SD5075

SD5075 两线通信数字温度传感器 特点 12 位数字温度读数，分辨率为 0.0625℃  在-40℃ ~ +100℃范围内最大误差±0.8℃  在-55℃ ~ +125℃范围内最大误差±1.5℃ 2  2 线通信接口，兼容 I C/SMBus 协议  提供过温报警功能，可设置阈值及迟滞量  可选“连续测温模式”或“单次测温模式”  低功耗：测温时典型工作电流只有 170uA， 关断模式工作电流小于 1uA  工作电压范围：2.7V ~ 5.5V  管脚兼容 ADT75/LM75A/TMP75  描述 典型误差小于±0.5℃，在-55℃ ~ +125℃范围 2 内典型误差小于±1.0℃。通过两线 I C/SMBus 接口可以很方便与其他设备建立通信。设置 A2 ~ A0 的地址线，可支持 8 片芯片并联总线连接。 本芯片可选 3 种工作模式：连续测温模式， 单次测温模式，关断模式。可根据速度或功耗 的需求灵活选择和配置。 应用领域 温控系统、工业过程控制、电源热保护、 环境温度检测等 订购信息 SD5075 是一款高准确度温度传感器芯片， 内含高精度测温 ADC，在-40℃ ~ +100℃范围内 SOP8 封装 VDD A0 A1 A2 管脚图和管脚描述 8 7 6 5 2 3 4 ALARM GND SDA 1 SCL SDIC XX 5075 图 1. 管脚图 晶华微电子 版本 v1.1c http://www.SDICmicro.cn 2018/07 SD5075 表 1. 管脚描述 序号. 管脚名称 属性 管脚描述 1 SDA 数字输入/输出 两线通信数据线 2 SCL 数字输入 两线通信时钟线 3 ALARM 输出 开漏端口，作温度报警或者 SMBus Alert 用 4 GND 地 地 5-7 A2-A0 数字输入 地址选择信号 8 VDD 电源 电源 功能描述 ALARM 3 VDD 8 GND 4 寄存器： 地址指针 温度结果 配置 迟滞阈值 过温阈值 单次测温 温度校准 A0 7 A1 6 A2 5 SCL 2 过温检测 2线通信 接口 和 控制器 参考电压 温度传感器 Sigma-Delta 模数转换器 RC振荡器 SDA 1 图 2. 功能框图 图 2 是 SD5075 的功能框图。SD5075 是一 个 2 线通信的数字温度传感器，芯片内部的温 度传感器产生一个跟温度成正比变化的电压信 号，再经过自带电压基准的 ADC 转换成数字 信号，保存为 12 位二进制补码形式，以便表示 正温度或者负温度。 芯片内有过温阈值寄存器和迟滞阈值寄存 器，测温值会与这些寄存器值作比较，决定是 否通过开漏结构的报警输出端口(ALARM)输 出报警信号。该报警信号的极性可在配置寄存 器中预设选择。 温度值的读出以及寄存器的设置均通过一 个 2 线通信接口，兼容 I2C/SMBus 通信协议。 片内 RC 振荡器提供系统时钟，完成一次温度 测量的时间约为 85ms。测温过程中 ADC、电 压基准、时钟等电路都工作，系统功耗最大。 晶华微电子 版本 v1.1c http://www.SDICmicro.cn 2018/07 SD5075 提供连续测温模式和单次测温模 式。在连续测温模式下，读温度值时当前温度 测量会被停止，等通信结束后，新一轮测温再 开始，所以每次读到的温度值都是上次温度测 量的结果。在单次测温模式下，只测温一次就 进入待机状态，可通过 2 线接口对单次测温寄 存器写任意值来启动下一次测温。上电后默认 是连续测温模式。 SD5075 还提供了极低功耗的“关断模式”， 若设置“配置寄存器”的 bit0 为“1”，芯片 进入关断模式，片内所有电路停止工作，工作 电流小于 1uA。若该位设置为“0”，则退出关 断模式。 第 2 页 共 13 页 SD5075 温度格式 测温结果以补码形式存到 16 位的温度结 果寄存器(00H)中，该寄存器的高 12 位可用， 低 4 位无效。其最高位为符号位。 