M117

M117 M117Z M117W M117B 202108-V4.1 M117 M117Z M117W M117B ±0.1℃/±0.5℃精度、16bitADC、超低功耗、I2C 接口 数字温度传感芯片 1. 概述 M117、M117Z、M117W、M117B 是数字模拟混 合信号温度传感芯片，M117、M117Z、M117W 最 高 测 温 精 度 ± 0.1 ℃ ， M117B 最 高 测 温 精 度 ± 0.5℃，用户无需进行校准。 温度芯片感温原理基于 CMOS 半导体 PN 节温度与 带隙电压的特性关系，经过小信号放大、模数转换、 数字校准补偿后，数字总线输出，具有精度高、一 致性好、测温快、功耗低、可编程配置灵活、寿命 长等优点。 温度芯片内置 16-bit ADC，分辨率 0.004°C，具有 -70°C 到+150°C 的超宽工作范围。芯片在出厂前 经过 100%的测试校准，根据温度误差特性进行校 准系数的拟合，芯片内部自动进行补偿计算。芯片 支持数字 I2C 通信接口、测温数据内存访问、功能 配置等均可通过数字协议指令实现。I2C 接口适合高 速率的板级应用场景，最高接口速度可达 400kHz。 芯片内置非易失性 E2PROM 存储单元，用于保存芯 片 ID 号、高低温报警阈值、温度校准修正值以及用 户自定义信息，如传感器节点编号、位置信息等。 芯片另有 ALERT 报警指示引脚，便于用户扩展硬件 报警应用。 2. 特性 最高测温精度：±0.1℃/±0.5℃ 测温范围：-70°C ~ +150°C 低功耗：典型待机电流 0.1µA@3.3V，测温峰 值电流 0.45mA@3.3V，测温平均电流 5.2μA （@3.3V，1s 周期）  宽工作电压范围：1.8V-5.5V  感温分辨率：16 位输出 0.004°C  温度转换时间可配置：10.5ms/5.5ms/4ms  可配制单次/周期测量  用户可设置温度报警    www.mysentech.com   32 bit 额外 E2PROM 空间用于存放用户信息 标准 I2C 接口 3. 应用              智能穿戴 电子体温计 动物体温检测 医疗电子 冷链物流、仓储 智能家居 热表气表水表 替代 PT100/PT1000 板级温度监控 工农业环境温度 智能家电 消费电子 测温仪器仪表 产品信息 型号 M117 M117Z M117W M117B 最高精度区间 ±0.1℃@+28℃to +43℃ ±0.1℃@0℃ to +50℃ ±0.1℃@+20℃ to +70℃ ±0.5℃@0℃ to +50℃ 封装 尺寸 DFN6L 2*2*0.75mm DFN6L 2*2*0.75mm DFN6L 2*2*0.75mm DFN6L 2*2*0.75mm 备注：其他温度区间精度特性详见“测温性能指标”。 1 M117 M117Z M117W M117B 202108-V4.1 目录 1. 概述........................................................................................................................................................................... 1 2. 特性........................................................................................................................................................................... 1 3. 应用........................................................................................................................................................................... 1 4. 封装管脚描述及实物图........................................................................................................................................... 3 5. 结构框图................................................................................................................................................................... 3 6. 典型应用电路........................................................................................................................................................... 4 7. 测温性能指标........................................................................................................................................................... 4 8. 电气规格................................................................................................................................................................... 6 8.1 绝对最大额定值............................................................................................................................................ 6 8.2 电气特性.........................................................................................................................................................6 8.3 交流电气特性-非易失性存储器...................................................................................................................7 9. 运行-测量温度......................................................................................................................................................... 7 9.1 温度输出和转换公式.................................................................................................................................... 7 9.2 配置寄存器和状态寄存器............................................................................................................................ 8 9.3 报警................................................................................................................................................................. 9 10. 