解决方案 | 恒温器精准控温原来有这些“芯”科技！-电子发烧友网

一、总述：

恒温器是一种能精确调节和控制环境温度的设备，内置传感器实时监测温度，一旦偏离预设值，即自动启动加热或制冷装置进行调节。广泛应用于工业生产、科研实验及智能家居等领域，确保工业环境稳定，调节家庭室内温度。恒温器确保了温度的恒定，为各类活动提供适宜的温度条件，提升了生产效率与生活舒适度。

二、技术瓶颈亟待突破

尽管恒温器需精确控制温度，但实际使用中常受多种因素影响，难以达到高精度和高稳定性。一方面，传感器的精度和响应速度会对测量温度的准确性产生影响，如热敏电阻、热电偶等传感器本身的误差以及长时间使用后的性能漂移。另一方面，环境因素，像周围的电磁干扰、气流流动和热源分布不均等，会干扰温度测量，导致恒温器控制出现偏差。而且，当温度接近设定值时，恒温器需要精细地调节，以避免频繁开关设备，这对控制算法和执行器的灵敏度要求较高。

在追求节能的大趋势下，恒温器需要在保证舒适度的同时尽量降低能耗。传统恒温器因缺乏灵活性，难以根据用户行为模式及环境条件进行适时调整，进而造成能源的不必要浪费。例如，当室内无人时，未能及时调整设定温度，或者不能根据季节和昼夜变化智能调节，难以平衡用户体验和能源消耗，这就需要更智能的算法和联网功能，以便更好地预测和调整。

随着智能家居系统的发展，恒温器要与不同的设备和系统兼容。它可能需要与空调、地暖、智能音箱、手机应用等进行通信和协作，但不同厂家的设备遵循不同的协议，这给恒温器的集成带来了困难。此外，恒温器的扩展性同样关键，用户往往期望后续能增添远程监控、分区控制等功能，这无疑对硬件与软件架构提出了更为严苛的要求。

三、芯佰微解决方案

在面对恒温器技术瓶颈时，芯佰微经过深入研究，推出了针对性产品解决方案。为恒温器的稳定运行筑牢根基，为其性能提升注入强劲动力。

DAC（数模转换器）:用于将数字温度设定值转换为模拟信号，来精确控制加热或制冷设备的功率，实现更精细的温度调节。
LDO（低压差线性稳压器）:为恒温器的电子元件供应稳定电源，以保障在各种输入电压环境下，内部电路均能顺畅运作，有效削弱电压波动对温度控制的负面影响。
OPA（运算放大器）:可放大温度传感器的微弱信号，提高信号的强度和精度，有助于更准确地比较和处理温度信号。
RS - 485 芯片:实现恒温器与其他设备（如远程监控系统、上位机）之间的远距离、抗干扰通信，方便远程控制和数据采集。

**DAC推荐CBM53D24,CBM128S085；

CBM53D24是一款DAC，具备以下特性参数优势：

低功耗：在3V供电条件下，消耗电流仅为500μA，进入休眠模式后，电流可进一步降低至80nA（@3V），适合电池供电或要求低功耗的应用场合。。
高分辨率：12 位分辨率可提供精确的模拟输出，能满足对精度要求较高的应用需求。
多通道输出：具备 4 路缓冲电压输出，可同时控制多个模拟信号，增加了应用的灵活性。
宽电压范围：供电电压范围为 2.5V 至5.5V，能适应不同的电源条件，降低了对电源的要求。
兼容性强：3 线串行接口兼容SPI、QSPI、MICROWIRE和DSP等通信协议，方便与各种微控制器和处理器连接，易于系统集成。
有复位电路：包含启动复位电路，电源电压上升至有效电压时，DAC 输出电压为0V，并保持该状态直到接收到新的状态更新命令，增强了系统的稳定性和可靠性。
转换速率较高：电压转换速率为 0.7V/μs，能较快地将数字信号转换为模拟信号，满足一定的实时性要求。

CBM128S085是一款DAC，具备以下特性参数优势：

多通道输出：单芯片集成了 8 通道12位带输出缓冲驱动的电压输出数模转换器，可满足多种应用场景下对多路模拟信号的需求。
高分辨率：12 位分辨率能够提供较高的模拟输出精度，可适用于对精度要求较高的应用，如工业控制、数据采集等领域。
宽电压范围：正常工作电源电压范围为 2.7V-5.5V，能适应多种不同的电源条件，降低了对电源的要求，提高了芯片的适用性。
低功耗：在不带负载的情况下，整体电流消耗仅为 540μA@3V，600μA@5V，低功耗特性使其非常适合应用于便携式设备或对功耗要求严格的场景。
灵活接口：采用三线串行接口，最大时钟可达 40MHz，兼容SPI、QSPI、MICROWIRE和DSP等接口标准，便于与各种微控制器和处理器连接，且支持菊花链工作模式，可使用单个接口同时控制多个芯片，保证多个芯片在同一时刻进行状态更新。
输出配置灵活：芯片多通道可灵活配置，允许各通道单独工作，并支持三种不同的输出阻抗休眠模式；当所有数模转换器进入休眠模式，芯片处于 μW级功耗。

