GX122

GX122 www.gxcas.com GX122 带 SPI 接口的 0.5℃可编程数字温度传感器 基本性能 • 数字输出：SPI 兼容接口 • 可编程分辨率：9 到 12 位+符号位 • 精度：±0.3℃ -25℃～+85℃（典型值） ±0.5℃ -40℃～+125℃（典型值） • 低静态电流：50μA • 供电范围广：2.7V 至 5.5V • 小型 SOT23-6 包装 • 可在 150℃下运行 • 可编程高/低设定值 应用场景 汽车压力传感器 • 电源温度监测 • 计算机外围热保护 • 笔记本电脑 • 手机 • 电池管理 • 办公机器 • 恒温器控制 • 环境监测和暖通空调 • 机电设备温度 管脚描述 ALERT 1 GND 2 VDD 3 GX122 • 6 SO/I 5 /CS 4 SCK 芯片概述 GX122 是 SPI 兼容的温度传感器，有 SOT23-6 封 装。GX122 温度传感器只需要一个上拉电阻器就可以在 -25℃到+85℃的温度范围做到典型精度在 0.3℃的温度， 工作温度高达 150℃。可编程分辨率、可编程设定值和 关机功能为任何应用提供了多功能性。低电源电流和电 源范围从 2.7V 到 5.5V 使 GX122 成为低功耗应用的优 秀候选。GX122 是各种通信、计算机、消费、环境、工 业和仪表应用中扩展热测量的理想选择。. GX122 BEIJING GALAXY-CAS TECHNOLOGY CO.,LTD 1 GX122 www.gxcas.com 目 录 GX122................................................................................... 1 13 延迟时间 .................................................................. 12 1 电学特性 ....................................................................... 4 14 时序图....................................................................... 13 2 应用信息 ....................................................................... 5 15 小体积塑料封装（SOT23-6） ........................... 14 3 与 GX122 通信 ........................................................... 5 4 读取地址寄存器 ......................................................... 8 5 温度寄存器................................................................... 8 6 配置寄存器................................................................... 9 7 关机模式（SD）........................................................ 9 8 恒温器模式（TM1/TM0） ...................................... 9 9 极性（POL） ........................................................... 10 10 故障队列（F1/F0） ............................................ 10 11 高低限寄存器 ........................................................ 11 12 转换分辨率（R1/R0） ....................................... 11 GX122 BEIJING GALAXY-CAS TECHNOLOGY CO.,LTD 2 GX122 www.gxcas.com 1 电学特性 GX122 参数 条件 单位 最小 输入温度范围 典型 -55 最大 +150 ℃ 精度（温度误差） 分辨率 –25℃ to +85℃ ±0.3 ±0.5 ℃ 分辨率 –40℃ to +125℃ ±0.5 ±1.0 ℃ 分辨率 –55℃ to +150℃ ±1.0 随电源变化 分辨率 -0.3 (1) VIH 输入逻辑 VIL +0.3 ±0.0625 可选择 输入逻辑 0.1 ℃ ℃ V 0.7（V+） ———— ℃/V 0.3（V+） V 输入电流 SO/I SCK CS 0V ≤ VIN ≤ V+ ±1 µA 输出逻辑 VOL SO/I ISINK = 3mA 0.4 V 输出逻辑 VOH SO/I ISOURCE = 2mA 输出逻辑 VOL ALERT