PDF《MLX90614 系列》

MLX90614 系列 TO-39 单个和双重视野 红外温度计 特性和优点 ? 体积小,成本低 ? 易集成 ? 宽温度范围内的出厂校准设置: 传感器温度范围-40…+125 ?C 物体温度范围-70…+380 ?C ? Ta 和To 由0到+50°C 温度范围内,精度可达 到0.

5°C ? (医用) 高精度校准 ? 测量辨析度可达 0.02°C ? 单个和双重视野版本 ? 兼容 SMBus 数字接口 ? 客户定制的 PWM 连续读数输出 ? 3V 和5V 电源电压 ? 电源电压可从 8…16V 调节 ? 节能工作模式 ? 适用于不同应用领域的多种封装方式和测量方 式?车用级别标准 应用实例 ? 高精度无接触测量 ? 用于车用空调控制系统的温度舒适度传感器 ? 用于住宅,商业和工业建筑的空调温度感应元 件?挡风玻璃防雾应用 ? 汽车视野死角检测 ? 工业移动元件温度控制 ? 打印机、复印机温度控制 ? 家电温度控制 ? 卫生保健 ? 家畜监控 ? 移动物体探测 ? 多区域温度控制 C 两线通信可支持多达

100 个 传感器 ? 热动继电器 / 警报 ? 体温测量 订购信息 器件编号 MLX90614 温度代码 E (-40?C to 85?C) K (-40?C to 125?C) 封装代码 SF (TO-39) - 选择码 - X X X (1) (2) (3) (1) 电源电压/ 精确度 A - 5V B - 3V C - 预留 D - 3V 医疗应用精度 实例: MLX90614ESF-BAA (2) 热电堆数目: A C 单感应区域 B C 双感应区域 C C温度梯度补偿* * : 见页面

2 (3) 封装选择: A C 标准封装 B C 预留 C C 35° FOV F C 10° FOV G C 预留 H C 预留 I C 3° FOV

1 操作图

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005 30/03/2009 MLX90614 系列 TO-39 单个和双重视野 红外温度计 J1 CON1 SCL SDA GND Vdd C1 value and type may differ in different applications for optimum EMC U1 MLX90614

1 PWM SDA C1 MLX90614 connection to SMBus

4 Vss SCL Vz MLX90614Axx: Vdd=4.5...5.5V

3 2 Vdd 0.1uF 图1典型应用电路图

2 总体描述 MLX90614 是一款红外非接触温度计.TO-39 金属封装里同 时集成了红外感应热电堆探测器芯片和信号处理专用集成芯 片. 由于集成了低噪声放大器、17 位模数转换器和强大的数字信 号处理单元,使得高精度和高分辨度的温度计得以实现. 温度计具备出厂校准化,有数字 PWM 和SMBus(系统管理 总线)输出模式. 作为标准,配置为

10 位的 PWM 输出格式用于连续传送温 度范围为-20…120 ?C 的物体温度,其分辨率为 0.14 ?C. POR 默认模式是SMBus 输出格式.总体描述 (续) MLX90614 集成了由迈来芯开发和生产的两款芯片: ? 红外热电堆传感器 MLX81101 ? 信号处理专用集成芯片 MLX90302,专门用于处理红外传感器输出信号. 器件为工业标准 TO-39 封装. 由于集成了低噪声放大器、17 位模数转换器和强大的数字信号处理芯片 MLX90302,使得高精度和高分辨度的 温度计得以实现.计算所得物体温度和环境温度存储在 MLX90302 的RAM 单元,温度分辨率为 0.01 ?C,并 可通过两线 SMBus 兼容协议接口 (0.02°C 分辨率)或是

