董克冰，曹勇全，张建国，程文进，景 涛，杨成佳

（1.中国电子科技集团公司第四十八研究所，长沙410111；2.中国航天员科研训练中心，北京100094）

气体传感器脉宽恒温控制电路设计

董克冰1，曹勇全1，张建国1，程文进1，景 涛1，杨成佳2

（1.中国电子科技集团公司第四十八研究所，长沙410111；2.中国航天员科研训练中心，北京100094）

针对薄膜气体传感器敏感芯体的气体温度特性，设计了一种实用的脉宽恒温控制电路。采用经典PID控制模式，自适应调节加热功率，满足高温高湿的环境要求。样机器件全部采用有失效率指标的高等级质量国产元件，可靠性完全可估。样机对启动电流、最高温度等最坏情况做了特别设计，同时为了有效降低失效率，对有效工作模式做了规定以适合高可靠性、低风险的航天应用要求。实验数据表明氢气传感器控温电路精度可达0.15℃，可满足传感器精度要求。

经典PID控制；脉宽调制；温度控制；气体传感器

1 引 言

在半导体电阻式气体传感器中，气敏芯体对温度非常敏感［1］，在整个工作环境温度波动范围内温度噪声通常会完全掩盖气体浓度输出的有效信号。另外气体传感器大多利用化学反应性质测量气体浓度，化学性质通常与温度有关，为了获得最佳响应特性，敏感芯体通常需要工作在特定温度，因而为气敏芯体提供恒定的工作温度环境显得非常有意义。

在电路设计理论里实现恒温控制的方式有很多，传感器的特殊应用决定了低功耗、高精度、高可靠性的分立模拟电路实现方案非常适合。……