TMP300：低功耗溫度監(jiān)測的理想之選

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，溫度監(jiān)測與控制是確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。今天，我們就來深入了解一款由德州儀器（TI）推出的溫度傳感器——TMP300，看看它在實(shí)際應(yīng)用中能為我們帶來哪些便利和優(yōu)勢。

文件下載：tmp300.pdf

一、TMP300的特性亮點(diǎn)

1. 高精度測量

TMP300在常溫（+25°C）下典型精度可達(dá)±1°C，在 -40°C 至 +125°C 的溫度范圍內(nèi)，總精度也能控制在±2°C（典型值），最大誤差不超過±6°C。這樣的高精度能夠滿足大多數(shù)對溫度測量要求較高的應(yīng)用場景。

2. 可編程功能

它支持可編程的觸發(fā)點(diǎn)和遲滯功能。通過連接外部電阻到 TSET 引腳，可以輕松設(shè)置觸發(fā)點(diǎn)；而 HYSTSET 引腳則允許用戶選擇 5°C 或 10°C 的遲滯，為不同的應(yīng)用需求提供了靈活的配置選項(xiàng)。

3. 低功耗設(shè)計(jì)

最大電流消耗僅為 110μA，非常適合對功耗敏感的系統(tǒng)，如電池供電設(shè)備或需要長時間運(yùn)行的電子設(shè)備，能夠有效延長設(shè)備的續(xù)航時間。

4. 寬電壓范圍

工作電壓范圍為 +1.8V 至 +18V，這使得它可以在多種電源系統(tǒng)中使用，無需額外的電壓轉(zhuǎn)換電路，簡化了設(shè)計(jì)流程。

5. 模擬輸出功能

VTEMP 引腳提供 10mV/°C 的模擬輸出，可用于測試或溫度補(bǔ)償回路，方便工程師進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試和優(yōu)化。

6. 小封裝形式

提供 SC70 - 6 和 SOT23 - 6 兩種小尺寸封裝，具有良好的熱特性，適合在空間受限的電路板上使用。

二、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

TMP300憑借其出色的性能，在多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用：

• 電源系統(tǒng)：用于監(jiān)測電源模塊的溫度，防止過熱損壞，提高電源的可靠性和穩(wěn)定性。
• DC - DC 模塊：實(shí)時監(jiān)測模塊的溫度變化，確保其在安全的溫度范圍內(nèi)工作，提高轉(zhuǎn)換效率。
• 熱監(jiān)測：對電子設(shè)備的關(guān)鍵部位進(jìn)行溫度監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)潛在的熱問題，避免設(shè)備因過熱而出現(xiàn)故障。
• 電子保護(hù)系統(tǒng)：當(dāng)溫度超過設(shè)定閾值時，輸出信號觸發(fā)保護(hù)機(jī)制，保護(hù)設(shè)備免受高溫?fù)p害。

三、詳細(xì)描述與工作原理

1. 基本功能

TMP300是一款低功耗、電阻可編程的數(shù)字輸出溫度開關(guān)。用戶可以通過連接外部電阻來設(shè)置閾值點(diǎn)，同時提供兩種遲滯級別可供選擇。此外，VTEMP 模擬輸出可作為測試點(diǎn)或用于溫度補(bǔ)償回路。

2. 觸發(fā)點(diǎn)設(shè)置

通過連接外部電阻到 TSET 引腳，可以設(shè)置觸發(fā)點(diǎn)。計(jì)算公式為 (R{SET} = 10(50 + T{C})/3) （其中 (T{C}) 為溫度，單位為°C）。例如，如果我們希望在 50°C 時觸發(fā)，將 (T{C} = 50) 代入公式，可得 (R_{SET} = 10(50 + 50)/3 ≈ 333.3kΩ)。

3. 遲滯設(shè)置

HYSTSET 引腳有兩種連接方式：連接到地（GND）時，遲滯為 5°C；連接到電源（V +）時，遲滯為 10°C。遲滯的作用是防止輸出信號在閾值附近頻繁跳變，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

