0.5℃精度、16bitADC、超低功耗、1-wire & I2C接口數字溫度傳感芯片MTS01B
1.概述
MTS01B是敏源傳感數字模擬混合信號溫度傳感芯片，最高測溫精度±0.5℃，用戶無需進行校準。
溫度芯片感溫原理基于CMOS半導體PN節溫度與帶隙電壓的特性關系，經過小信號放大、模數轉換、數字校準補償后，數字總線輸出，具有精度高、一致性好、測溫快、功耗低、可編程配置靈活、壽命長等優點。
溫度芯片內置16-bit ADC，分辨率0.004°C，具有-70°C到+150°的超寬工作范圍。芯片在出廠前經過100%的測試校準，根據溫度誤差特性進行校準系數的擬合，芯片內部自動進行補償計算。芯片支持數字單總線和I2C雙通信接口：單總線適合長線纜、多節點的分布式傳感應用場景，最多可支持100個節點100至500米長的測溫節點串聯組網。芯片具有唯一的64位ID序列號，芯片的ID搜索、測溫數據內存訪問、功能配置等均可通過數字單總線協議指令實現，上位機微處理器只需要一個GPIO端口便可進行讀寫訪問；I2C接口適合高速率的板級應用場景，最高接口速度可達400kHz。
芯片內置非易失性E2PROM存儲單元，用于保存芯片ID號、高低溫報警閾值、溫度校準修正值以及用戶自定義信息，如傳感器節點編號、位置信息等。芯片另有ALERT報警指示引腳，便于用戶擴展硬件報警應用。
2.特性
最高測溫精度：±0.5℃
測溫范圍：-70°C ~ +150°C
低功耗：典型待機電流0.1µA@3.3V，測溫峰值電流0.45mA@3.3V，測溫平均電流5.2μA（@3.3V，1s周期）
寬工作電壓范圍：1.8V-5.5V
感溫分辨率：16位輸出，最高分辨率0.004°C
溫度轉換時間可配置：10.5ms/5.5ms/4ms
可配制單次/周期測量
用戶可設置溫度報警
32 bit額外E2PROM空間用于存放用戶信息
每顆芯片有64bit的ID序列號，便于多點組網尋址
標準單總線接口 & I2C接口
3.應用
- 板級溫度監控
- 工農業環境溫度
- 智能家電
- 智能家居
- 消費電子
- 冷鏈運輸、倉儲
- 測溫儀器儀表
產品信息
| 型號 | 0.5℃精度區間 | 封裝 | 尺寸 |
| MTS01B | 0℃ to +50℃ | DFN8 | 2.5*2.5*0.7mm |
備注：其他溫度區間精度特性詳見“測溫性能指標”。
4.封裝管腳描述及實物圖
正面透視圖
|
管腳編號 |
管腳名稱 | I/O | 說明 |
| 1 | SDA/DQ | 輸入/輸出 | I2C /單總線數據線 |
| 2 | ADDR | 輸入 |
I2C地址選擇，不可懸空。 0：I²C地址為x44；1：I²C 地址為x45。 |
| 3 | ALERT | 輸出 | 報警指示 |
| 4 | SCL | 輸入/輸出 | I2C時鐘線 |
| 5 | VDD | — | 電源 |
| 6 | nRESET | 輸入 |
復位，低電平有效。 不用時可以懸空或者用大于2kΩ電阻上拉至VDD。 |
| 7 | Mode | 輸入 |
接口模式選擇，不可懸空。 低電平時，引腳1為I2C SDA，引腳4為I2C SCL；高電平時，引腳1為單總線的DQ，引腳2和引腳4無效。 |
| 8 | GND | — | 地 |
| 導熱焊盤 | NC | — | 懸空或接地 |
備注 1：電路設計時，導熱焊盤懸空或接地。 1）若貼在 PCB 上，推薦導熱焊盤接地；2）若導熱焊盤貼金屬片用于接觸式體溫檢測，則推薦不接地。
5.結構框圖
溫度傳感器的原理框圖見上圖。64位ROM存儲了器件的唯一ID序列號，暫存器包含了兩個字節的溫度寄存器，存儲來自于傳感器的數字輸出。另外，暫存器和擴展暫存器提供了報警觸發閾值寄存器。配置寄存器允許用戶設定溫度數字轉換重復性和連續測量頻率。狀態寄存器可以查詢報警狀態。數據可存入非易失性存儲，芯片掉電時數據不會丟失。
6.典型應用電路
6.1MTS01B單總線典型應用電路原理圖
備注1：長線纜或多點驅動條件下，請盡可能保證供電電壓在3.3V以上。
備注2：長線纜或多點驅動條件下，上拉阻值優先考慮1K阻值。
