【導讀】在zai工gong業ye應ying用yong中zhong，常chang用yong熱re電dian阻zu測ce量liang設she備bei的de工gong作zuo溫wen度du，從cong而er實shi現xian對dui設she備bei運yun行xing狀zhuang態tai的de監jian測ce。若ruo測ce溫wen係xi統tong異yi常chang，會hui直zhi接jie增zeng大da工gong業ye設she備bei損sun壞huai風feng險xian。因yin此ci
，如ru何he保bao障zhang測ce溫wen係xi統tong對dui設she備bei的de有you效xiao監jian測ce顯xian得de尤you為wei重zhong要yao。

熱電阻測溫具有測溫範圍大
、精度高
、穩定性好的特點，被廣泛應用在工業測溫中。常見熱電阻測溫電路的簡化框圖如下圖所示：

圖1 熱電阻測溫電路簡化框圖

測溫電路主要包括：熱電阻、信號調理電路、模數轉換器（ADC），有些應用還會加入微處理器（MCU）。測溫電路的輸出會接入後級的控製係統。

在zai實shi際ji的de熱re電dian阻zu測ce溫wen中zhong，諸zhu多duo因yin素su會hui影ying響xiang到dao測ce溫wen係xi統tong的de穩wen定ding性xing和he可ke靠kao性xing。為wei應ying對dui這zhe些xie挑tiao戰zhan，需xu要yao在zai設she計ji溫wen度du采cai集ji電dian路lu的de時shi候hou采cai用yong可ke靠kao的de方fang案an
，從cong而er能neng更geng好hao地di保bao障zhang測ce溫wen係xi統tong的de穩wen定ding運yun行xing
，避bi免mian設she備bei損sun壞huai造zao成cheng的de損sun失shi。

影響測溫可靠性的因素

圖2 影響測溫可靠性的因素

1. 高電壓環境的挑戰

在(zai)高(gao)電(dian)壓(ya)環(huan)境(jing)中(zhong)
，熱(re)電(dian)阻(zu)測(ce)溫(wen)麵(mian)臨(lin)的(de)挑(tiao)戰(zhan)之(zhi)一(yi)就(jiu)是(shi)高(gao)壓(ya)電(dian)信(xin)號(hao)通(tong)過(guo)接(jie)觸(chu)熱(re)電(dian)阻(zu)傳(chuan)導(dao)進(jin)低(di)工(gong)作(zuo)電(dian)壓(ya)的(de)測(ce)溫(wen)係(xi)統(tong)和(he)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)

，這(zhe)將(jiang)嚴(yan)重(zhong)威(wei)脅(xie)到(dao)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)穩(wen)定(ding)和(he)安(an)全(quan)。

2. 靜電放電的威脅

zaigongyecewenyingyongzhong，rentidejingdianfangdianhuiduicewenxitongzaochengweixie。jingdiandedianyatongchanghuidadaoshuqianfu，zheyinengliangdeshifangyoukenengzhijiezaochengxitongdangji，yanzhongshihuizhijiesunhuaidianluyuanjian。

3. 工頻信號的影響

在測溫應用中，工頻信號可能會通過熱電阻傳導進測溫電路，或通過電源耦合進信號鏈中，從而造成測溫數據跳動大的情況。

4. 工作溫度的影響

工業環境溫度範圍為-40℃~85℃
，在高低溫環境下有部分電路會出現溫漂過大而影響測溫精度，甚至有部分元件會出現無法正常工作的情況。

可靠測溫的參考設計

在了解完影響測溫可靠性的因素後，接下來一一介紹解決方法來應對這些挑戰。

1. 電源隔離與接口隔離

對測溫電路的電源和數字輸出接口進行隔離，不僅可以保護後級低電壓係統的安全，還可以隔離50Hz工頻信號，從而使測溫數據更穩定。

2. 靜電保護電路的設計

在供電端增加ESD管，測量端不能采用漏電流大的靜電保護器件，一般在測溫端采用串電阻的方式
，可有效衰減靜電衝擊。

3. 工頻抑製的方法

熱(re)電(dian)阻(zu)測(ce)溫(wen)中(zhong)有(you)多(duo)種(zhong)方(fang)法(fa)可(ke)以(yi)實(shi)現(xian)工(gong)頻(pin)抑(yi)製(zhi)效(xiao)果(guo)。可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)隔(ge)離(li)電(dian)源(yuan)和(he)輸(shu)出(chu)接(jie)口(kou)實(shi)現(xian)，也(ye)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)設(she)計(ji)低(di)通(tong)濾(lv)波(bo)電(dian)路(lu)或(huo)陷(xian)波(bo)器(qi)來(lai)實(shi)現(xian)，還(hai)可(ke)以(yi)在(zai)MCU中加入數字濾波算法來實現。