存储系统.............................................................................................................................................................. 12 11. I2C 总线协议......................................................................................................................................................... 13 11.1. I2C 命令集................................................................................................................................................. 13 11.2. 操作与通信............................................................................................................................................... 14 11.3. 上电及通信起始....................................................................................................................................... 14 11.4. 开始测量................................................................................................................................................... 14 11.5. 设定配置寄存器指令............................................................................................................................... 15 11.6. 读取状态寄存器和配置寄存器指令...................................................................................................... 15 11.7. 复位状态寄存器指令............................................................................................................................... 15 11.8. 单次测量模式指令................................................................................................................................... 15 11.9. 单次测量模式下读取数据.......................................................................................................................16 11.10. 连续测量模式指令................................................................................................................................ 17 11.11. 连续测量模式下读取数据.................................................................................................................... 17 11.12. 停止连续测量模式指令........................................................................................................................ 17 11.13. 复位.........................................................................................................................................................17 11.13.1. 接口复位............................................................................................................................................. 17 11.13.2. 软复位/重新初始化........................................................................................................................... 17 11.13.3. 通用呼叫复位..................................................................................................................................... 18 11.13.4. 硬复位................................................................................................................................................. 18 11.14. 报警限写入和读取命令........................................................................................................................ 18 11.15. 寄存器保存和恢复指令........................................................................................................................ 19 11.16. I2C 时序特性........................................................................................................................................... 20 12. 封装及 PCB 焊盘引脚尺寸图............................................................................................................................ 21 www.mysentech.com 2 M117 M117Z M117W M117B 202108-V4.1 4. 封装管脚描述及实物图 （正面透视图） 管脚编号 管脚名称 I/O 说明 2 1 SCL 输入/输出 I C 时钟线 2 GND — 地 3 ALERT 输出 报警指示 4 NC — 悬空 5 VDD — 电源 2 6 SDA 输入/输出 I C 数据线 导热焊盘 NC — 悬空或接地 备注：导热焊盘的导热设计建议可参见 FAQ。 5. 结构框图 MODE ADDR SDA I²C 串行 接口 数字控制 逻辑 温度传感器 和模数转换 SCL ALERT VDD GND E2PROM 寄存器 电源管理 8 位循环冗余校验 温度传感器的原理框图见上图。暂存器包含了两个字节的温度寄存器，存储来自于传感器的数字输出。另 外，暂存器和扩展暂存器提供了报警触发阈值寄存器。配置寄存器允许用户设定温度转换重复性和连续测 量频率。