该温度寄存器的高字节为温度的整数部 分，低字节的高 4 位为温度的小数部分，因此 分辨率为 0.0625℃。如果测量温度结果超出 -55℃ ~ +125℃范围，则可能会超出最大误差。 如果分辨率 1℃就可以满足用户要求，可以只 使用温度寄存器的高 8 位。 表 2. 温度测量结果 温度 温度测量结果（二进制） -55℃ 1100 1001 0000 XXXX -40℃ 1101 1000 0000 XXXX -25℃ 1110 0111 0000 XXXX -0.0625℃ 1111 1111 1111 XXXX 0 0000 0000 0000 XXXX 0.0625℃ 0000 0000 0001 XXXX 25℃ 0001 1001 0000 XXXX 75℃ 0100 1011 0000 XXXX 80℃ 0101 0000 0000 XXXX 100℃ 0110 0100 0000 XXXX 125℃ 0111 1101 0000 XXXX 温度测量结果转换公式如下： 对于 8 位温度测量结果： 正温度值=温度测量结果 负温度值=温度测量结果-256 对于 10 位温度测量结果： 正温度值=温度测量结果/4 负温度值=（温度测量结果-1024）/4 对于 12 位温度测量结果： 正温度值=温度测量结果/16 负温度值=（温度测量结果-4096）/16 单次测温模式 芯片的单次测温模式通过设置配置寄存器 的 bit5 来实现。当 bit5 设置为“1”时，芯片 立刻进入待机状态，此时芯片功耗小于 1uA。 向地址指针寄存器写 04H，然后（向单次 测温寄存器,见图 5）写任意 8 位值启动一次温 晶华微电子 版本 v1.1c http://www.SDICmicro.cn 2018/07 度测量，温测过程一般为 85ms，测温结束后芯 片立即回到待机状态。最新温度值存放在温度 结果寄存器，其最高 8 位亦存放在单次测温寄 存器。因为启动单次测温时，地址指针寄存器 已指向此寄存器，所以如果只读此寄存器结果 则在读前不需要重写寄存器地址。 过温报警输出 SD5075 有两种报警输出模式，一种是比 较模式，一种是中断模式。上电后默认是比较 模式，此时 ALARM 管脚亦设为温度报警输出。 新的温度值产生后，会跟过温阈值寄存器/ 迟滞阈值寄存器的值相比较，并根据比较结果 和配置寄存器 bit4-bit1 的设置发出报警信号， 见图 3。 比较模式：当测量温度值高于过温阈值寄 存器，ALARM 输出有效电平；当测量温度值 低于迟滞阈值寄存器时，ALARM 管脚输出默 认电平。关断模式不影响该管脚状态。 中断模式：当测量温度值高于过温阈值寄 存器或者低于迟滞阈值寄存器时，ALARM 输 出有效电平；当读 SD5075 的任意寄存器时， ALARM 管脚输出默认电平。 温度 82℃ 81℃ 80℃ 79℃ 78℃ 77℃ 76℃ 75℃ 74℃ 73℃ 过温 阈值 迟滞 阈值 比较模式 低电平有效 ALARM 中断模式 低电平有效 ALARM 比较模式 高电平有效 ALARM 中断模式 高电平有效 ALARM 时间 读 读 读 图 3. ALARM 温度响应输出 寄存器说明 SD5075 有六个寄存器：一个 8 位地址指 针寄存器、四个数据寄存器（16 位温度结果寄 存器、8 位配置寄存器、16 位迟滞阈值寄存器、 16 位过温阈值寄存器）、一个 8 位单次测温寄 存器。，具体见表 3。 第 3 页 共 13 页 SD5075 地址指针寄存器： 8 位地址指针寄存器只能写，不能读，该 寄存器用于设置要读或者写的寄存器地址，具 体见表 3。 表 3. 寄存器列表 地址指针 Bit6：保留 Bit5：为“1”时，芯片进入单次测温工作 模式，写“1”后芯片立即进入待机状态。为“0” 时，芯片进入连续测温工作模式。 Bit4-3：选择过温事件发生次数（N），防 止误判过温。只有过温事件连续发生 N 次后才 确认过温，具体关系见表 5。 