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LM95231 带SMBus接口的精密双远程二极管温度传感器

日期:2020-10-30 标签:传感器二极管温度传感器 类别: 阅读:3982 (来源:互联网)

功能主要规格

精确感应遥控器的模具温度

远程温度精度±0.75°C(最大)

IC或二极管结•局部温度精度±3.0°C(最大)

采用TruTherm技术实现精度•电源电压3.0V至3.6V

“热二极管”温度测量

电源电流402μA(典型值)

带模拟的热二极管输入级

筛选应用程序

热二极管数字滤波

处理器/计算机系统热

英特尔奔腾4处理器采用90nm进程或管理2N3904非理想选择–例如笔记本电脑、台式机、工作站、服务器)

远程二极管故障检测

电子测试设备

车载本地温度传感•办公电子设备

无数字远程温度读数

过滤:描述

–0.125°C LSb LM95231是一种精密双远程二极管–使用德克萨斯州的10位加号或11位可编程温度传感器(RDTS)分辨率仪器公司的TruTherm技术。2线串行LM95231的接口与SMBus兼容–11位解析高于2.0的温度。LM95231可以感应三种温度127°C区域,它可以测量自己模具的温度带有数字和两个二极管连接晶体管的远程温度读数。这个滤波:LM95231包括数字滤波和高级包括模拟滤波和–0.03125°C LSb,采用过滤TruTherm技术,可将处理器降低至-–12位加号或13位可编程处理器非理想扩展。二极管连接分辨率晶体管可以是一个“热二极管”,就像在英特尔发现的那样–13位解析高于AMD处理器的温度,也可以是二极管127°C连接MMBT3904晶体管。特鲁瑟姆技术允许精确测量“热局部温度读数:小几何工艺中的“二极管”,90nm–0.25°C及以下。LM95231支持用户选择–奔腾4的9位加号热敏二极管处理器采用90nm工艺或2N3904。

状态寄存器支持

可编程转换率允许用户远程使用LM95231分辨率格式

最佳温度读数可编程为功耗的11

带符号或无符号的数字滤波位

关闭模式一次转换控制被禁用。启用过滤后,分辨率SMBus 2.0兼容接口,支持增加到13位有符号或无符号。在超时无符号模式LM95231远程二极管读数可解决127°C以上的温度。本地•8针VSSOP封装温度读数的分辨率为9位以上

(1) 绝对最大额定值表示设备可能发生损坏的极限值。工作额定值表示确保设备功能正常,但不保证特定的性能限制。确保规范和测试条件,见电气特性。确保的规范仅适用于所列试验条件。一些表演当设备未在所列试验条件下运行时,特性可能退化。设备在不建议使用最大工作额定值。

(2) 当任何引脚的输入电压(VI)超过电源(VI<GND或VI>VDD)时,该引脚的电流应限制在5。LM95231引脚的寄生元件和/或ESD保护电路如图2和表1所示。小心点不正向偏置引脚上的寄生二极管D1:D1+、D2+、D1-、D2-。超过50 mV可能会损坏温度测量。

(3) 当连接到带有1盎司箔且无气流的印刷电路板时,与环境的热阻连接:-VSSOP-8=210°C/W

(4) 人体模型,100pF通过1.5kΩ电阻放电。机器型号,200pF直接放电到每个引脚。

(5) 对于含铅(Pb)的封装,回流焊温度曲线与不含铅的封装不同。

温度-数字转换器特性

除非另有说明,否则这些规范适用于VDD=+3.0Vdc至3.6Vdc。黑体限制适用于TA=TJ=TMIN≤TA≤TMAX;所有其他限值TA=TJ=+25°C,除非另有说明。TJ公司是LM95231的结温。TD是远端热二极管结温

