温度变化影响环境、家居产品、工业设备、汽车、服务器、电脑等行业。如今,越来越多的智能产品与温度密切相关,对温度参数的监测和控制提出了很高的要求。在智能的支持下,温度传感器不断从模拟到数字,集成到智能和网络。小、集成、低功耗已成为数字温度传感器IC核心特征。
根据赛迪顾问2021年对全球30多家工业智能传感器企业的统计分析,压力、液位、温度、光电、编码器、接近、超声波、流量、视觉/图像和振动是十大传感器类型。从企业分布的角度来看,美国企业的产品类型主要集中在编码器、振动、温度波传感器上;日本和韩国企业主要集中在视觉/图像、编码器和接近传感器上;欧洲企业主要集中在流量、接近和超声波传感器上;中国企业主要集中在压力、温度和加速度传感器上。
作为中国领先的中高端环境传感器IC供应商,中科银河芯最近推出了高精度数字温度传感器,用于高端电子设备、服务器、数据中心等板级温度测量场景,以及消费电子、环境、工业和仪器的温度监测应用GX112。性能优异,尺寸小,、定制的通信功能,使GX112一推出,就成为最适合通信需求的智能温度传感器爆炸。
GX112是高精度、低功耗、可替代的NTC/PTC热敏电阻的数字温度传感器在-40°C至 125°C可在正常工作范围内提供≤±0.5°C典型的温度精度和良好的温度线性度。在某些特定场景中使用时,GX112还可以提供扩展测温模式,将测温范围扩展到-55°C至 150°C。GX额定工作电压范围为112.4V~5.5V,典型的平均静态电流在整个工作范围内为7μA(测温频率4Hz),芯片内集成的12位ADC分辨率低至0.0625°C,温度转换时间最快可达26ms。
同时,GX112还具有通信的特殊功能:SMBus ALERT总线上多个不同地址位的GX主机可以通过发送命令来识别哪一个ALERT引脚被激活(即过温),引脚被激活GX112将返回其地址。若此时多个GX112的ALERT同时激活引脚,地址较小GX112将优先返回其地址,为高端电子设备、服务器、数据中心等板级测温场景带来新的应用价值和解决方案。
封装:SOT563(GX112S) 封装:DFN6(GX112D)
下图展示了GX额定电压下112测温误差曲线。可以清楚地看出,与竞争产品相比,GX112精度范围控制0.大约2%,误差曲线非常集中,反映了极高的稳定性。
GX额定电压下112测温误差曲线
GX112采用小体积1.6mm×1.6mm的SOT563/DFN6封装,兼容SMBus和I2C接口最多可以在一条总线上挂载四个从机SMBus报警功能。主机处理器可以通过设置芯片内的配置寄存器来设置报警功能的温度值GX112配置了多种不同的工作模式,当温度超过阈值时,适用于不同场景的报警信号可以通过芯片ALERT引脚输出并提醒用户。
- 在此模式下,GX温度将以一定的速度持续转换,GX112支持0.25Hz、1Hz、4Hz和8Hz温度测量速率选择。温度测量速率越高,平均功耗越大。
- 扩展模式:若需使用GX112测量高于128℃需要测量的温度GX112配置为扩展模式GX112输出13bits有效位数表示温度。如果此时仍采用正常模式测温,则温度输出为7FF。
- 在此模式下,GX112只保持通信接口的正常运行,关闭所有其他内部电路,从而将电流功耗降至0.5μA(典型值)。该模模式在不使用芯片的情况下可以最大限度地降低功耗。
- 单次转换模式:即One Shot模式。如果需要打开这个模式,必须先打开GX112配置为关闭模式。One Shot结束后,GX112将返回到关闭模式。芯片可以连续配置为该模式GX112工作速度更快,每秒可转换30次以上。
- 高速通信:Fast mode下以0~400KHz的频率通信,发送高速模式命令后,开启high speed mode,通信频率可达2.85MHz。
众所周知,电路中的热问题可能会影响系统性能,损坏昂贵的部件。对于许多系统设计,准确监控PCB板、处理器(CPU)、现场可编程门阵列(FPGA)、DSP、ASIC关键部件的温度是使设计人员在提高性能的同时保持安全限制,或使用温度数据动态调整芯片性能。
为了实现高效的温度监测,高性能处理器通常内置集成温度传感器,但其精度往往较低。此外,高性能处理器本身具有复杂的电路,并会引起自热,因此温度误差会随着温度的升高而增加。因此,在许多应用中,额外的外部温度传感器可以提高芯的温度精度和系统性能。
使用NTC热敏电阻是监测处理器温度的常用方法,但测量精度差,会增加必要的热安全裕度;另一种方法是处理器通过特殊的引脚连接到直接位于处理器芯上的温度传感器,因此具有更高的精度和与NTC在系统中集成相同的方法。
得益于1.6mm x 1.6mm封装,GX112可靠近处理器。与集成在处理器内部的温度传感器相比,GX112器件的0.2%的精度可以最大限度地提高性能。
GX112的推出正在进行国内替代,但中科银河芯的产品标准不是低价策略,而是根据市场需求设计高于替代性能的更好产品,集高精度、低功耗、高稳定性、体积小、智能特性于一体,为系统设计师提供更简单的电路设计,更方便快捷的数据阅读,以及更多的选型方案。