名称 复位值 00H 温度结果寄存器 0000H 01H 配置寄存器 00H 02H 迟滞阈值寄存器 4B00H (75℃) bit4-3 过温次数(N) 03H 过温阈值寄存器 5000H (80℃) 00 1 04H 单次测温寄存器 XXH 01 2 10 4 11 6 寄存器 地址指针寄存器： 8 位地址指针寄存器用于设置要读或者写 的寄存器地址。该寄存器只能写，不能读。上 电后的值默认为 00H。 温度结果寄存器（00H） ： 16 位温度结果寄存器用于存储芯片上温 度传感器计算得到的温度结果，补码形式，最 高位是符号位：“0”表示正温度；“1”表示 负温度。该寄存器的高 12 位数据有用，低 4 位为无效位。温度结果寄存器只能读，不能写。 配置寄存器（01H）： 8 位配置寄存器是一个可读/写寄存器，具 体每个位的介绍如表 4。 表 4. 寄存器列表 bit 配置功能 7 SMBus Alert 功能 6 保留 5 单次测温功能 4 过温事件发生次数 3 过温事件发生次数 2 ALARM 输出极性 1 比较模式/中断模式 0 关断模式 表 5. Bit4-3 与过温次数关系 Bit2： 定义 ALARM 管脚输出极性。“1” 事件发生时，输出高电平；“0”事件发生时， 输出低电平。 Bit1：定义过温的输出模式。“1”为中断 模式；“0”为比较模式。 Bit0：关断模式，设定“1”时，芯片进入 关断模式，启动单次测温命令无效，工作电流 小于 1uA。两线通信接口可以工作，其他电路 关闭。 迟滞阈值寄存器（02H） ： 16 位寄存器，低 4 位无效，可以读/写， 用于设置过温报警恢复的下限温度，默认设置 是 75℃。数据格式是补码形式，最高位是符号 位：“0”表示正温度；“1”表示负温度。 过温阈值寄存器（03H） ： 16 位寄存器，低 4 位无效，可以读/写， 用于设置报警值的上限，默认设置是 80℃。数 据格式是补码形式，最高位是符号位：“0”表 示正温度；“1”表示负温度。 单次测温寄存器（04H） ： 参考单次测温模式段。 Bit7：只能用于中断模式，位值为“1”时， SMBus 的 alert 功能有效（见 SMBus ALERT 输 出段），ALARM 管脚可以作为 alert 输出使用； 为“0”时，SMBus 的 alert 功能禁止，ALARM 管脚只能做报警输出用。 晶华微电子 版本 v1.1c http://www.SDICmicro.cn 2018/07 第 4 页 共 13 页 SD5075 两线通信口 如果 SDA 管脚拉低的时间维持 200ms 以 上，SD5075 的两线接口会复位到空闲（开漏） 状态，等待启动条件。 SD5075 有一个两线通信接口，协议兼容 I C/SMBus，作为一个从机，可以通过这个接 口接受外部的控制，亦可以通过 Alert 功能向 主机发出服务请求。图 10 为 SD5075 的一种单 从机典型应用，ALARM 管脚、SDA 和 SCL 管脚都各需要一个上拉电阻。 2 在一次操作中可以完成多个字节数据的读 或者写，但不能在一次操作中既读又写。 写数据 写数据过程有两种：一种是为了读某个寄 存器的值，需要先对地址指针寄存器写该寄存 器的地址，见图 4；另外一种是向某个寄存器 写数据，见图 5 和图 6。图 5 是向 8 位寄存器 写数据，图 6 是向 16 位寄存器写数据，第三帧 数据后需要再多写入一个字节数据。 SD5075 有一个 7 位的从机地址，高 4 位 固定为 1001，低 3 位地址取决于管脚 A2-A0 的设置。表 6 是该芯片可以设置的地址。 表 6. A2-A0 设置和地址关系 A2-A0 地址 000 48H 001 49H 010 4AH 011 4BH 100 4CH 101 4DH 110 4EH 111 4FH 如果写入的字节数超出了寄存器的字节 数，多余的字节会被自动忽略。