(1) 典型值为TA=25°C,代表产品特性描述时最有可能的参数规范。典型的规格是不能保证。

(2) 对AOQL(平均出货质量水平)指定了限制。

(3) 局部温度精度不包括自加热的影响。自加热引起的温度升高是LM95231的内部功耗和热电阻。参见运行额定值表中的注释2用于自热计算的电阻。

(4) 当连接到带有1盎司箔且无气流的印刷电路板时,与环境的热阻连接:-VSSOP-8=210°C/W

(5) 在90nm工艺或MMBT3904类型上使用奔腾4处理器的热二极管时,可以确保LM95231的精度晶体管,在远程二极管型号选择寄存器中选择。

(6) 通常提供的温度数据仅说明如何更新。LM95231无需关于转换状态(并将产生最后的转换结果)。

(7) 当SMBus处于活动状态时,静态电流不会显著增加

逻辑电气特性

数字直流特性

除非另有说明,否则这些规范适用于VDD=+3.0至3.6 Vdc。粗体限制适用于TA=TJ=TMINTMAX;所有其他限值TA=TJ=+25°C,除非另有说明。

(1) 典型值为TA=25°C,代表产品特性描述时最有可能的参数规范。典型的规格是不能保证。

(2) 对AOQL(平均出货质量水平)指定了限制。

逻辑电气特性

数字开关特性

除非另有说明,否则这些规范适用于VDD=+3.0 Vdc至+3.6 Vdc,CL(负载电容)在输出线上=80爱国阵线。黑体限制适用于TA=TJ=TMIN到TMAX;所有其他限值TA=TJ=+25°C,除非另有说明。LM95231的交换特性完全满足或超过SMBus 2.0版的发布规范。这个以下参数是与LM95231相关的SMBCLK和SMBDAT信号之间的时序关系。他们遵守但不一定是SMBus总线规范。

(1) 典型值为TA=25°C,代表产品特性描述时最有可能的参数规范。典型的规格是不能保证。

(2) 对AOQL(平均出货质量水平)指定了限制。

(3) 输出上升时间从(VIN(0)最大值+0.15V)到(VIN(1)最小值−0.15V)。

(4) 输出下降时间从(VIN(1)min-0.15V)到(VIN(1)min+0.15V)。

(5) 将SMBDAT和/或SMBCLK线保持在低位的时间间隔大于tTIMEOUT将重置LM95231的SMBus状态机,因此,将SMBDAT和SMBCLK管脚设置为高阻抗状态。

LM95231是一种数字传感器,它可以使用sigma-delta模数转换器感测3个热区的温度。它可以测量其局部模温和两个外接晶体管的温度使用ΔVbe温度传感方法的结。LM95231可以支持两种外部晶体管类型,即奔腾4处理器上的90nm工艺热二极管或2N3904二极管连接的晶体管。晶体管类型是寄存器可编程的,初始化后不需要软件干预。LM95231有一个先进的输入阶段使用德州仪器的TruTherm技术,减少了非理想的传播在奔腾4处理器上的90nm进程中找到。热二极管中包含内部模拟滤波输入级从而最大限度地减少了对外部热二极管滤波电容器的需求。此外,数字滤波器还具有已添加。这些抗扰度在模拟输入级的改进以及数字滤波将与以前的热二极管传感器设备相比,允许更长的跟踪轨迹或到热二极管的电缆。LM95231的2线串行接口与SMBus 2.0和I2C兼容。请参阅SMBus 2.0I2C总线和SMBU之间差异的详细描述规范。

温度转换率可编程,以允许用户优化LM95231系统要求。LM95231可以被置于关机状态以最小化功耗当不需要温度数据时。关闭时,单次转换模式允许系统控制最终灵活性的转换率。远程二极管温度分辨率是可变的,取决于数字滤波器是否被激活。什么时候?数字滤波器激活,分辨率为13位,可编程为13位无符号或12位加符号,当数字滤波器不活动时,两种分辨率的最低有效位(LSb)权重为0.03125°C分辨率为11位,可编程为11位无符号或10位加号,两种分辨率的最低有效位(LSb)权重为0.125°C。无符号分辨率允许远程二极管感应温度高于127°C。本地温度分辨率不可编程,始终为9位加号和最低温度为0.25°C。LM95231遥控二极管的温度精度将为奔腾4处理器的热二极管进行调整在90nm工艺或2N3904晶体管上,只有当使用这些二极管中的任何一个时,才能确保精度如果选择得当。在上测量奔腾4处理器时,应启用TruTherm模式当测量2N3904晶体管时,90nm过程被禁用。使用2N3904启用TruTherm模式连接的晶体管可能会产生意外的温度读数。LM95231中的二极管故障检测电路可以检测远程二极管的存在:D+是否短路至VDD,D-或接地,或D+是否浮动。LM95231寄存器组具有8位数据结构,包括:

1.最高有效字节(MSB)本地温度寄存器

2最低有效字节(LSB)本地温度寄存器

3.MSB远程温度1寄存器

4.LSB远程温度1寄存器

5.MSB远程温度2寄存器

6.LSB远程温度2寄存器

7.状态寄存器:忙,二极管故障

8.配置寄存器:分辨率控制、转换率控制、待机控制

9.远程二极管滤波器设置

10.远程二极管选型

11.远程二极管TruTherm模式控制

12.单发寄存器

13.制造商ID

转换序列

在通电默认状态下,LM95231最多需要77.5毫秒来转换本地温度,远程并更新其所有寄存器。只有在转换过程中,占线位(D7)才在状态寄存器(02h)高。这些转换按循环顺序进行处理。转化率可通过配置寄存器(03h)中的转换率位进行修改。当转换修改速率在转换之间插入延迟,实际最大转换时间保持在87.7ms.不同的转换率将导致LM95231吸取不同数量的电源电流,如中所示图6。

开机默认状态

LM95231总是通电到这些已知的默认状态。LM95231仍在这些州,直到第一次转换。

1.命令寄存器设置为00h

2.本地温度设置为0°C,直到第一次转换结束

3.远程二极管温度设置为0°C,直到第一次转换结束

4.远程二极管数字滤波器打开。

5.在启用TruTherm模式的情况下,远程二极管1型号设置为90nm进程上的奔腾4处理器。远程二极管2型号设置为2N3904,TruTherm模式禁用。

6.状态寄存器取决于热二极管输入的状态

7.配置寄存器设置为00h;连续转换,典型时间=85.8 ms,当TruTherm模式为仅对远程1启用SMBus接口LM95231作为SMBus上的从机操作,因此SMBCLK行是一个输入,SMBDAT行是双向的。LM95231从不驱动SMBCLK线路,也不支持时钟拉伸。根据SMBus规格,LM95231有一个7位从机地址。所有的位A6到A0都是内部编程的不能用软件或硬件改变。SMBus从属地址依赖于LM95231部件订购数量:

带数字滤波器的远程温度数据由一个13位、两个补码或无符号表示LSb(最低有效位)等于0.03125°C(1/32°C)的二进制字。数据格式为左对齐16-两个8位寄存器中可用的位字。未使用的位将始终报告“0”。

SMBDAT漏极开路输出

SMBDAT输出是开路漏极输出,没有内部上拉。“高”水平不会

在某个外部电源(通常是上拉电阻器)提供上拉电流之前,在该引脚上进行观察。选择

电阻值取决于许多系统因素,但一般来说,上拉电阻应与

可能不会影响SMBus所需的数据速率。这将使任何内部温度读数最小化

LM95231内部加热引起的错误。上拉的最大电阻可提供2.1V高

根据LM95231规范,电源电压为3.0V时的高电平输出电流的电平为82kΩ

(5%)或88.7kΩ(1%)。

1.6二极管故障检测

LM95231配有操作电路,用于检测与遥控器有关的故障情况二极管。如果检测到D+引脚对地短路、D负极、VDD或D+浮动,则远程如果选择有符号格式,温度读数为-128.000°C;如果选择无符号格式,温度读数为+255.875。在此外,设置适当的状态寄存器位RD1M或RD2M(D1或D0)。当TruTherm模式激活时将不会检测到二极管对D+短路的情况。将2N3904晶体管与TruTherm连接模式激活可能导致检测到二极管故障。

1.7与LM95231通信LM95231中的数据寄存器由命令寄存器选择。命令寄存器通电时设置为“00”,读取本地温度寄存器的位置。命令寄存器锁存最后一个设置的位置。LM95231中的每个数据寄存器分为四种用户可访问性类型之一:

1.只读

2.只写

3.读/写同一地址

4.写/读不同的地址

对LM95231的写入总是包含地址字节和命令字节。对任何寄存器的写入需要一个数据字节。读取LM95231可以通过两种方式之一进行:

1.如果锁定在命令寄存器中的位置正确(大多数情况下,命令寄存器将指向其中一个读取温度寄存器,因为这将是最频繁的数据从LM95231读取),则读取可以简单地由一个地址字节组成,然后检索数据字节。

2.如果需要设置命令寄存器,则需要一个地址字节、命令字节、重复启动和另一个地址字节将完成读取。数据字节首先具有最高有效位。在读取结束时,LM95231可以接受任何一个确认或没有来自主设备的确认(没有应答通常用作从设备的信号已读取其最后一个字节)。当从先前的远程二极管温度测量中检索所有11位时主机必须确保所有11位来自同一温度转换。这可以通过阅读来实现首先是MSB寄存器。读取MSB后,LSB将被锁定。LSB被读取后将被解锁。如果用户连续读取MSB,每次读取MSB时,与该温度关联的LSB将为锁定并覆盖先前锁定的LSB值。

串行接口复位

在LM95231在SMBDAT线路上传输时,如果SMBus主机复位,则LM95231必须返回到通信协议中的已知状态。这可以用两种方法中的一种来完成方法:

1.当SMBDAT为低时,LM95231 SMBus状态机将重置为SMBus空闲状态,如果SMB的数据保持在35分钟以上。请注意,根据SMBus规范2.0当SMBCLK或SMBDAT线路保持低25时,所有设备都将超时-35ms。因此,为了确保总线上所有设备的超时,必须保持SMBCLK或SMBDAT线路低至少35毫秒。

在嘈杂的环境中,例如处理器主板,布局考虑非常重要。噪声引起的在远程温度二极管传感器和LM95231之间运行的记录道上可能会导致温度转换错误。请记住,LM95231试图测量的信号电平以微伏为单位。这个应遵循以下指南:

1.VDD应使用与100pF并联的0.1μF电容器旁路。应放置100pF电容器尽可能靠近电源插脚。需要在靠近LM95231。

2.建议使用100pF二极管旁路电容器过滤高频噪声,但可能不需要。确保100pF电容器的轨迹匹配。将滤波电容器靠近LM95231别针。

3.理想情况下,LM95231应放置在处理器二极管引脚10cm范围内,迹线为直,短,尽可能相同。1Ω的跟踪电阻可导致高达0.62°C的误差。这个利用简单的软件补偿可以补偿误差。

4.如果可能的话,二极管的任何一侧、上方和下方都应该有一个接地保护环。这个接地保护罩不应位于D+和D-线之间。如果噪声确实耦合到二极管上线如果是耦合共模的话就比较理想了。这与D+和D-线相同。

5.避免在靠近电源开关或滤波电感器的地方布线二极管。

6.避免二极管轨迹靠近或平行于高速数字和总线线路运行。二极管轨迹应与高速数字记录道保持至少2厘米的距离。

7.如果需要交叉高速数字迹线,二极管迹线和高速数字迹线应以90度角交叉。

8.连接LM95231的GND引脚的理想位置是尽可能靠近处理器的GND与感应二极管有关。

9.D+和GND之间以及D+和D-之间的泄漏电流应保持在最小值。十三毫安泄漏可导致二极管温度读数误差高达0.2°C。保持印刷电路板尽可能的干净将使泄漏电流最小化。噪声耦合到数字线路大于400mVp-p(典型滞后)和低于500mV的下冲低于GND,可能会阻止SMBus与LM95231的成功通信。SMBus无应答是最常见的症状,造成不必要的交通堵塞。虽然SMBus的最大频率通信相当低(最大100kHz),仍需注意确保在总线上有多个部件和长的印刷电路板痕迹。一种3db的RC低通滤波器LM95231的SMBCLK输入包含约40MHz的拐角频率。附加阻力可以是与SMBDAT和SMBCLK线串联添加,进一步帮助过滤噪音和振铃。减少噪音通过保持数字迹线远离开关电源区域以及确保数字线路的耦合包含与SMBDAT和SMBCLK线成直角的高速数据通信。