DS-TRS-5.5-1120数字热电堆传感器SMD型-国科鹏兴|红外测温传感器|SMD贴片|可按需求定制样品

DS-TRS-5.5-1120数字热电堆传感器SMD型

产品

概述

DS-TRS-5.5-1120 是一款数字式输出差分红外热电堆传感器，包含MEMS热电堆传感器芯片、NTC热敏电阻以及专业的信号调理ASIC芯片。其中ASIC芯片搭载24位 Sigma-Delta 高精度ADC、OTP存储器以及接口电路。

产品特点

SMT工艺，尺寸小
MEMS热电堆技术
高响应率，快速响应时间
5.5μm长通滤光窗口
NTC补偿
I2C通讯协议
应用广泛

产品应用

智能可穿戴设备
智能手机
工业温度监测
非接触表面人体测温
智能温度感应与控制

绝对最大额定值

表1. 绝对最大额定值

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注
电源电压	VDD	-0.3		6.5	V
数字输出电压		-0.3		VDDIO+0.3	V
ESD防护			4		kV	HBM
存储温度		-40		125	℃

性能参数

表2. 传感器性能参数表

参数	符号	最小值	标准值	最大值	单位	备注
器件尺寸			4720 * 2760 * 2050		μm²
敏感区域			700 * 700		μm²
视场角			84		°
热敏电阻阻值			100 ± 2%		kΩ (25℃)
热敏电阻Beta值			3950 ± 1%		K(25℃/50℃)
工作温度			-20 ~ 100		℃
电源电压			1.8 ~ 5.5		V
电源电流(25℃) 采集期间	I_{DD_pgaoff}		900		μA	PGA off (Gain<=2)
电源电流(25℃) 采集期间	I_{DD_pgaoff}		1500		μA	PGA on (Gain>=4)
待机电流(25℃)		100			nA
ADC分辨率			24		Bit	热电堆传感器
			16		Bit	温度（NTC）

热敏电阻
温度阻值表

表 3. NTC 的 RT 表

T(℃)	Rnom(kΩ)	T(℃)	Rnom(kΩ)	T(℃)	Rnom(kΩ)	T(℃)	Rnom(kΩ)	T(℃)	Rnom(kΩ)
-40	3324.301	-11	605.410	18	137.909	47	40.125	76	14.066
-39	3119.086	-10	573.605	19	131.589	48	38.608	77	13.602
-38	2927.677	-9	544.152	20	125.601	49	37.158	78	13.155
-37	2749.070	-8	516.307	21	119.925	50	35.770	79	12.725
-36	2582.337	-7	489.977	22	114.544	51	34.428	80	12.311
-35	2426.625	-6	465.075	23	109.439	52	33.142	81	11.913
-34	2281.145	-5	441.516	24	104.596	53	31.911	82	11.529
-33	2145.170	-4	419.226	25	100.000	54	30.732	83	11.159
-32	2018.027	-3	398.131	26	95.637	55	29.602	84	10.803
-31	1899.096	-2	378.162	27	91.510	56	28.520	85	10.459
-30	1787.802	-1	359.257	28	87.587	57	27.482	86	10.120
-29	1683.674	0	341.355	29	83.856	58	26.487	87	9.794
-28	1586.152	1	323.531	30	80.308	59	25.533	88	9.479
-27	1494.782	2	306.762	31	76.931	60	24.618	89	9.175
-26	1409.145	3	290.980	32	73.717	61	23.740	90	8.882
-25	1328.852	4	276.120	33	70.657	62	22.897	91	8.600
-24	1253.542	5	262.122	34	67.742	63	22.089	92	8.327
-23	1182.879	6	248.932	35	64.966	64	21.313	93	8.064
-22	1116.555	7	236.496	36	62.320	65	20.568	94	7.811
-21	1054.280	8	224.768	37	59.798	66	19.852	95	7.566
-20	995.786	9	213.702	38	57.393	67	19.165	96	7.330
-19	941.187	10	203.257	39	55.099	68	18.505	97	7.102
-18	889.832	11	193.394	40	52.911	69	17.871	98	6.882
-17	841.514	12	184.078	41	50.823	70	17.261	99	6.669
-16	796.039	13	175.273	42	48.829	71	16.675	100	6.464
-15	753.227	14	166.950	43	46.926	72	16.112	101	6.266
-14	712.910	15	159.078	44	45.108	73	15.570	102	6.074
-13	674.931	16	151.631	45	43.371	74	15.049	103	5.889
-12	639.143	17	144.583	46	41.712	75	14.548	104	5.711