如果要写不同 地址的寄存器，需要重新发起一个写数据过程。 9 1 9 1 SCL SDA 1 0 0 主机发送 启动信号 1 A2 A1 第一帧数据，发送 从机地址 A0 R/W P7 从机（SD5075) 应答 P6 P5 P4 P3 P2 P1 第二帧数据，向地址指针寄存 器写入要读的寄存器地址 P0 从机 应答 主机发送 停止信号 图 4. 写入地址指针寄存器以选择用于随后续操作的寄存器 晶华微电子 版本 v1.1c http://www.SDICmicro.cn 2018/07 第 5 页 共 13 页 SD5075 9 1 1 9 SCL 1 SDA 0 0 A2 1 A1 A0 R/W 主机发送 启动信号 P7 P6 从机（SD5075) 应答 P5 P4 P3 P2 P1 P0 从机 应答 第二帧数据，向地址指针寄存 器写入要读的寄存器地址 第一帧数据，发送从机地址 1 9 SCL D7 SDA D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 从机 应答 第三帧数据，要写入 的寄存器数据 主机发送 停止信号 图 5. 写入地址指针寄存器，然后将单字节数据写入 8 位寄存器 1 9 1 9 SCL 1 SDA 0 0 1 A2 A1 A0 R/W P7 P6 从机（SD5075) 应答 主机发送 启动信号 第一帧数据，发送从机地址 1 9 P5 P4 P3 P2 P1 P0 从机 应答 第二帧数据，向地址指针寄存 器写入要读的寄存器地址 9 1 SCL SDA D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 第三帧数据，要写入 的寄存器数据高8位 D8 D7 从机 应答 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 第四帧，要写入的 寄存器数据低8位 从机 应答 主机发送 停止信号 图 6. 写入地址指针寄存器，然后将双字节数据写入 16 位寄存器 晶华微电子 版本 v1.1c http://www.SDICmicro.cn 2018/07 第 6 页 共 13 页 SD5075 读数据 如果读不同地址的寄存器则需要重新发 起一个写寄存器地址过程。再读同一寄存器则 不需要重发地址。 读数据过程包括读 8 位的配置寄存器，或 者读 16 位的温度结果寄存器、过温阈值寄存器 和迟滞阈值寄存器。对于某个固定地址寄存器， 不论长度多少，都可以在一个读数据过程中完 成。 在读数据前需要先向地址指针寄存器写要 读的寄存器地址。图 7 是读配置寄存器的过程； 图 8 是读 16 位寄存器的过程。 9 1 9 1 SCL SDA 1 0 0 1 A2 A1 A0 D7 R/W 主机发送 启动信号 D4 D5 D6 D3 D2 D0 D1 主机发送 停止信号 主机不应答 从机（SD5075) 应答 第一帧数据，发送从机地址 第二帧，从配置寄存器读出数据 图 7. 从配置寄存器读回数据 1 9 1 9 SCL SDA 1 0 0 1 A2 A1 A0 R/W D15 第一帧数据，发送从机地址 D13 D14 从机（SD5075) 应答 主机发送启动信号 D12 D11 D9 D10 D8 主机应答 第二帧数据，从16位寄存器读出的高8位数据 9 1 SCL SDA D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 第三帧，从16位寄存器读出的低8位数据 主机不应答 主机发送 停止信号 图 8. 从一个 16 位寄存器读回数据 晶华微电子 版本 v1.1c http://www.SDICmicro.cn 2018/07 第 7 页 共 13 页 SD5075 SMBus ALERT 输出 如果配置寄存器的 bit7 设置为“1”， ALARM 管脚也可以作为 SMBus alert 管脚输 出，这个时候配置寄存器的 bit1 也必须设置为 “1”来选择中断模式，bit2 设置为“1”来选 择输出极性为低电平，这样 ALARM 管脚做 SMBus alert 使用时，可以将最多 8 个芯片的管 脚线“与”在一起。 