目录

一、概述

二、KTY84-150 温度传感器特性概述​

三、恒流驱动电路设计

（一）设计思路

（二）电路组成及元件选型

（三）电路原理图

（三）参数计算

四、电路仿真

（一）仿真电路

  （二）仿真结果

五、技术细节

（一）运放使用的注意事

（二）温感接口设计注意事项

（三）影响精度的因素

（四）MCU采样电路

（五）仿真应用

六、小结

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一、概述

        温度传感器的驱动方式主要分为恒流驱动与恒压驱动，二者各有优劣。恒流驱动凭借稳定的电流输出，保障了测量高精度与良好线性度，不易受电源电压波动、线路电阻变化干扰，可灵活适配不同阻值传感器，还能有效保护传感器免受过载电流损坏，但存在电路设计复杂、成本偏高的问题。恒压驱动则胜在电路结构简单、成本低廉，然而当传感器电阻改变时，测量精度与线性度易受影响，对不同阻值传感器适配性差，用于低阻传感器时还有过热隐患。​

        在工业新能源设备的电机绕组温度测量中，鉴于电机运行时电压波动频繁、对测量精度要求严苛，恒流驱动方式能更好地满足需求，确保温度监测的准确性与可靠性，因此成为更优选择。本文基于 KTY84-150 电机绕组硅温感的特性，介绍一种结构简单，可靠性高的恒流驱动电路设计方案，旨在为电机绕组温度监测提供稳定、精准的驱动保障。

二、KTY84-150 温度传感器特性概述​

        KTY84-150 是专为电机绕组温度监测设计的硅基正温度系数热敏电阻温度传感器，在 - 40℃至 150℃温度区间内，电阻值与温度呈现良好的线性关系，电阻温度系数约为 1.9mΩ/℃ 。其正常工作电流范围在 0.5mA - 2mA，为确保测量精准度，需为其配备稳定的恒流驱动电路，避免因电源波动或传感器电阻变化导致测量误差。

三、恒流驱动电路设计

（一）设计思路

        基于运算放大器特性，构建闭环反馈系统。将采样电阻上的电压与反馈电压进行比较，利用运算放大器负反馈调节机制，实时调整电路参数，从而控制通过 KTY84-150 的电流，使其保持恒定，有效消除电源电压波动、传感器电阻变化等因素对电流稳定性的影响。

（二）电路组成及元件选型

1. 运算放大器：选用 LM358A-VR 通用运放，轨到轨输出，保障恒流驱动稳定性的前提下满足电路对运算放大的需求；

2. 参考电压源：选用MCU供电3.3V，在带入MCU计算3.3V能够消元，提高精度；

3. 采样/反馈电阻：选用E96贴片电阻，精度1%，满足使用；

4. 反接二极管：选用 1N4148WS 二极管，温感和恒流驱动电流之间，起到保护电路的作用；

5. 滤波电容：减少电路纹波和噪声。

（三）电路原理图

（三）参数计算

        定义为 KTY84-150 提供恒定电流Isen，运放正输入端Vp，负输入端Vn，输出Vout，采样电阻Rsen一端接运放输出Vout，另一端定义Vsen；根据运放特性，下面计算公式成立：

        （1）        

        （2）        

        （3）         

        （4）        

        （1）（2）（3）（4）公式联立，得：

        电路中，Rf=23.7K，R1=53.6K，Rsen=1K，Vcc=12V；带入计算后：Isen=1.459mA

四、电路仿真

（一）仿真电路

  （二）仿真结果

        （1）Rt（KTY84-150）=100Ω

        （2）Rt（KTY84-150）=500Ω

        （3）Rt（KTY84-150）=1KΩ

        （4）Rt（KTY84-150）=2KΩ

 

五、技术细节

（一）运放使用的注意事

        运算放大器作为恒流驱动电路中电流负反馈闭环控制芯片，同时也是驱动电流输出芯片；

        因此，在满足增益，带宽，输出电流的同时，还要考虑不同温度下运放输出特性；能够满足的负载恒流输出的负载范围；比如运放共模输出最大电压限制着能够恒流输出的最大负载电阻等；

（二）温感接口设计注意事项

        电机绕组的温感一般在电机内部，使用一个1N4148可避免过压击穿，而且MCU采集引脚处也放置钳位源3V3D用来保护MCU引脚；

（三）影响精度的因素

         提高采样精度的软硬件方法有很多，硬件方面优化PCB布局，有效分割地平面；软件加对应滤波等；这里不再赘述；

        接下来介绍影响该驱动电路采样精度的几个因素:

        根据欧姆定律(温感测温的原理主要是根据温感阻值计算温度)；

        前文中输出公式：；而(Ux为ADC位数；U10=1024,U12=4096)；

        温感电阻；

        因此在排除硬件PCB布局影响下，该采样精度只跟MCU的ADC精度、电阻精度、运放输出精度有关；

（四）MCU采样电路

        ADC口增加RC滤波可以降低干扰提高精度；根据使用情况选择不同截止频率的RC参数；而钳位电压源3V3D可能会限制最大ADC电压的输入，这个根据不同情况进行参数设定。；

（五）仿真应用

       仿真软件使用LTspiceXVII，运放的库文件可以从各大器件厂家下载。

六、小结

        针对工业新能源设备电机绕组温度测量，基于恒流驱动抗电压波动、高精度优势，设计 KTY84-150 硅温感恒流驱动电路。采用运放闭环反馈，选定 LM358A-VR 等元件，计算得恒定电流 1.459mA，仿真验证有效。明确采样精度取决于 MCU 的 ADC、电阻精度及运放输出精度，为温度监测提供精准驱动。

以上内容如有不足之处，还请不吝指正。