10 位PWM (脉宽调制) 输出模式输出. MLX90614 出厂校准的温度范围为:环境温度 -40…125 ?C,物体温度 -70…382.2 ?C. 传感器测量的温度为视场里所有物体温度的平均值.MLX90614 室温下的标准精度为±0.5?C.医疗应用版本的 传感器可在人体温度范围内达到±0.1?C 的精度. 在应用设计中需要注意上述精度是当传感器在热平衡和等温条件下才能保证和达到的.(传感器封装里没有温差) 封装内部的温差会影响温度计测量的精度,如下因素会造成温差:传感器背部的热电子,传感器背部或旁边的 加热器/冷却器, 或当热/冷物体靠近传感器,不仅会加热传感元件,而且会加热温度计封装. 该效应对小视场(FOV)器件,如-XXC和-XXF会更加明显,因为传感器接收到被测物体能量削减了.因此, 迈来芯引入MLX90614 CXCX版本,在该版本里,热梯度是通过内部测量的,进而用所测温度去补偿该梯度. 应用该方式, MLX90614 CXCX版本对热梯度有低的灵敏度,但是并未完全消除该效应,所以需要尽可能避免 使用造成热梯度的操作或是将传感器和该环境隔离. 作为标准, MLX90614 将物体发射率校准为 1.但用户可在无需黑体的情况下,简易地将发射率在 0.1…1.0 之间改变.10-位PWM 输出模式是连续输出所测物体温度的标准配置,测量物体的温度范围为-20…120 ?C, 分辨率为 0.14 ?C. PWM 格式可以通过改变

2 个EEPROM 单元的内容来简易地定制为客户所需的范围,这对 器件的出厂校准并无影响. PWM 引脚也可配置为热动继电器模式, (输入为 To) 进而构造简单且经济的恒温器或是温度(冻结/沸腾)警 报装置.温度阈值是用户编程的.在SMBus 系统中该特性可以作为进程中断以便读取总线上的从动器件 并确 定其精确的状态. 温度计有两个电源电压:5V 或是 3V (电池作为电源) .5V 电源电压可通过使用少量片外元件调节到更高的电 源电压. (例如 8…16V) (具体请参考 应用信息 部分) 用以阻碍可见光和近红外光辐射的光学滤波器(可传播长波)集成在封装内提供对环境和日光的免疫.滤波器 的波长通带为 5.5 到14?m.

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3 目录

1 操作图.1

2 总体描述

2 总体描述 (续)2

3 目录.3 4. 术语表

5 5. 最大额定值.5

6 引脚定义和描述.6

7 电学特性.7 7.1MLX90614Axx.7 7.2MLX90614Bxx, MLX90614Dxx

9 8 详细描述.11 8.1 模块

图表

11 8.2 信号处理原理.11 8.3 模块描述

12 8.3.1 放大器

12 8.3.2 电源稳压器和上电复位( POR)12 8.3.3EEPROM

12 8.3.4RAM.15 8.4SMBus 兼容两线协议

15 8.4.1 功能描述.15 8.4.2 与标准SMBus规范的区别(参考资料[1]15 8.4.3 详细描述.16 8.4.4SMBus的AC特性

18 8.4.2 位传送

19 8.4.3 命令.19 8.4.5 睡眠模式.20 8.5PWM.21 8.5.1 单个 PWM 格式.22 8.5.2 扩展 PWM 格式.23 8.5.3 定制 PWM的温度输出范围.24 8.6PWM 和SMBus 之间的切换

25 8.6.1PWM 使能.25 8.6.2 请求状态.25 8.6.3PWM 未使能

25 8.7 环境温度和物体温度的计算

26 8.7.1 环境温度 Ta

26 8.7.2 物体温度 To

26 8.7.3 计算流程.26 8.8 热动继电器.29

9 特性.30

10 性能

图表.31 10.1MLX90614 温度精度.31 10.2 视场 (FOV)33

11 应用信息.36 11.1 应用配置为SMBus的MLX90614 温度计.36 11.2 应用配置为SMBus的多个 MLX90614s.36 11.3PWM 输出模式

37 11.4 热警告 / 恒温器.37 11.5 高电源电压操作

38 12 应用注释.39

15 FAQ

42 16 封装信息.44 16.1 MLX90614XXA.44 16.2 MLX90614XCC

44 16.3 MLX90614XCF.45 16.4 MLX90614XCI.46 16.5 零件标记.46

17 参考资料.47 MLX90614 系列 TO-39 单个和双重视野 红外温度计

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18 不承诺.47 MLX90614 系列 TO-39 单个和双重视野 红外温度计

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005 30/03/2009 4. 术语表 PTAT 与传感器绝对温度成比例 (封装温度) PTC 正温度系数传感器 (封装温度) POR 上电复位 HFO 高频振荡器 (RC 类型) DSP 数字信号处理 FIR 有限脉冲响应. 数字滤波器 IIR 无限脉冲响应. 数字滤波器 IR 红外 PWM 脉冲宽度调制 DC 占空比 (PWM) ;