SMBus alert 功能允许从机向主机发出呼 叫，当主机检测到低电平时，向从机发送报警 响应地址（ARA）信号，见图 9，具体响应过 程如下： 1. SMBus alert 管脚被某个从机拉低； 2. 主机发起一个读操作，发送报警响应地址 主机发送启动信号 （START） 主机发送报警响应地址+读 （ARA+RD） 3. 4. （ARA=0001100）和读信号； 拉低 SMBus alert 管脚的从机做出响应 （ACK），主机读到该从机的地址。因为 从机地址只有 7 位（一个字节的高七位）， 最低一位（bit0）被用作过温标志。如果 该位为“1”，表示测量温度值高于过温阈 值寄存器，否则表示测量温度值低于迟滞 阈值寄存器； 如果超过一个从机将 SMBus alert 管脚拉 低，地址最小的从机优先响应。 SD5075 在响应 SMBus alert 后，会将管脚 复位（成开漏），如果 SMBus alert 还是拉低， 则说明还有其他从机等待响应，主机会继续发 送 ARA,直到所有从机得到响应为止。 从机应答 从机发出 主机不应答 主机发出停止信号 （ACK） 地址 （NO ACK） （STOP） 图 9. SD5075 响应 SMBus alert 晶华微电子 版本 v1.1c http://www.SDICmicro.cn 2018/07 第 8 页 共 13 页 SD5075 自热效应 温度校准 SD5075 温度测量的准确性会受到自身功 耗和芯片封装热阻的影响，虽然 SD5075 自身 功耗很小（3V 工作电压下典型值为 0.51mW）， 但仍会带来一定的温升。 连续测温模式下，温度变化值为： T  0.51mW  240C / W  0.123C SD5075 出厂前已经校正,用户无须再校 准。 应用注意事项 SD5075测量的是芯片内部温度，因此用来 测量热源时，需要将芯片尽量靠近热源，减少 芯片和热源之间的热阻。 单次测温模式下，以 1 秒钟测温一次为例， 温度变化值为： T  60uW  240C / W  0.015C 典型应用图 VPU VDD R3 10KΩ VDD SDA SCL R1 10KΩ ALARM GND 1 2 3 4 SDIC XX 5075 VPU 8 7 6 5 VDD + R2 10KΩ 10µF 0.1µF A0 A1 A2 图 10. 典型应用图 晶华微电子 版本 v1.1c http://www.SDICmicro.cn 2018/07 第 9 页 共 13 页 SD5075 电气特性 表 7. 最大极限值 标识 参数 最小值 最大值 单位 TA 工作温度 -55 +125 °C TS 储存温度 -65 +150 °C VDD 供电电压 -0.3 +7.0 V VIN, VOUT 直流输入、输出 -0.3 VDD+0.3 V TL 回流焊温度曲线 参考 IPC/JEDECJ-STD-020C Ioutmax 最大输出电流 10 ESD 人体模型 mA V 2000 注意： 1．CMOS 器件易被高能静电损坏，芯片必须储存在导电泡沫，注意避免工作电压超出范围。 2. 在插拔芯片前请关闭电源 表 8. 电气参数(VDD=3.0V ~ 5.0V, TA=25℃。黑体部分适用于 TA=-55℃ ~ +125℃。) 