【经验】使用模拟开关SGM3005消除三线制PT100温度采集电路线阻压降的经验分享
PT100温度传感器广泛应用于工业过程温度参数的测量和控制，很多设计师都会在项目中采用PT100进行系统温度的采集。但在实际应用中，常常会遇到温度采集不准确，误差大的问题：怎么才能消除线阻带来的压损，使得PT100温度采集数据更准确，采集误差更小？
本文结合大功率充电机设计项目中的温度采集为例，采用恒流源和模拟开关实现三线制PT100温度采集电路设计，解决了温度采集中消除线阻的压降问题，现在把电路中模拟开关的实际应用经验分享给大家，希望对在模拟开关的应用上提供一些帮助。
图1三线制PT100温度采集示意图
在大功率充电机设计项目中，需要用PT100采集蓄电池和散热器的温度，设计要求：温度传感器接线方式为三线制；采集温度范围为：-50℃到200℃；采集电路输入电压采用TTL（5V）模式；开关切换速率要快，开关频率不小于20kHz；切换过程减小功耗，内阻抗不大于1Ω。
图2模拟开关SGM3005工作示意图
项目中为了实现蓄电池和散热器的温度高精度采集，采用了恒流源、模拟开关、PT100组成的三线制温度采集电路设计思路。其中模拟开关采用了SGMICRO（圣邦微电子）厂家的SGM3005XMS/TR。
模拟开关SGM3005XMS/TR的供电电压最大6V，采用MOS管的开关方式，适用于项目中的TTL开关控制电路。SGM3005XMS/TR开关速度特别快，开通时间ton为50ns，关断时间为toff为15ns，最高开关速率可达到15MHz，完全满足项目中的速率高切换快的要求。SGM3005XMS/TR的内阻抗很低，只有0.5Ω，在实际应用中典型损耗功率只有0.01uW，可见非常适用于三线制PT100温度采集电路使用。
图3模拟开关SGM3005带宽曲线图
大功率充电机项目中的温度采集电路原理图如图4所示。模拟开关SGM3005XMS/TR的供电电压为5VDC，当SGM3005XMS/TR的控制引脚IN1和IN2为低电平时，常闭开关触点NC1和NC2连接外接PT100电阻，采集外部电阻的电压值；当SGM3005XMS/TR的控制引脚IN1和IN2为高电平时，常开开关触点NC1和NC2闭合，采集板内的标准电阻电压值。
通过板内和外接PT100的电压差，就可以得到系统采集的温度值，由于采用了恒流源电路，通过模拟开关的快速切换，可以消除线路上阻抗带来的压差，实现了温度的高精度测量；最后通过运算放大器进行采样值的滤波，输出到CPU进行运算。电路中采用TVS实现了对SGM3005XMS/TR输出电压的过压保护。而且SGM3005XMS/TR封装尺寸小，非常适合PCB板级的电路设计。
图4三线制PT100温度采集电路图
采用模拟开关SGM3005XMS/TR作为三线制温度模拟量的采集，其导通电阻曲线非常平坦，可以采集很宽的信号范围，而且采集速度快，能够确保良好的线性度和减少信号切换时的失真。
笔者在大功率充电机项目中，采用三线制PT100的温度采集电路解决了温度采集中消除线阻的压降问题，项目中采集的温度范围可达到-50℃到200℃，能够很好的实现项目中蓄电池和散热器的温度采集。
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