pandan seleksyon konpozan, Intel rekòmande fòtman pou w chwazi chip deteksyon tanperati a ak konsiderasyon sa yo.

1. Chwazi yon chip ak karakteristik faktè idealite configurable.
2. Chwazi yon chip ki gen anilasyon rezistans seri.
3. Chwazi yon chip ki sipòte konpansasyon Beta.
4. Chwazi kondansateur ki matche ak rekòmandasyon manifakti chip la.
5. Aplike nenpòt konpansasyon apwopriye apre ou fin fè yon pro tanperatifile etid.

Dapre konsiderasyon aplikasyon an ak rezilta evalyasyon yo, ou dwe optimize chip tanperati a nan konsepsyon ou pou reyalize presizyon mezi.

Istwa Revizyon Dokiman pou AN 769: Intel FPGA Remote Temperature Sensing Dyòd Aplikasyon Gid

Vèsyon dokiman an	Chanjman
2022.04.06	Korije kalkil tanperati chip deteksyon tanperati a nan sijè a sou dezakò nan faktè ideyalite. Korije kalkil tanperati konpanse ekzample nan sijè a sou konpansasyon konpansasyon.
2021.02.09	Premye lage.

Intel Corporation. Tout dwa rezève. Intel, logo Intel ak lòt mak Intel yo se mak komèsyal Intel Corporation oswa filiales li yo. Intel garanti pèfòmans pwodwi FPGA ak semi-conducteurs li yo selon espesifikasyon aktyèl yo an akò ak garanti estanda Intel a, men li rezève dwa pou fè chanjman nan nenpòt pwodwi ak sèvis nenpòt ki lè san avètisman. Intel pa asime okenn responsablite oswa responsablite ki soti nan aplikasyon an oswa itilizasyon nenpòt enfòmasyon, pwodwi oswa sèvis ki dekri la a eksepte si Intel te dakò ekspreseman alekri. Yo konseye kliyan Intel yo pou yo jwenn dènye vèsyon espesifikasyon aparèy yo anvan yo konte sou nenpòt enfòmasyon ki pibliye epi anvan yo pase lòd pou pwodwi oswa sèvis yo.
*Yo ka reklame lòt non ak mak kòm pwopriyete lòt moun.

ISO
9001:2015
Anrejistre

Dokiman / Resous

intel AN 769 FPGA Remote Tanperati Deteksyon Dyòd [pdfGid Itilizatè Dyòd deteksyon tanperati a distans AN 769 FPGA, AN 769, Dyòd deteksyon tanperati a distans FPGA, Dyòd deteksyon tanperati a distans, Dyòd deteksyon tanperati, Dyòd deteksyon

Referans

• Manyèl itilizatè