测试条件：25℃ 100 kΩ，B25/50 = 3950K ±1%

控制寄存器

表4.通用寄存器

地址	描述	R/W	Bit7	Bit6	Bit5	Bit4	Bit3	Bit2	Bit1	Bit0	默认
0x00	SPI_Ctrl	RW	SDO_Active		Softreset			Softreset		SDO_Active	0x00
0x01	Part_ID	R	PartID<7:0>								0x00
0x02	Status	R	Error_code<3:0>						1’b0	DRDY	0x00
0x06	Data_ Thermopile	R	Data_P<23:16>								0x00
0x07		R	Data_P<15:8>								0x00
0x08		R	Data_P<7:0>								0x00
0x09	Data_Temp	R	Data_T<15:8>								0x00
0x0A	Data_Temp	R	Data_T<7:0>								0x00
0x30	CMD	RW	Sleep_time<3:0>				Sco	Measurement_ctrl<2:0>			0x00
0x6C	OTP_CMD	RW	Blow_start<6:0>							margin	0x00

Reg0x00

SDO_Active：1：4线SPI， 0：3线SPI

Soft_reset：1：复位所有的寄存器（“margin”除外），复位完成后此位自动恢复为0。

Reg0x01

PartID：OTP编程的8位Part ID，对应于OTP寄存器Reg0xA4。从地址0x01只读。

Reg0x02

DRDY：1，表示一次数据采集完成，可以读取采集数据。

Error_code：诊断功能启用时，这些位存储错误信息。

Reg0x06-Reg0x08

Data_Thermopile：24位热电堆传感器原始数据：Data_P<23:16>=0x06<7:0>，Data_P<15:8>=0x07<7:0>，Data_P<7:0>=0x08<7:0>。

Reg0x09-Reg0x0A

Data_Temp：16位NTC原始数据：Data_T<15:8> = 0x09<7:0>，Data_T<7:0> = 0x0A<7:0>。

Reg0x30

Sleep_time<3:0>：0000：0ms，0001：62.5ms，0010：125ms …… 1111：1s，仅在休眠模式工作期间有效。

Measurement_control<1:0>：000b，表示单次温度信号采集。 001b，表示单次传感器信号采集。010b，表示组合采集模式（一次温度信号采集后立即进行一次传感器信号采集）。011b：表示休眠工作模式（定期进行一次组合采集模式，间隔由“sleep_time“决定。100b：OTP编程模式，在对OTP库进行编程时进入此模式。

Sco：1，表示采集开始，采集结束后自动恢复为0（休眠模式工作期间除外）。

Reg0x6C

Blow_start <6：0>：向该位写入0110101b开始烧写OTP。整个OTP库将自动编程为存储在相应OTP寄存器中的内容。 OTP库只能编程一次。

Margin：在软复位期间OTP重新加载时，提供关键读取条件以滤除“weak programmed”位。建议在工厂进行OTP编程后设置该位，以检查OTP库是否已正常编程。

OTP寄存器

表5.OTP寄存器

地址	描述	R/W	Bit7	Bit6	Bit5	Bit4	Bit3	Bit2	Bit1	Bit0	默认
0xA4	Part_ID	RW	Part ID<7:0>								OTP
0xA5	Sys_config	RW	DAC_on	P_T_ration <1:0>		Vout_sel	Regulator_sel	Unipolar	Raw_data_on	Diag_on	OTP
0xA6	P_config	RW	1’b0	Input_ swap	Gain_P<2:0>			OSR_P<2:0>			OTP
0xA7	T_config_1	RW	Temp_sel<1:0>		Gain_T<2:0>			OSR_P<2:0>			OTP
0xA8	T_config_2	RW	4b0000				T_offset_trim<3:0>				OTP
0xA9	DAC_limit	RW	DAC_limit_h<3:0>				DAC_limit_l<3:0>				OTP
0xAA	Cal_OTP_1	RW	Cal_coff_1<7:0>								OTP
…	…	RW	…								OTP
0xBB	Cal_OTP_18	RW	Cal_coff_19<7:0>								OTP
0xBC	Redundancy	RW	Redundancy<7:0>								OTP

Reg0xA4

PartID：OTP编程的8位Part ID，也可以从地址0x01读取。

Reg0xA5

Vout_sel：设置DAC输出为轨到轨，即与VDD引脚上的电压一致。1：设置DAC输出为固定电压输出，输出范围为 0-1.5 * VEXT。

Regulator_sel：0：将VEXT电压设置为1.8V。1：将VEXT电压设置为3.6V。

Unipolar：0：双极性格式的ADC输出。1：单极性格式的ADC输出。（仅在“ raw_data_on” = 1时生效）。

Diag_on：1，启用诊断功能。

Reg0xA6

Input Swap：在ADC内部交换输入。

Gain_P：设置传感器信号采集通道的增益。000：增益 = 1，001：增益 = 2，010：增益 = 4，011：增益 = 8，100：增益 = 16，101：增益 = 32，110：增益 = 64，111：增益 = 128。