4. 工業級器件選型

在方案設計階段需要選擇符合工業級標準的低溫漂元器件
，以保障在工業溫度下的測溫精度和電路穩定性。

可靠的測溫產品

為保障測溫電路的高可靠性，致遠電子將傳統熱電阻測溫電路的信號調理電路、模數轉換器
、微處理器進行了集成，推出了TPS02RAH高精度測溫模塊。

1. 產品簡介

TPS02RAH是一款針對PT100的工業雙通道隔離熱電阻測溫模塊

，具有抗幹擾性強、可靠性高、檢測精度高、溫漂小的特點。

產品特性如下：

●   雙通道PT100熱電阻測量；

●   -200℃~850℃測溫範圍，0.02%±0.1℃測溫誤差；

●   10ppm/℃溫漂；

●   內置電源與數字隔離，電氣隔離耐壓為4000Vrms
；

●   測量端靜電放電抗擾度：接觸±4kV
；

●   內置濾波電路和濾波算法，具有工頻抑製功能；

●   工作環境為-40℃~85℃。

2. 產品應用

2.1 鋰電池化成分容測溫

鋰電池在裝配完成時是沒有電的，必須充電激活。首次充電就被稱為“化成”，用於激活電池體內的活性材料。而分容則是化成後對電池進行充電放電，通過容量測試篩選出合格電池的過程。

化成壓床需要加熱加壓，同時檢測電芯的溫度情況

，分容也在充放電過程需要測量溫度。鋰電池化成分容過程對測溫存在著測溫點數多、測溫精度高、工作環境溫度高
、測量溫漂小的需求。針對這一測溫需求
，致遠電子為行業客戶設計了如下方案：

圖3 TPS02RAH在鋰電池化成分容的測溫應用

該方案主要包括：RS485接口
、微處理器（MCU）

、TPS02RAH測溫模塊和熱電阻測溫傳感器。

針對鋰電池化成分容測溫點數多的需求，TPS02RAH的輸出接口為I2C，支持主機動態更改模塊I2C地址，實現了單I2C總線掛載多個TPS02RAH測溫模塊的功能。

針對測溫精度高、工作環境溫度高
、測量溫漂小的需求
，TPS02RAH通過隔離和濾波電路，實現了0.02%±0.1℃的測溫精度和10ppm/℃溫漂，滿足了客戶的測溫需求。

2.2 電機測溫

電dian機ji將jiang電dian能neng轉zhuan換huan成cheng機ji械xie能neng的de過guo程cheng中zhong不bu可ke避bi免mian地di產chan生sheng了le大da量liang的de熱re損sun耗hao，從cong而er使shi得de電dian機ji溫wen度du升sheng高gao，導dao致zhi電dian機ji某mou些xie部bu件jian老lao化hua，因yin此ci需xu要yao對dui電dian機ji的de溫wen度du進jin行xing監jian測ce。

電機溫度檢測部位有三個
，即電機外殼、定子繞組與軸承。電機外殼與定子繞組為靜態部位
，可用熱電阻、熱電偶進行溫度檢測，電機軸承為動態部件，可用紅外溫度傳感器進行檢測。主流的電機測溫均采用三線製PT100熱電阻檢測定子繞組的溫度。

電機測溫的難點在於電機運行時會產生電磁幹擾
，從而影響到了測溫的精度。致遠電子為這一應用的客戶推薦了如下方案：

圖4 TPS02RAH在電機溫度檢測上的應用

電機繞組溫度檢測
，需要在電機定子的繞組內埋線，每相都預埋2隻三線製的PT100溫度傳感器。因此，該方案使用了3個TPS02RAH測量電機繞組的6個溫度點。

為應對電磁幹擾帶來的挑戰
，TPS02RAH內置電源和數字隔離，通過內置濾波電路和保護電路，能夠有效抵抗電磁幹擾帶來的影響。經測試
，TPS02RAH的群脈衝抗擾度為±1kV
，在工頻磁場抗擾度測試中達到了A等級。

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