中國電子元件行業(yè)協(xié)會(huì )
China Electronic Components Association
溫度的變化影響著(zhù)環(huán)境、家居產(chǎn)品、工業(yè)設備、汽車(chē)、服務(wù)器、電腦等諸多行業(yè)。如今，越來(lái)越多的智能產(chǎn)品都與溫度息息相關(guān)，并且對溫度參數的監測和控制提出了極高要求。而溫度傳感器也正在智能化的加持下，不斷從模擬式向數字式，集成化向智能化、網(wǎng)絡(luò )化方向演進(jìn)，小型化、集成化和低功耗已經(jīng)成為數字溫度傳感器IC的核心特質(zhì)。
根據賽迪顧問(wèn)2021年對全球30多家工業(yè)智能傳感器企業(yè)的統計分析，排名前十的傳感器類(lèi)型分別是壓力、液位、溫度、光電、編碼器、接近、超聲波、流量、視覺(jué)/圖像、振動(dòng)。從企業(yè)分布來(lái)看，美國企業(yè)的產(chǎn)品類(lèi)型主要集中在編碼器、振動(dòng)、溫度、超聲波傳感器；日韓企業(yè)主要集中在視覺(jué)/圖像、編碼器和接近傳感器；歐洲企業(yè)主要集中在流量、接近、超聲波傳感器；中國企業(yè)則主要集中在壓力、溫度和加速度傳感器。
作為國內領(lǐng)先的中高端環(huán)境傳感器IC提供商，中科銀河芯日前面向高端電子設備、服務(wù)器、數據中心等板級測溫場(chǎng)景，以及消費類(lèi)電子、環(huán)境、工業(yè)和儀器儀表溫度監測應用，最新推出了高精度數字溫度傳感器GX112。出色的性能、小尺寸、量身定制的通信功能，使得GX112一經(jīng)推出便成為當前最貼合通信需求的一款智能溫度傳感器爆品。
數字智能溫度傳感器成主流
GX112是一款高精度、低功耗、可替代NTC/PTC熱敏電阻的數字溫度傳感器，在-40°C至+125°C的正常工作范圍內，可提供≤±0.5°C的典型溫度精度，并具有良好的溫度線(xiàn)性度。當被用于一些特定場(chǎng)景時(shí)，GX112還可提供擴展測溫模式，將測溫范圍擴展為-55°C至+150°C。GX112的額定工作電壓范圍為1.4V~5.5V，在整個(gè)工作范圍內典型平均靜態(tài)電流為7μA（測溫頻率4Hz），集成在芯片內部的12位ADC分辨率低至0.0625°C，溫度轉換時(shí)間最快可達26ms。
同時(shí)，GX112還有針對于通信的特殊功能：SMBus ALERT總線(xiàn)上多個(gè)不同地址位的GX112，主機可通過(guò)發(fā)送命令甄別哪個(gè)ALERT引腳被激活（即產(chǎn)生過(guò)溫狀態(tài)），被激活引腳的GX112會(huì )返回其地址。若此時(shí)多個(gè)GX112的ALERT引腳同時(shí)被激活，則地址位較小的GX112將優(yōu)先返回其地址，從而可為高端電子設備、服務(wù)器、數據中心等板級測溫場(chǎng)景帶來(lái)新的應用價(jià)值及解決方案。
GX112采用小體積1.6mm×1.6mm的SOT563/DFN6封裝，兼容SMBus和I2C接口，在一條總線(xiàn)上可最多掛載四個(gè)從機，并具有SMBus報警功能。報警功能的溫度值可由主機處理器通過(guò)對芯片內部的配置寄存器進(jìn)行設置，從而將GX112配置為多種不同工作模式，適用于不同場(chǎng)景的報警信號可在溫度超過(guò)閾值時(shí)通過(guò)芯片的ALERT引腳輸出并提醒用戶(hù)。
●連續轉換模式：此模式下，GX112將以一定的速率持續地轉換溫度，GX112支持0.25Hz、1Hz、4Hz和8Hz的測溫速率選擇。測溫速率越高，測溫時(shí)的平均功耗越大。
●擴展模式：若需使用GX112測量高于128℃的溫度，則需將GX112配置為擴展模式，此時(shí)GX112輸出13bits有效位數來(lái)表示溫度。若此時(shí)仍使用正常模式測溫，則溫度輸出均為7FF。
●關(guān)斷模式：此模式下，GX112僅保持通信接口的正常工作，內部其他電路全部關(guān)斷，從而將電流功耗降至0.5μA（典型值）。該模式便于在不使用芯片時(shí)最大程度地降低功耗。
●單次轉換模式：即One Shot模式。若需開(kāi)啟該模式，須先將GX112配置為關(guān)斷模式。當One Shot結束后，GX112將重新返回至關(guān)斷模式。通過(guò)將芯片持續地配置為該模式，可使GX112以更快的測溫速率工作，每秒可轉換30余次。
● 高速通信：Fast mode下以0~400KHz的頻率通信，發(fā)送高速模式命令后，開(kāi)啟high speed mode，通信頻率可達2.85MHz。
解決系統溫度監測挑戰
眾所周知，電路中的熱問(wèn)題可能會(huì )影響系統性能和損壞昂貴的部件。對于許多系統設計來(lái)說(shuō)，精準監測PCB板、處理器(CPU)、現場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、DSP、ASIC等關(guān)鍵組件的溫度，都是為了使設計人員能夠在提高性能的同時(shí)保持在安全限制內，或者是利用溫度數據來(lái)動(dòng)態(tài)調整芯片性能。
而為了實(shí)現高效的溫度監測，高性能處理器內部通常都內置集成溫度傳感器，但其精度往往較低，加之高性能處理器本身具有復雜的電路并會(huì )引起自發(fā)熱，因此會(huì )產(chǎn)生隨溫度增加的溫度誤差。所以，在不少應用中，額外添加外部溫度傳感器可以提高管芯溫度精度并提升系統性能。
使用NTC熱敏電阻是一種常用的監測處理器溫度的方法，但測量精度不佳，并會(huì )導致必要的熱安全裕度增大；另一種方法是處理器通過(guò)專(zhuān)用引腳與直接位于處理器管芯上的溫度傳感器相連，因此具有更高的精度，并能以與NTC相同的方法集成到系統中。
得益于1.6mm x 1.6mm封裝，GX112可以靠近處理器使用。與集成在處理器內部的溫度傳感器精度相比，GX112器件的0.2%精度可以最大限度提高性能。
結語(yǔ)
GX112的推出正處于國產(chǎn)替代的進(jìn)行時(shí)，但中科銀河芯的產(chǎn)品標準絕非是使用低價(jià)策略進(jìn)行替代，而是依據市場(chǎng)需求設計出高于替代性能的更優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，將高精度、低功耗、高穩定性、小體積、智能化特性集于一身，為系統設計人員提供更簡(jiǎn)潔的電路設計，更方便快捷的數據讀取，以及更多的選型方案。