ISINK = 4mA 0.4 V 漏电流 ALERT 0V ≤ VIN ≤ 6V ±1 µA (V+)-0.4 V ———— 输入电容 SO/I SCK / CS /ALERT 2.5 pF Bits 分辨率 可选择 9 to12 + Sign 转换时间 9-Bit + Sign 30 40 ms 转换时间 10-Bit + Sign 60 80 ms 转换时间 11-Bit + Sign 120 160 ms 转换时间 12-Bit + Sign 240 320 ms 5.5 V 操作范围 2.7 静态电流 不通信 50 75 µA 关断电流 不通信 0.1 1 µA 指定范围 -40 +125 ℃ 操作范围 -55 +150 ℃ 存储范围 -60 +150 ℃ 热电阻 200 SOT23-6 Surface-Mount GX122 ℃/W BEIJING GALAXY-CAS TECHNOLOGY CO.,LTD 3 GX122 www.gxcas.com 2 应用信息 GX122 数字温度传感器是热管理和热保护应用的最佳选择。GX122 与 SPI 接口兼容规定温度范围为-55℃～ +150℃。GX122 只需要最小的外部组件就可以运行，只需要警报引脚上的上拉电阻器和电源上的旁路电容器。建 议使用 0.1µF 的旁路电容器。图 1 显示了 GX122 的典型连接。为了在需要空气或表面温度测量的应用中保持精度， 应注意将封装和引线与环境空气温度隔离。 图 1. GX122 典型连接 3 与 GX122 通 信 GX122 连续转换。如果在转换过程中 CS 降低，转换过程将继续，但最后完成的转换存在输出处寄存器。GX122 通过拉低 CS 启动，数据传输的前 16 个时钟将从温度传感器返回温度数据。16 位数据字是先输出符号位，然后是 MSB。16 位字的任何部分都可以在提升 CS 之前读取。如果用户希望继续使用 CS low，则接下来的 16 个时钟将以 读或写命令的形式传输，读写命令见表 1 和表 2。 表 1. 读命令 读命令 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 温度 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 配置寄存器 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 低温阈值 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 高温阈值 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0 0 0 GX122 BEIJING GALAXY-CAS TECHNOLOGY CO.,LTD 4 GX122 www.gxcas.com 表 2. 写命令 写命令 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 配置寄存器 0 0 0 0 D1 D0 R1 R0 F1 F0 POL TM1 TM0 0 1 0 低温阈值 T12 T11 T10 T9 T8 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0 1 0 0 高温阈值 T12 T11 T10 T9 T8 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0 1 1 0 关机指令 X X X X X X X X 1 1 1 1 1 1 1 1 Read 命令在位 D4 和 D3 中包含一个嵌入式地址，用于标识要读取的寄存器。位 D4 和 D3 在内部注册，并在 读取命令后保持其值，直到用户完成整个 16 位读取。16 位读取的完成确认读取命令已完成。如果下一个 CS 命令 的读取时间少于 16，则用户将从下一个 CS 发出读取数据的命令。注册的读地址将一直有效，直到收到完整的 16 个时钟。在完成从部件的 16 位读取后，读取地址被重置以从温度寄存器返回数据。对寄存器的写入命令不会更改 已注册的读取地址。有关读取地址寄存器的进一步讨论，请参阅读取地址寄存器部分。 多个命令可以串在一起，如图 2 所示。GX122 接受与 16 位响应数据交替的命令。降低 CS 时，部件总是从读 取地址寄存器指示的地址位置读取响应。如果下一个命令是读取命令，则数据从读取命令指定的地址返回，第 16 个时钟将读取地址寄存器重置为默认温度寄存器。GX122 则需要一个 16 位的命令。如果该命令是写入命令，则该 命令后的 16 个时钟将再次返回温度数据。图 3、4、5 和 6 详细说明了通信序列。 图 2. 多命令序列 说明： （1）0 代表 TLOW 寄存器 （2）1 代表 THIGH 寄存器 图 3. 读写 TLOW/THIGH 寄存器. GX122 BEIJING GALAXY-CAS TECHNOLOGY CO.,LTD 5 GX122 www.gxcas.com 图 4. 读写控制寄存器 ….. ….. (Continued) ….. (Continued) ….. 