SGM446：高精度两引脚电流输出温度传感器的深度解析

在电子设备的设计中，温度传感器是不可或缺的组件，它能够精准地感知环境温度，为设备的稳定运行提供保障。SG Micro Corp推出的SGM446 两引脚高精度电流输出温度传感器，以其独特的性能和广泛的应用场景，成为众多工程师的选择。本文将对SGM446进行全面解析，帮助大家深入了解这款传感器。

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产品概述

SGM446是一款两引脚温度传感器，其输出电流与绝对温度成正比。在4V至35V的电源电压范围内，它就像一个恒流、高阻抗调节器，每开尔文温度对应1μA的电流输出。在298.2K（+25℃）时，校准输出电流为298.2μA。与传统的电温度传感器相比，SGM446无需电阻测量电路、线性化电路、精密电压放大器和冷结补偿，还集成了温度补偿、流量测量、离散组件相关性、与绝对温度成比例的偏置、流体液位检测和风速测量等功能。其高阻抗电流输出特性，使设备对电压降不敏感，尤其适用于远程传感应用。该传感器有绿色UTDFN - 2×2 - 2L和UTDFN - 2×2 - 4L两种封装形式，工作温度范围为 - 55℃至 + 150℃。

产品特性

电气特性

• 线性电流输出：以1µA/K的线性比例输出电流，精准反映温度变化。
• 校准误差小：校准误差仅为±2℃，确保测量的高精度。
• 出色的线性度：在整个温度范围内，线性度误差控制在±0.6℃以内。
• 宽电源电压范围：支持4V至35V的电源电压，适应不同的应用环境。
• 低噪声：电流噪声仅为1 pA/√Hz，减少干扰。
• 快速响应：电气开启时间在200 - 800 µs之间，能迅速响应温度变化。

封装特性

提供绿色UTDFN - 2×2 - 2L和UTDFN - 2×2 - 4L两种封装，满足不同的安装需求。

工作原理

SGM446利用硅晶体管，通过输出电流与温度之间的线性特性来实现温度到电流的直接转换。当两个晶体管的集电极电流密度（r）恒定时，基极 - 发射极电压可通过((kT / q) ×ln r)计算（其中k为玻尔兹曼常数，q为单个电子的电荷量）。由于r、k和q为常量，唯一的变量是温度T，因此该特性被称为与绝对温度成正比（PTAT）。同时，低温度系数的薄膜在将PTAT电压转换为相关的PTAT电流中发挥着重要作用，且PTAT与总电流的比例恒定。

应用场景

温度传感与补偿

在各种电子设备中，准确感知和补偿温度变化至关重要。SGM446凭借其高精度的温度测量能力，可用于实现精确的温度传感和补偿，确保设备在不同温度环境下稳定运行。

工业温度测量

工业生产过程中，对温度的精确控制和监测是保证产品质量和生产安全的关键。SGM446的宽工作温度范围和高精度特性，使其能够满足工业环境下的温度测量需求。

热电偶冷结补偿

热电偶在测量温度时，冷结温度的变化会影响测量结果的准确性。SGM446可以有效地补偿热电偶的冷结温度，提高测量精度。

远程温度传感

由于其高阻抗电流输出对电压降不敏感，SGM446特别适合用于远程温度传感应用，能够在长距离传输中保持测量的准确性。

应用电路设计

远程温度传感

通过一个1kΩ的电阻，可将SGM446的输出电流转换为电压（1mV/K）。若需要读取摄氏度温度，只需将输出电压偏移273.2mV即可。

串联和并联连接

多个SGM446并联时，可指示所有测量温度的平均值；串联时，则指示所有测量温度中的最小值。

差分测量

该电路可将两个PTAT电流的差值转换为电压，用于测量温度差。通过调整电阻R1和R2，可以修剪电路的输出值，补偿两个传感器之间的固有偏移。

热电偶冷结补偿

在J型热电偶的应用中，SGM446可用于补偿冷结温度。通过调整电阻RT，可以校准电路，在 + 15℃至 + 35℃的温度范围内，使用指定组件可将精度补偿在±2℃以内。

电流变送器

适用于40V和1kΩ的系统，可将SGM446的输出电流从1μA/K放大到1mA/℃，实现4mA至20mA的输出。通过调整可调电阻RT，可以修剪电路，改变测量的温度范围。

CMOS驱动传感器

利用反向阻塞结构，SGM446可由5V电压的CMOS供电。该电路可以防止通过多路复用和开关产生的热量耗散，同时需要考虑SGM446的寄生电容。

8通道多路复用器温度传感

通过8通道多路复用器对SGM446进行多路复用，可在 - 55℃至 + 125℃的温度范围内实现±2℃的精度。若要测试 + 150℃的温度，需要将放大器的电源电压提高到 + 20V以获得更高的输出电压。

注意事项

过应力警告

超过绝对最大额定值的应力可能会对设备造成永久性损坏，长时间暴露在绝对最大额定值条件下可能会影响设备的可靠性。因此，在使用过程中应严格遵循推荐的工作条件。

ESD敏感性警告

该集成电路对静电放电（ESD）较为敏感，如果不采取适当的ESD保护措施，可能会导致设备损坏。因此，在处理和安装集成电路时，应采取适当的预防措施。

SGM446以其高精度、宽温度范围、高可靠性等优点，为电子工程师在温度传感领域提供了一个优秀的解决方案。在实际应用中，我们需要根据具体的需求和场景，合理设计电路，充分发挥SGM446的性能优势。你在使用温度传感器的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。