江苏创芯海微科技有限公司
 
 
热电堆传感器 红外测温模组 智能红外测温挂件 检测服务
DS-TRS-5.5-1120红外热电堆传感器
产品
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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。

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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

IDD_pgaoff


900


μA

PGA   off

(Gain<=2)

IDD_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 kΩB25/50 = 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’b0DRDY0x00

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>

ScoMeasurement_ctrl<2:0>0x00

0x6C

OTP_CMD

RW

Blow_start<6:0>

margin0x00

 

Reg0x00

SDO_Active1:4线SPI, 0:3线SPI

Soft_reset1: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

PartIDOTP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_Thermopile24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_Temp16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 <60>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

PartIDOTP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_sel0:将VEXT电压设置为1.8V。1:将VEXT电压设置为3.6V。

Unipolar0: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_on1,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

Bit7Bit6Bit5Bit4Bit3Bit2Bit1W/R
110110SDO/ADDR0/1



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

400kHz
tscl_lSCL低脉冲
1.3
μs
tscl_hSCL高脉冲
0.6
μs
Tsda_setupSDA建立时间
0.1
μs
Tsda_holdSDA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

image.png

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。

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(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。


image.png

2. I2C通讯协议



通用应用电路

image.png

3. 通用应用电路


机械规格

image.png

顶视图

侧视图

底视图

4. 轮廓尺寸


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

image.png

image.png

推荐焊盘设计

推荐钢网设计

5. 推荐焊盘与钢网设计(单位:mm


推荐回流曲线

image.png

6. 推荐无铅焊锡回流温度曲线分布图


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(TSMAX TP

最大3℃/s

预热

最低温度 TSMIN

150℃

最高温度 TSMAX

200℃

时间(TSMIN TSMAX)(tS

60-180 s

达到温度以上时间

温度 TL

217℃

时间 tL

60-150 s

峰值温度(TP

260℃

峰值温度附近5℃以内的时间

20-40 s

平均降温速率(TP TSMAX

最大6℃/s

25℃到峰值温度的时间

最长8 min


包装规格

image.png

7. 载带规格


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

注意:(1)载带与卷筒遵照 EIA-481 标准。(2)标签贴在外包装,内部仅含卷筒。


image.png

image.png

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8. 卷盘规格


11. 卷盘规格参数

符号

尺寸

单位

SPEC

13

inch

C1±1.0

Φ330

mm

A±0.2

2.6

mm

B±0.2

10.8

mm

T±0.2

2.0

mm

可用卷筒尺寸

载带宽度:12

mm

D±0.5:Φ100

mm

H+112.5

mm


image.png

image.png

9. 包装规格


免责声明

江苏创芯海微科技有限公司拥有随时修改本文档的权利,有关内容修订或更改将不会另行通知。本文档所涉及内容完全属于江苏创芯海微科技有限公司的知识产权,未经批准不可进行泄露、传播或者复制。

其他建议

1.为了减少传感器引脚之间的热干扰,在制作PCB时,应将传感器引脚之间进行热隔离。

2.由于传感器的输出电压信号为μV量级,对电路(运放、ADC等)噪声要求比较高,建议使用专业的MCU来进行测温运算。

3.超过绝对最大额定值的压力和静电放电可能会损坏传感器,请采取适当的处理预防措施。不要让传感器接触腐蚀性清洁剂,光窗可以用酒精和棉签擦净。手工焊接/波峰焊接可在280℃的最高温度下进行,焊接时间需要小于10s,避免传感器顶部过热,不推荐使用回流焊。外壳体与液体焊料之间的最小距离应为0.6mm 。

4.将本公司产品应用到一些特殊情况(即不当操作会直接影响半导体寿命或导致物理损害)之前, 应事先咨询江苏创芯海微科技有限公司及代表。本公司不会为未经准许的操作承担任何责任。

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