4. 模擬輸出

VTEMP 引腳提供模擬輸出，輸出電壓與溫度成正比，靈敏度為 10mV/°C。在 +25°C 時，輸出電壓典型值為 750mV。需要注意的是，該引腳為高阻抗（210kΩ）輸出，使用時應(yīng)避免過度加載，以免影響測量精度。如果需要直接進(jìn)行熱測量，可以使用緩沖器對輸出信號進(jìn)行緩沖。

四、規(guī)格參數(shù)解讀

1. 絕對最大額定值

• 電源電壓：+18V
• 信號輸入引腳電壓：-0.5V 至 (V +) + 0.5V
• 信號輸入引腳電流：-10mA 至 10mA
• 任意引腳輸入電流：最大 10mA
• 輸出短路：可連續(xù)短路到地
• 工作溫度范圍：-40°C 至 +150°C
• 存儲溫度范圍：-55°C 至 +150°C
• 結(jié)溫：最大 +150°C

在實(shí)際使用中，應(yīng)確保設(shè)備工作在這些額定值范圍內(nèi)，以避免對設(shè)備造成永久性損壞。

2. ESD 額定值

人體模型（HBM）：±4000V 充電設(shè)備模型（CDM）：±1000V

由于 TMP300 是集成電路，容易受到靜電放電（ESD）的影響，因此在處理和安裝時應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆漓o電措施。

3. 電氣特性

在 (V{S}=3.3V) 和 (T{A}=-40^{circ}C) 至 +125°C 的條件下，TMP300 的各項(xiàng)電氣參數(shù)表現(xiàn)如下：

• 溫度測量范圍：在不同電源電壓下有所不同，具體可參考文檔中的詳細(xì)表格。
• 觸發(fā)點(diǎn)總精度：±2°C（典型值），最大誤差±6°C
• 遲滯設(shè)置輸入：低閾值 0.4V，高閾值 (V_{S}-0.4V)
• 數(shù)字輸出：CMOS 邏輯，開漏輸出，漏電流最大 10μA，邏輯低電平 (V_{OL}) 最大 0.3V
• 模擬輸出：精度±2°C（典型值），最大誤差±5°C，溫度靈敏度 10mV/°C

五、設(shè)計(jì)與使用建議

1. 計(jì)算 (R_{SET}) 電阻值

根據(jù)所需的觸發(fā)溫度，使用公式 (R{SET} = 10(50 + T{C})/3) 計(jì)算 (R_{SET}) 的值。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)選擇精度較高的電阻，以確保觸發(fā)點(diǎn)的準(zhǔn)確性。

2. 使用 (VTEMP) 模擬輸出

如果需要使用 (VTEMP) 模擬輸出進(jìn)行溫度測量，建議使用緩沖器對輸出信號進(jìn)行緩沖，以避免負(fù)載對測量結(jié)果的影響。

3. 設(shè)置觸發(fā)點(diǎn)的其他方法

除了使用外部電阻設(shè)置觸發(fā)點(diǎn)外，還可以使用數(shù)模轉(zhuǎn)換器（DAC）來設(shè)置觸發(fā)點(diǎn)。這種方法在需要動態(tài)調(diào)整觸發(fā)溫度的應(yīng)用中非常有用。

4. 遲滯設(shè)置

根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求，合理選擇 5°C 或 10°C 的遲滯。一般來說，如果溫度變化較為緩慢，可以選擇較小的遲滯；如果溫度變化較快或存在干擾，可以選擇較大的遲滯。

5. 噪聲抑制

在噪聲環(huán)境中，建議在電源、(R_{SET}) 和 (VTEMP) 引腳添加旁路電容，以減少比較器的誤觸發(fā)。

六、總結(jié)

TMP300 是一款功能強(qiáng)大、性能出色的溫度傳感器，具有高精度、低功耗、寬電壓范圍和可編程等優(yōu)點(diǎn)，適用于多種電子設(shè)備的溫度監(jiān)測和控制。在設(shè)計(jì)過程中，工程師可以根據(jù)具體應(yīng)用需求，合理配置觸發(fā)點(diǎn)、遲滯和模擬輸出等參數(shù)，同時注意噪聲抑制和防靜電措施，以確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。你在實(shí)際應(yīng)用中是否使用過類似的溫度傳感器？遇到過哪些問題？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。