備注3：5V電壓、1K上拉電阻條件下，單總線可串聯100顆MTS01，線纜最長可達500米。
6.2MTS01B I2C總線典型應用電路原理圖
7.測溫性能指標
|
參數 |
符號 |
條件 |
最小 |
典型 |
最大 |
|
測溫范圍 |
— |
— |
-70℃ |
— |
+150℃ |
|
溫度誤差 |
tERR |
0℃ to +50℃ |
— |
±0.5℃ |
|
|
-55°C to +125° |
— |
±1.5℃ |
— |
||
|
-70°C to +150°C |
— |
±2℃ |
— |
||
|
重復性 |
— |
低重復性設置 |
— |
0.07℃ |
— |
|
中重復性設置 |
— |
0.05℃ |
— |
||
|
高重復性設置 |
— |
0.03℃ |
— |
||
|
分辨率 |
— |
— |
— |
0.004℃ |
— |
|
響應時間 |
τ63 |
— |
— |
— |
2s |
|
長期漂移 |
— |
— |
— |
— |
0.03°C/年 |
備注1：重復性設置中，通過配置不同濾波帶寬，實現不同輸出精度。
圖7-1 MTS01B精度誤差曲線
8.電氣規格
8.1 絕對最大額定值
以下為極限參數，對于器件在此極限條件或高于此極限條件的環境中的功能運行，本規格書并不適用。請注意長期暴露于此極限環境會影響器件的可靠性。
|
參數 |
額定值 |
單位 |
|
供電電壓VDD |
-0.3 to 6 |
V |
|
引腳上的最大電壓 |
-0.3 to 6 |
V |
|
引腳上的輸入電流 |
±100 |
mA |
|
運行溫度范圍 |
-70 to 150 |
℃ |
|
存儲溫度范圍 |
-70 to 150 |
℃ |
|
焊接溫度 |
參考 IPC/JEDEC J-STD-020 規范 |
|
|
ESD HBM (人體放電模式) |
±8 |
kV |
8.2 電氣特性
|
參數 |
符號 |
條件 |
最小 |
典型 |
最大 |
單位 |
備注 |
|
電源 |
|||||||
|
供電電壓 |
VDD |
|
1.8 |
3.3 |
5.5 |
V |
|
|
電源壓擺率變化 |
VDD slew |
— |
— |
— |
20 |
V /ms |
VDD線VDDmin和VDDmax之間的電壓變化應該比最大壓擺率慢，更快的壓擺率可能導致復位。 |
|
供電電流 |
IDD |
待機 |
— |
0.1 |
1 |
uA |
傳感器在單次測量模式下不進行測量時的電流 |
|
周期測量模式 |
— |
55 |
— |
uA |
傳感器在周期測量模式下不進入睡眠 |
||
|
測量峰值 |
— |
447 |
— |
uA |
|
||
|
平均 |
— |
5.2 |
— |
uA |
單次模式，高重復性，1次測量/s |
||
|
數字輸入/輸出 |
|||||||
|
輸入邏輯低 |
VIL |
SCL, DQ/SDA |
— |
— |
0.3*VDD |
V |
|
|
輸入邏輯高 |
VIH |
SCL, DQ/SDA |
0.7*VDD |
— |
— |
V |
|
|
輸出低電平電壓 |
VOL |
IOL = -3 mA |
— |
— |
0.4 |
V |
|
|
輸入漏電流 |
IIN |
— |
-0.1 |
— |
0.1 |
uA |
|
|
報警輸出驅動強度 |
IOH |
— |
— |
1.5* VDD |
— |
mA |
|
|
上拉電阻 |
Rup |
|
1 |
10 |
100 |
kΩ |
|
8.3 交流電氣特性-非易失性存儲器
-55℃到+125℃；VDD=1.8V到5.5V
| 參數 | 符號 | 條件 | 最低 | 典型 | 最大 | 單位 |
| 非易失存儲寫周期 | tWR | — | — | — | 40 | ms |
| E2PROM寫次數 | NEEWR | -55°C到+55°C | 50000 | — | — | 次 |
| E2PROM數據保留 | tEEDR | -55°C到+55°C | 10 | — | 年 |
9.封裝圖DFN8（2.5Χ2.5Χ0.7mm）