直流 (对稳定状态) FOV 视场 SDA,SCL 串行数据, 串行时钟 C SMBus 兼容的通信引脚 Ta 芯片测量的环境温度 C (封装温度) To 物体温度,由红外传感器 感应 的ESD 静电放电 EMC 电磁兼容性 ASSP 专用标准产品 TBD 未定义 注: MLX90614xxx 有时也称为 模块 . 5. 最大额定值 参数 MLX90614ESF-Axx MLX90614ESF-Bxx MLX90614ESF-Dxx MLX90614KSF-Axx 电源电压, VDD (过压) 7V 5V 7V 电源电压, VDD (工作) 5.5 V 3.6V 5.5V 反向电压 0.4 V 工作温度范围, TA -40…+85?C -40…+125°C 储藏温度范围, TS -40…+125?C -40…+125°C ESD 灵敏度 (AEC Q100 002) 2kV DC 电流 SCL / Vz (Vz 模式)

2 mA DC 反向电流, SDA / PWM 引脚

25 mA DC 源电流, SDA / PWM 引脚

25 mA DC 箝位电流, SDA / PWM 引脚

25 mA DC 箝位电流, SCL 引脚

25 mA 表1: MLX90614 绝对最大额定值 超过最大额定值使用可能会造成器件永久性损坏.在最大额定值条件下使用可能会影响器件的可靠性. MLX90614 系列 TO-39 单个和双重视野 红外温度计

6 引脚定义和描述

1 - SCL / Vz

2 - PWM / SDA

3 - VDD

4 - VSS 顶视图 图2: 引脚描述 引脚名 功能 VSS 地. 金属罐也连接到该引脚上. SCL / Vz 两线通信协议的串行时钟信号.该引脚上的 5.7V 齐纳二极管用于连接外部双极晶体管 以实现对器件高电源电压

8 …16V 的应用. PWM / SDA 数字信号输入 / 输出.正常模式下该引脚以脉宽调制方式输出测量的物体温度. SMBus 兼容模式下自动配置为开漏 NMOS. VDD 外部电源电压. 表2: MLX90614 引脚描述 注: 对于 +12V (+8…+16V) 电源电压工作方式参考应用信息部分.由于 EMC 和等温条件的原因,强烈建议除 Vss 引脚外不允许其它任何电学连接到外部金属封装. 由于 SCL / Vz 和PWM / SDA 引脚工作在两线接口模式下,输入斯密特触发器是自动使能的.

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7 电学特性 7.1MLX90614Axx 所有参数是在 TA =

25 ?C, VDD =5V 测试条件下给出的 (除非另有说明) 参数 符号 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位 电源 外部电源 VDD 4.5

5 5.5 V 电源电流 IDD 无负载

1 2 mA 电源电流 (编程) IDDpr 无负载, 擦除/写入 EEPROM 操作1.5 2.5 mA 齐纳电压 Vz Iz = 75…1000uA (Ta=室温) 5.5 5.7 5.9 V 齐纳电压 Vz(Ta) Iz = 70…1000uA, 整个温度范围 5.15 5.75 6.24 V 上电复位 POR 电位 VPOR_up 上电 (全温度范围) 1.4 1.75 1.95 V POR 电位 VPOR_down 断电 (全温度范围) 1.3 1.7 1.9 V POR 迟滞 VPOR_hys 全温度范围 0.08 0.1 1.15 V VDD 上升时间 (10% 到90% 的规定电源电压) TPOR 确保 POR 信号

20 ms 有效输出 (结果存在 RAM) Tvalid POR 之后 0.15 s 脉冲宽度调制1 PWM 分辨率 PWMres 数据带

10 bit PWM 输出周期 PWMT,def 出厂默认, 内部振荡器为出厂校 准的 1.024 ms PWM 周期稳定性 dPWMT 全电源电压工作范围内的内部振 荡器出厂校准 -4 +4 % 输出高电位 PWMHI Isource =

2 mA VDD-0.2 V 输出低电位 PWMLO Isink =

2 mA VSS+0.2 V 输出驱动电流 IdrivePWM Vout,H = VDD - 0.8V

7 mA 输出反向电流 IsinkPWM Vout,L = 0.8V 13.5 mA MLX90614 系列 TO-39 ........