图 5. 读然后发送读命令并读取结果. CS CS SO/I 16- Bit READ SCK SO/I D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 1 Z Z 图 6. 读数据 GX122 BEIJING GALAXY-CAS TECHNOLOGY CO.,LTD 6 GX122 www.gxcas.com 4 读取地址寄存器 图 7 显示了 GX122 的内部寄存器结构。表 3 描述了可用寄存器的地址。读地址寄存器使用这两个位来标识哪 个数据寄存器应该响应一个读命令。完成 16 位读取后，读取地址寄存器重置为 P1/P0 等于 0/0 的默认加电状态。 图 7. . GX122 的内部寄存器结构 表 3. GX122 寄存器的地址 5 P1 P2 寄存器 0 0 温度寄存器（只读） 0 1 配置寄存器（读/写） 1 0 TLOW 寄存器（读/写） 1 1 THIGH 寄存器（读/写） 温度寄存器 GX122 的温度寄存器为 16 位，有符号只读寄存器，存储最近转换的输出。GX122 的温度范围为-55℃至+150℃， 操作范围为-55℃至+150°C。最多可读取 16 位以获取数据，如表 4 所述。前 13 位用于指示温度，其中位 D2 为 1，D1、D0 处于高阻抗状态。表 5 总结了温度的数据格式。通电或复位后，温度寄存器将读取 0℃，直到第一次 转换完成。 GX122 BEIJING GALAXY-CAS TECHNOLOGY CO.,LTD 7 GX122 www.gxcas.com 表 4. 温度寄存器 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 T12 T11 T10 T9 T8 T7 T6 T5 T4 T3 T2 T1 T0 1 Z Z 表 5. 温度数据格式 温度（℃） 数字输出（二进制） 数字输出（十六进制） 150 0100 1011 0000 0111 4B07 125 0011 1110 1000 0111 3E87 25 0000 1100 1000 0111 0C87 0.0625 0000 0000 0000 1111 000F 0 0000 0000 0000 0111 0007 -0.0625 1111 1111 1111 1111 FFFF -25 1111 0011 1000 0111 F387 -25 1110 0100 1000 0111 E487 用户可以通过寻址配置寄存器并相应地设置分辨率位来获得 9、10、11 或 12 位分辨率。对于 9、10 或 11 位 分辨率，温度寄存器中的最高有效位在未使用的 LSB 设置为零的情况下使用。 6 配置寄存器 配置寄存器是一个 16 位读/写寄存器，用于存储控制温度传感器工作模式的位。读/写操作首先在 MSB 执行。 GX122 的配置寄存器的格式如表 6 所示，其后是寄存器位的分解。配置寄存器位 R1/R0 的加电/复位值等于 1/1， 所有其他位均为零。 表 6. 控制寄存器 7 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 0 0 0 0 D1 D0 R1 R0 F1 F0 POL TM1 TM0 0 1 0 关 机 模 式 （ SD） GX122 的关机模式可用于关闭除串行接口外的所有设备电路。当写入命令的最后 8 位等于 1 时，发生关机模 式，并且在当前转换完成，将电流消耗降低到小于 1µA。要使部件退出关机状态，请发送任意 16 位读取后的命令 或模式，最后 8 位不等于 1，开机默认处于活动模式。 8 恒 温 器 模 式 （ TM1/TM0） GX122 的恒温器模式位向设备指示是在比较器模式、中断模式还是中断比较器模式下运行。有关比较器和中 断模式的更多信息，请参阅文本高限和低限寄存器。恒温器模式的位分配如表 7 所述。开机默认为比较器模式。 GX122 BEIJING GALAXY-CAS TECHNOLOGY CO.,LTD 8 GX122 www.gxcas.com 表 7. GX122 模式设置 9 TM1 TM0 操作模式 0 0 比较器模式 0 1 中断方式 1 0 中断比较器模式 1 1 --- 极 性 （ POL） GX122 的极性位调整告警引脚输出的极性。默认情况下，POL=0，ALERT pin 将处于低激活状态，如图 8 所 示。对于 POL=1，警报引脚将激活高电平，并且警报引脚的状态被反转。 图 8. . ALERT 输出传输方程 10 故 障 队 列 （ F1/F0） 当测得的温度超过 THIGH 和 TLOW 寄存器中设置的限值时，就会出现故障。提供故障队列是为了防止由于 环境噪声引起的错误警报，并且需要连续的故障测量来触发 GX122 的警报功能。表 8 定义了触发连续报警条件所 需的连续故障数。F1/F0 的开机默认值为 0/0。 