OSR_P：设置传感器信号采集通道的过采样率。000：1024X，001：2048X，010：4096X，011：8192X，100：256X，101：512X，110：16384X，111：32768X。

Reg0xA7

Temp_sel：设置为10b（外部温度传感器）。

Gain_T:设置温度采集通道的增益。 000：增益 = 1，001：增益 = 2，010：增益 = 4，011：增益 = 8，100：增益 = 16，101：增益 = 32，110：增益 = 64，111：增益 = 128。

OSR_T：设置温度采集通道的过采样率。000：1024X，001：2048X，010：4096X，011：8192X，100：256X，101：512X，110：16384X，111：32768X。

Reg0xA8

T_offset_trim：设置外部温度采集的偏移电压为0V到VEXT（设置为0x08）。

Reg0xAA- Reg0xBB

Cal_coff：用于传感器校准的系数（将0xAB设置为0x04，将0xB3设置为0x08）。

Reg0xBC

Redundancy：表示指针，使指向的OTP位按编程方式运行，即便编程失败。这是一种提高OTP烧写效果的方法。

数字通讯

S-TRS-5.5D提供用于串行通信的I2C通讯协议。通讯协议的选择是基于CSB状态。

I2C总线使用SCL和SDA作为信号线，两条线都通过上拉电阻从外部连接到VDDIO，以便在总线空闲时，保持为高电平。S-TRS-5.5D的I2C器件地址如下表所示。7位器件地址的LSB位由SDO引脚确定。如果SDO连接到VDDIO，则7位I2C地址为“ 1101101”。如果SDO连接到GND，则7位I2C地址为“ 1101100”。

表6. I2C器件地址

Bit7	Bit6	Bit5	Bit4	Bit3	Bit2	Bit1	W/R
1	1	0	1	1	0	SDO/ADDR	0/1

表7. I2C通讯引脚的电性特性

符号	参数	条件	最小值	最大值	单位
fscl	时钟频率			400	kHz
tscl_l	SCL低脉冲		1.3		μs
tscl_h	SCL高脉冲		0.6		μs
Tsda_setup	SDA建立时间		0.1		μs
Tsda_hold	SDA保持时间		0.0		μs
tsusta	每次开始时的建立时间		0.6		μs
thdsta	开始条件保持时间		0.6		μs
tsusto	停止条件建立时间		0.6		μs
tbuf	两次通讯之间的间隔时间		1.3		μs

图1. I2C时序图

I2C通讯协议有着特殊的总线信号条件。开始(S)条件、终止(P)条件以及二进制数据条件如下图所示。

当SCL 处于高电平同时SDA 处于下降沿，标志I2C数据通讯开始。I2C主设备依次发送从设备的地址（7 位），随后方向控制位R/W选择读/写操作。当从设备识别到这个地址后，产生一个应答信号，并在第九个SCL(ACK) 周期将SDA 拉低。

SCL 处于高电平，SDA 处于上升沿，标志I2C 数据通信结束。当SCL 为高时SDA传输的数据必须保持稳定。只有当SCL 为低时SDA 传输的值才可以改变。

图2. I2C通讯协议

通用应用电路

图3. 通用应用电路

机械规格


顶视图	侧视图	底视图

图4. 轮廓尺寸

表8. 引脚定义

序号	符号	定义
1	VDD	核心芯片供电
2/3	GND	GROUND
4	SCL	串行时钟输入
5	ADDR	I2C模式地址选择
6	SDA	串行数据输入/输出

推荐焊盘及钢网设计


推荐焊盘设计	推荐钢网设计

图5. 推荐焊盘与钢网设计（单位：mm）

推荐回流曲线

图6. 推荐无铅焊锡回流温度曲线分布图

表9. 推荐无铅焊锡回流温度曲线分布参数表

曲线特征		无铅
平均升温速率（T_SMAX 到 T_P）		最大3℃/s
预热	最低温度（T_SMIN）	150℃
	最高温度（T_SMAX）	200℃
	时间（T_SMIN 到 T_SMAX）（t_S）	60-180 s
达到温度以上时间	温度（T_L）	217℃
达到温度以上时间	时间（t_L）	60-150 s
峰值温度（T_P）		260℃
峰值温度附近5℃以内的时间		20-40 s
平均降温速率（T_P 到 T_SMAX）		最大6℃/s
从25℃到峰值温度的时间		最长8 min

包装规格

图7. 载带规格

表10. 载带规格参数（单位：mm）

符号	尺寸	符号	尺寸
D0	1.50 ± 0.10	W	12.0 ± 0.30
D1	1.50 ± 0.10	E	1.75 ± 0.10
A0	4.06 ± 0.10	F	5.50 ± 0.10
B0	5.02 ± 0.10	P0	4.00 ± 0.10
K0	2.30 ± 0.10	P1	8.00 ± 0.10
T	0.30 ± 0.05	P2	2.00 ± 0.10