状态寄存器可以查询报警状态。数据可存入非易失性单元，芯片掉电时数据不会丢失。 www.mysentech.com 3 M117 M117Z M117W M117B 202108-V4.1 6. 典型应用电路 备注：1、M117/ M117Z/M117W I2C 地址固定为 0x44； 2、M117B I2C 地址固定为 0x45。 7. 测温性能指标 参数 符号 条件 最小 典型 测温范围 — — -70℃ — +150℃ — — ±0.1℃@+28°C to +43°C ±0.5℃@-10℃ to +60℃ M117 温度误差 tERR M117Z — — ±0.1℃@0℃ to +50℃ ±0.2℃@-10℃ to +60℃ ±0.5℃@-30℃ to +70℃ M117W — — ±0.1℃@+20℃to +70℃ ±0.2℃@0℃ to +75℃ ±0.5@-20℃ to +90℃ M117B — — ±0.5℃@0℃ to +50℃ M117 M117Z M117W M117B 重复性 — 最大 — — ±1.5℃@-55°C to +125°C ±2℃@-70°C to +150°C — — 低重复性设置 — 0.07℃ — 中重复性设置 — 0.05℃ — 高重复性设置 — 0.03℃ — 0.004℃ — 分辨率 — — — 响应时间 τ63 — — — 2s 长期漂移 — — — — 0.03°C/年 备注：重复性设置中，通过配置不同滤波带宽，实现不同输出精度，参见表 11.10-2。 www.mysentech.com 4 M117 M117Z M117W M117B 202108-V4.1 图 7-1 www.mysentech.com M117 精度误差曲线 图 7-2 M117Z 精度误差曲线 图 7-3 M117W 精度误差曲线 5 M117 M117Z M117W M117B 202108-V4.1 图 7-4 M117B 精度误差曲线 8. 电气规格 8.1 绝对最大额定值 以下为极限参数，对于器件在此极限条件或高于此极限条件的环境中的功能运行，本规格书并不适用。请 注意长期暴露于此极限环境会影响器件的可靠性。 参数 供电电压 VDD 引脚上的最大电压 引脚上的输入电流 运行温度范围 存储温度范围 焊接温度 ESD HBM (人体放电模式) 额定值 单位 -0.3 to 6 V -0.3 to 6 V ±100 mA -70 to 150 ℃ -70 to 150 ℃ 参考 IPC/JEDEC J-STD-020 规范 ±8 kV 8.2 电气特性 参数 符号 条件 最小 典型 最大 单位 备注 V V /ms VDD 线上 DDmin 和 VDDmax 之间的电 电源 供电电压 电源压摆率 变化 VDD VDD slew www.mysentech.com — 1.8 3.3 5.5 — — 20 6 M117 M117Z M117W M117B 202108-V4.1 待机 供电电流 IDD 周期测量模 式 测量峰值 平均 输入逻辑低 输入逻辑高 输出低电平 电压 输入漏电流 报警输出驱 动强度 上拉电阻 — 0.1 1 uA — 55 — uA — 447 — uA — 5.2 — uA 0.3*VDD — 0.4 V V V 数字输入/输出 — — 0.7*VDD — — — VIL VIH VOL SCL, SDA SCL, SDA IOL = -3 mA IIN — -0.1 — 0.1 uA IOH — — 1.5* VDD — mA 1 10 100 kΩ Rup 压变化应该比最大压 摆率慢，更快的压摆 率可能导致复位。 传感器在单次测量模 式下不进行测量时的 电流 传感器在周期测量模 式下不进入睡眠 单次模式，高重复性， 1 次测量/s 8.3 交流电气特性-非易失性存储器 -55℃到+125℃；VDD=1.8V 到 5.5V 参数 非易失存储写周期 E2PROM 写次数 E2PROM 数据保留 符号 tWR NEEWR tEEDR 条件 — -55°C 到+55°C -55°C 到+55°C 最低 — 50000 — 典型 — — 10 最大 40 — — 单位 ms 次 年 9. 运行-测量温度 传感器上电后进入空闲状态，如要启动温度测量，主机必须发出 Convert Temperature 指令。经过转换时 间后，产生的 16 位温度数据被存储在暂存器的 2 个字节的温度寄存器中。转换时间和重复性设置相关，重 复性越高，转换时间越长。上电后默认是高重复性配置。重复性设置参见“状态寄存器和配置寄存器” ，转 换时间参见“时间特性表”。 9.1 温度输出和转换公式 温度数字输出为 16bit 有符号的二进制补码，最低位 LSB 分辨率为 1/256 ℃，S 为符号位。数据存放在暂 存器 Temp_lsb，Temp_msb 中。 www.mysentech.com 7 M117 M117Z M117W M117B 202108-V4.1 表 9.1 温度寄存器格式 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 2-1 2-2 2-3 2-4 2-5 2-6 2-7 2-8 bit15 bit14 bit13 bit12 bit11 bit10 bit9 bit8 S 26 25 24 23 22 21 20 低字节 高字节 和摄氏度的转换关系为: 例如， 40 ℃ 对应寄存器值 150 ℃ 对应寄存器值 -70 ℃ 对应寄存器值 0x 00 00 0x 6E 00 0x 92 00 9.2 配置寄存器和状态寄存器 配置寄存器包含报警功能，I2C 时钟延展，周期测量频率，以及重复性等设置位。该配置寄存器只能设定 I2C 模式下的连续测量功能配置，具体配置寄存器的内容描述见下表。 表 9.2-1 配置寄存器（Cfg） 位 7 6 5 4:2 1:0 www.mysentech.com 内容描述 1：温度报警功能开启 0：温度报警功能关闭 预留 时钟延展功能 0：关闭 1：开启 每秒测量次数配置 MPS 000：单次 001：每秒 0.5 次 010：每秒 1 次 011：每秒 2 次 100：每秒 4 次 101：每秒 10 次 重复性设置 Repeatability 00：低可重复性 默认数值 ‘0’ ‘0’ ‘0’ ‘000’ ‘00’ 8 M117 M117Z M117W M117B 202108-V4.1 01：中等可重复性 10：高可重复性 请注意分辨率和转换时间是直接折衷关系（分辨率越高，转换时间越长；分辨率越低，转换时间越短）。 表 9.2-2 转换时间和重复性设置 重复性设置 0 0 0 1 1 0 精度 低 中 高 转换时间 tCONV 4ms 5.5ms 10.5ms 状态寄存器包含测量命令状态，警报状态以及最后一个命令执行和最后一个写序列的状态等信息。 表 9.2-3 状态寄存器（Status） 位 7:6 5 4 3 2 1 0 内容描述 保留 I2C 写数据校验 I2C 命令状态 系统复位检测 温度报警跟踪 保留 周期测量指令状态 0：正确 0：错误 0：未检出 0：温度报警未触发 1：错误 1：正确 1：检出 1：温度报警触发 0：不测量 1：测量温度 默认数值 ‘00’ ‘0’ ‘0’ ‘0’ ‘0’ ‘0’ ‘0’ 9.3 报警 通过可编程门限，警报模式允许监测环境温度。当达到门限时，专用 ALERT 引脚的输出电平将发生变化。 此外，状态寄存器位有专门一位指示报警状态。使用 ALERT 引脚可以控制一个开关。或者可以连接到微控 制器的中断引脚。在传感器发出警报后，微控制器可以从睡眠模式唤醒，然后执行指定操作。 只要传感器进行了测量操作，警报模式就会激活。通过将最小设定值设置为大于等于最大设定值（Tla_Set ≥Tha_Set）以取消警报模式。 可以通过相应的指令设置报警门限（见 I2C 命令集）。不同的门限如下图所示： 高限 Tha_Set 温度 低限 Tla_Set 报警 Alert 输出 图 9.3-1 警报模式的不同门限 www.mysentech.com 9 M117 M117Z M117W M117B 202108-V4.1 报警门限以精简的格式存储，即仅存储最高有效 9 位，以和 16 位标准输出的最高有效 9 位进行比较，来判 断是否已满足报警条件，请参见下图。因此报警门限具有与测量值不同的分辨率。温度报警门限的分辨率 为ΔT≈0.5°C。请注意，数据始终以 16 位格式进行测量和存储。简化数据格式仅用于判断是否满足警报条 件。 15 14 13 12 11 10 9 温度输出高 9 位 8 7 6 5 4 3 2 1 0 X X X X X X X 图 9.3-2 报警门限的相关数据位 报警门限设置需要满足以下条件： Tha_Set>Tha_Clear>Tla_Clear>Tla_Set≥40 或 Tla_Set