GX122 BEIJING GALAXY-CAS TECHNOLOGY CO.,LTD 9 GX122 www.gxcas.com 表 8. GX122 的故障设置 F1 F0 连续故障 0 0 1 0 1 2 1 0 4 1 1 6 11 高 低 限 寄 存 器 在比较器模式下（TM1/TM0=0/0），当温度等于或超过 THIGH 温度值时，GX122 的报警引脚激活，并根据故 障位 F1 和 F0 生成连续的故障数。对于相同数量的故障，报警引脚将保持激活状态，直到温度降至指示的 TLOW 值以下。 在中断模式（TM1/TM0=0/1）下，当温度连续若干次等于或超过 THIGH 时，报警引脚激活。ALERT 引脚保 持激活状态，直到任何寄存器的读取操作发生。如果设备处于关机模式，警报引脚也将被清除。当温度低于 TLOW 时，它将再次激活。当温度降至 TLOW 以下时，ALERT 引脚激活并保持激活状态，直到通过任何寄存器的读取操 作清除。一旦警报引脚被清除，当温度等于或超过 THIGH 温度时，上述循环将重复，警报引脚激活。 在中断/比较器模式下（TM1/TM0=1/0），当温度等于或超过 THIGH 的值时，GX122 的警报引脚激活，并根 据故障位 F1 和 F0 生成连续的故障数。警报引脚将保持激活状态，直到相同数量的故障温度低于指示的 TLOW 值， 并且在该点之后与设备进行通信。 操作模式如图 8 所示。表 9 和 10 描述了 THIGH 和 TLOW 寄存器的格式。THIGH 和 TLOW 的加电重置值为： THIGH=80°C 和 TLOW=75°C。THIGH 和 TLOW 的数据格式与温度寄存器相同。 温度寄存器、THIGH 寄存器和 TLOW 寄存器的所有 13 位都用于比较所有转换器分辨率的警报功能。即使转 换器配置为 9 位分辨率，THIGH 和 TLOW 中的三个 lsb 也会影响警报输出。 表 9. THIGH 寄存器 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 H12 H11 H10 H9 H8 H7 H6 H5 H4 H3 H2 H1 H0 1 1 0 表 10. TLOW 寄存器 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 L12 L11 L10 L9 L8 L7 L6 L5 L4 L3 L2 L1 L0 1 0 0 12 转 换 分 辨 率 （ R1/R0） 转换器分辨率位控制内部模数（A/D）转换器的分辨率。这允许用户通过编程获得更高的分辨率或更快的转换 时间来最大限度地提高效率。表 11 确定了分辨率位以及分辨率和转换时间之间的关系。GX122 的默认分辨率为 12 位。 GX122 BEIJING GALAXY-CAS TECHNOLOGY CO.,LTD 10 GX122 www.gxcas.com 表 11. GX122 的分辨率 R1 R0 分辨率 转换时间（典型值） 0 0 9 Bit (0.5℃)+sign 30ms 0 1 10 Bit (0.25℃)+sign 60ms 1 0 11 Bit (0.125℃)+sign 120ms 1 1 12 Bit (0.0625℃)+sign 240ms 13 延 迟 时 间 延迟位控制每个转换之间的时间延迟量。此功能允许用户通过消除不必要的转换和最小化电流消耗来最大限 度地节省电力。在主动转换过程中，GX122 通常需要 50 µA 的电流，转换时间大约为 0.25s，转换之间的空闲时 间需要大约 20 µA 的电流。延迟设置在表 12 中标识为转换时间和周期，如图 9 所示。默认加电为 D1/D0 等于 0/0。 转换时间和转换周期随分辨率缩放。转换周期表示转换开始之间的时间。 表 12. 分辨率 12 位时的转换延时 D1 D0 转换时间 转换周期 0 0 0.25s 0.25s 0 1 0.25s 0.5s 1 0 0.25s 1s 1 1 0.25s 8s 图 9. 转换时间和周期的解释 GX122 BEIJING GALAXY-CAS TECHNOLOGY CO.,LTD 11 GX122 www.gxcas.com 14 时 序 图 GX122 与 SPI 兼容。图 10 至图 12 描述了 GX122 的各种定时参数，其定时定义见表 13。 表 13. 时序描述 参数 最小 SCK 周期 100 ns 数据输入上升沿 SCK 建立时间 20 ns SCK 下降沿到输出数据延迟 最大 单位 30 SCK 上升沿到输入数据保持时间 ns 20 ns 40 ns ———— CS 到上升沿 SCK 建立时间 ———— CS 到输出数据延迟 ———— CS 上升沿输出高阻抗 30 ns 30 ns SCK t5 t1 t3 CS t6 SO/I 图 10. 输出数据时序图. SCK SCK CS CS t7 SO/I t7 SO/I 图 11. 高阻输出时序图 GX122 BEIJING GALAXY-CAS TECHNOLOGY CO.,LTD 12 GX122 www.gxcas.com SCK SCK t2 t2 t4 t4 CS CS SO/I SO/I 图 12. 输入数据时序图 15 小 体 积 塑 料 封 装 （ SOT23-6） GX122 BEIJING GALAXY-CAS TECHNOLOGY CO.,LTD 13