标识 参数名称 最小值 典型值 最大值 单位 VDD 工作电压 2.7 3.0 5.5 V TA 工作温度 -55 +125 ℃ LSB 温度分辨率 -- 0.0625 -- ℃ -- ±0.5 ±0.8 ℃ -- ±1.0 ±1.5 -- 170 -- -- 15 -- -- 160 -- -- -- 1 160 Terr 温度准确度 Ivdd1 Ivdd2 Ivdd3 工作电流 Ivdd4 条件 12 位数字温度输出 -40℃ ~ +100℃, VDD=2.7 ~ 5.5V -55℃ ~ +125℃, VDD=2.7 ~ 5.5V 系统连续测温，通信停止 uA 测温 1 次/秒，平均功耗 仅 I2C 通信功耗(400KHz) 关断模式 Tconv 测温周期 -- 85 ms Trst 通信口复位时间 -- 200 ms PSRR 电源抑制比 0.1 ℃/V VDD=2.7V ~ 5.5V (注 1) SDA 拉低 ALARM 开漏驱动能力 Isink 低电平 sink 电流 4 -- -- mA VOL=0.3V Ileak 高电平泄漏电流 -- -- 1 uA VOH=VDD 注 1：PSRR 参数值以 VDD=3.0V 时的测温值为基准温度计算得到，因为该芯片出厂前在 VDD=3.0V 下进行温度校准的。 晶华微电子 版本 v1.1c http://www.SDICmicro.cn 2018/07 第 10 页 共 13 页 SD5075 1.5 1.5 VDD=3.0V VDD=5.0V 1 1 0.5 最大值 测温误差 (℃ ) 测温误差 (℃ ) 最大值 0.5 典型值 0 最小值 -0.5 0 最小值 -0.5 -1 -1.5 典型值 -1 -50 0 50 温度 (℃ ) -1.5 100 -50 图 11.测温误差（3.0V） 0 50 温度 (℃ ) 100 图 12.测温误差（5.0V） 500 100 90 80 5mA, 3V 300 5mA, 5V 200 输出温度(℃ ) 开漏输出电压(mV) 400 100 0 τ~37s(SOP-8, NO SOCKET) 70 60 SOP-8 50 40 0.5mA, 3V 0.5mA, 5V -50 0 50 温 度 (℃ ) 100 30 150 0 50 100 150 200 250 时 间 (秒 ) 图 13. 典型开漏电压曲线 图 14. 温度响应时间 220 180 VDD=2.7V~5.5V 160 200 最大值 工作电流 (uA) 测温周期 (ms) 140 最大值 120 100 典型值 180 典型值 160 80 40 最小值 -50 0 50 温度 (℃ ) 图 15. 测温周期 晶华微电子 140 最小值 60 版本 v1.1c http://www.SDICmicro.cn 2018/07 100 120 -50 0 50 100 温 度 (℃ ) 图 16. 测温工作电流 第 11 页 共 13 页 300 SD5075 300 1 0.8 最大值 250 关断电流(uA) SDA需要的拉低时间 (ms) VDD=2.7V~5.5V 典型值 200 0.6 0.4 0.2 150 -50 0 50 温 度 (℃ ) 100 图 17. SDA 拉低复位需要时间 晶华微电子 版本 v1.1c http://www.SDICmicro.cn 2018/07 0 -50 0 50 100 温 度 (℃ ) 图 18. 关断模式下 VDD 电流 第 12 页 共 13 页 SD5075 封装规格 c L θ E1 L1 E D A3 A2 b A e A1 Dimensions: mm Symbol Min. Nom. Max. A 1.35 —— 1.80 A1 0.10 —— 0.25 A2 1.25 1.40 1.55 A3 0.60 0.65 0.70 D 4.78 4.90 5.00 E 5.80 6.00 6.30 E1 3.80 3.90 4.00 L 0.40 —— 1.27 L1 1.05BSC b 0.33 —— 0.51 c 0.19 —— 0.25 e 1.27BSC θ 0 o —— 8o 图 19. SOP8 封装外形图 晶华微电子 版本 v1.1c http://www.SDICmicro.cn 2018/07 第 13 页 共 13 页