**LDO推荐CBM1117；

CBM1117是一款LDO产品，具备以下特性参数优势：

高输出电流：能够提供高达 0.8A 的输出电流，可满足需较大电流的复杂功能模块的供电需求，具有较强的负载驱动能力。
宽输入电压范围：支持 2.6V 至15V的宽输入电压范围，可适配多种供电条件，无论是电池供电还是其他电源供电的设备，都能有较好的兼容性。
多种输出电压选择：有固定输出电压和可调输出电压两种类型。固定输出电压包括 1.5V、1.8V、2.5V、3.3V和5.0V等常见电压值；可调输出电压范围为1.2V-13.8V，能满足不同设备对不同电压的需求。
热过载保护和限流：当芯片温度达到大约 150°C 时，热关闭电路会禁用输出，防止设备因过热而损坏；内置限流电路，在输出或调整端短路时限制电流，保护设备安全。

**OPA推荐CBM27，CBM2904；

CBM27是一款精密运放，具备以下特性参数优势：

低噪声：10Hz 时en=3.5nV/√Hz，低1/f噪声转折频率为2.7Hz，在处理低电平信号时，能有效减少噪声干扰，提高信号的纯度和精度，适用于对噪声要求极高的应用场景，如专业音频电路、精密测量仪器等。
高精度放大性能：高开环增益达 1800V/mV，可对微弱信号进行大幅度且精确的放大，同时保持信号的完整性，有助于在各种需要高精度信号处理的电路中实现准确的信号放大和处理。
宽压供电范围：支持从 ±4V到±18V的宽压供电范围，也可单电源8V~36V供电，能够适应多种不同的电源条件，为电路设计提供了更大的灵活性，方便在不同供电环境的设备中使用。
高速性能：8MHz 的增益带宽积和2.8V/μs的压摆率，使其能够在高速数据采集系统中实现出色的动态精度，可快速跟踪和处理变化的信号，适用于一些对信号处理速度有要求的应用。
低输入失调电压：失调电压低至 26μV，漂移为0.2μV/°C，即使在温度变化的环境中，也能保持稳定的性能，确保放大信号的准确性和稳定性，非常适合用于需要长期稳定工作的精密仪器仪表等应用。
良好的负载驱动能力：输出级具有良好的负载驱动能力，±10V保证摆幅（600Ω负载）和低输出失真，能够为后续的负载提供稳定的信号驱动，可直接驱动一些需要较大驱动能力的负载，如扬声器等，在专业音频应用中表现出色。
高电源抑制比和共模抑制比：电源抑制比（PSRR）和共模抑制比（CMRR）均超过120dB，能够有效抑制电源电压波动和共模信号的干扰，提高电路的抗干扰能力和稳定性。

CBM2904是一款高压运放，具备以下特性参数优势：

高直流电压增益：CBM2904具有高达100dB的直流电压增益，这使得它在远距离传输或嘈杂环境中能够精准提取并增强微弱语音信号。
宽电源范围：该芯片支持3V至32V（或±1.5V至±16V）的宽输入电源电压，适用于多种供电条件。这种宽电源范围使得CBM2904能够在各种应用环境中灵活使用。
低功耗：电源电流在1.5mA以内，适合电池供电设备，延长单次充电后的使用时间。这一特性对于需要长时间运行的电池供电设备尤为重要。
内部频率补偿：CBM2904包含两个具有内部频率补偿的独立高增益运算放大器，这有助于提高系统的稳定性和性能

**RS-485推荐CBM3085，CBM485；

CBM3085是一款RS-485接口芯片，具备以下特性参数优势：

低功耗设计：CBM3085采用低功耗设计，非常适合需要节能的应用场景。这一特性对于延长设备的电池寿命或降低整体能耗具有重要意义。
数据传输速率：该芯片的数据速率可达500kbps，满足大多数数据传输需求。这使得CBM3085能够高效地处理数据，适用于对实时性要求较高的通信场景。
高稳定性：CBM3085能够在输入电压或负载电流变化时保持输出电压的稳定，这对于需要精确电压控制的电子设备来说至关重要。这种稳定性有助于确保设备在各种工作条件下都能可靠运行。
ESD保护：该芯片提供高达2000V的ESD保护（TTL/CMOS级别）以及15000V的ESD保护（RS-485级别），确保在恶劣环境下也能正常工作。这种强大的ESD保护能力有助于提高设备的可靠性和耐用性。
宽工作温度范围：CBM3085的工作温度范围为-40℃到+125℃，这使得它能够在各种极端环境下保持稳定的性能。这一特性使得CBM3085适用于多种严苛的工业环境。