LM76 數(shù)字溫度傳感器：精準(zhǔn)溫度監(jiān)測(cè)的理想之選

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，溫度監(jiān)測(cè)與控制是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。今天，我們來(lái)深入探討一款功能強(qiáng)大的數(shù)字溫度傳感器——德州儀器（TI）的 LM76。

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產(chǎn)品概述

LM76 是一款具備 I2C 串行總線接口的數(shù)字溫度傳感器和熱窗口比較器，精度可達(dá) ±1°C。其中，LM76CHM 在 -10°C 至 45°C 的溫度范圍內(nèi)能保證這一精度，在 25°C 時(shí)精度更是高達(dá) ±0.5°C。其窗口比較器架構(gòu)極大地簡(jiǎn)化了符合 ACPI 規(guī)范的溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，在個(gè)人電腦、電子測(cè)試設(shè)備、辦公電子以及生物醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域都有廣泛應(yīng)用。

二、產(chǎn)品特性

1. 窗口比較功能

LM76 的窗口比較功能極大地簡(jiǎn)化了 ACPI 兼容溫度監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。通過(guò)比較溫度與可編程的上下限，可輕松判斷溫度是否超出預(yù)設(shè)范圍，為系統(tǒng)提供及時(shí)的溫度反饋。

2. 串行總線接口

采用 I2C 串行總線接口，便于與其他設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸與交互。這種接口方式具有簡(jiǎn)單、高效的特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

3. 獨(dú)立輸出

具備獨(dú)立的開(kāi)漏輸出引腳，分別用于中斷（INT）和臨界溫度關(guān)機(jī)（T_CRIT_A）。當(dāng)溫度超出窗口范圍時(shí)，INT 輸出激活；當(dāng)溫度超過(guò)臨界溫度時(shí)，T_CRIT_A 輸出激活，為系統(tǒng)提供了靈活的溫度控制機(jī)制。

4. 低功耗模式

支持關(guān)機(jī)模式，可將功耗降至最低。在關(guān)機(jī)模式下，電源電流典型值僅為 5μA，有效降低了系統(tǒng)的功耗，延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命。

5. 多設(shè)備連接

單條總線上最多可連接 4 個(gè) LM76 傳感器，方便實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度監(jiān)測(cè)，滿(mǎn)足不同應(yīng)用場(chǎng)景的需求。

6. 高精度輸出

提供 12 位 + 符號(hào)的輸出，分辨率高達(dá) 0.0625°C，能夠精確測(cè)量溫度，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

三、關(guān)鍵規(guī)格

1. 電源電壓

LM76 的電源電壓為 5.0V，在 3V 至 5.5V 的范圍內(nèi)均可正常工作。其中，LM76CNM - 3 在 3.3V 標(biāo)稱(chēng)電源電壓下進(jìn)行測(cè)試和精度指定，LM76CHM - 5 在 5.0V 標(biāo)稱(chēng)電源電壓下進(jìn)行測(cè)試和精度指定。

2. 電源電流

• 工作狀態(tài)：典型值為 250μA，最大值為 450μA。
• 關(guān)機(jī)狀態(tài)：最大值為 8μA。

  3. 溫度精度

• 在 +25°C 時(shí)，精度為 ±0.5°C（最大值）。
• 在 -10°C 至 +45°C 范圍內(nèi)，精度為 ±1.0°C（最大值）。
• 在 70°C 至 100°C 范圍內(nèi)，精度為 ±1.0°C（最大值）。

  4. 分辨率

  分辨率為 0.0625°C，能夠提供高精度的溫度測(cè)量。

四、引腳說(shuō)明

五、功能描述

1. 溫度比較

LM76 提供窗口比較功能，可對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)溫度超出預(yù)設(shè)的上下限（T_LOW 和 T_HIGH）時(shí)，INT 輸出激活；當(dāng)溫度超過(guò)臨界溫度（T_CRIT）時(shí)，T_CRIT_A 輸出激活。

2. 狀態(tài)位

內(nèi)部狀態(tài)位用于表示溫度與設(shè)定點(diǎn)的比較結(jié)果。當(dāng)溫度高于 T_HIGH 或 T_CRIT 時(shí)，相應(yīng)的狀態(tài)位為“真”；當(dāng)溫度低于 T_LOW 時(shí)，T_LOW 狀態(tài)位為“真”。狀態(tài)位不受讀取或其他操作的影響，始終反映溫度與設(shè)定點(diǎn)的實(shí)際狀態(tài)。

3. 硬線輸出

• T_CRIT_A 輸出：鏡像 T_CRIT_A 標(biāo)志，當(dāng)標(biāo)志為真時(shí)，T_CRIT_A 輸出始終有效，不受讀取操作的影響。
• INT 輸出：有比較器中斷模式（默認(rèn)）和事件中斷模式兩種工作模式。在比較器中斷模式下，用戶(hù)讀取器件會(huì)重置輸出，直到下一次測(cè)量完成；在事件中斷模式下，用戶(hù)讀取器件會(huì)重置輸出，直到下一個(gè)觸發(fā)事件發(fā)生。

  4. 默認(rèn)設(shè)置

  LM76 上電時(shí)會(huì)自動(dòng)恢復(fù)到已知狀態(tài)，默認(rèn)設(shè)置如下：

• 比較器中斷模式
• T_LOW 設(shè)置為 10°C
• T_HIGH 設(shè)置為 64°C
• T_CRIT 設(shè)置為 80°C
• T_HYST 設(shè)置為 2°C
• INT 和 T_CRIT_A 低電平有效
• 指針設(shè)置為“00”，指向溫度寄存器

六、串行總線接口

LM76 作為串行總線上的從設(shè)備，SCL 線為輸入，SDA 線為雙向串行數(shù)據(jù)線。其 7 位從設(shè)備地址的高 5 位固定為“10010”，低 2 位由引腳 A1 - A0 決定，可通過(guò)將引腳連接到地（低電平，“0”）或 +VS（高電平，“1”）來(lái)設(shè)置。

七、溫度數(shù)據(jù)格式

溫度數(shù)據(jù)以 13 位二進(jìn)制補(bǔ)碼形式表示，最低有效位（LSB）對(duì)應(yīng) 0.0625°C。用戶(hù)可以從溫度寄存器和設(shè)定點(diǎn)寄存器中讀取溫度數(shù)據(jù)，也可以向設(shè)定點(diǎn)寄存器寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

八、關(guān)機(jī)模式

通過(guò)設(shè)置配置寄存器中的關(guān)機(jī)位，可使 LM76 進(jìn)入關(guān)機(jī)模式。在關(guān)機(jī)模式下，電源電流降至典型值 5μA，T_CRIT_A 輸出復(fù)位，轉(zhuǎn)換停止，但串行總線接口仍保持活動(dòng)。

九、INT 和 T_CRIT_A 輸出

INT 和 T_CRIT_A 輸出為開(kāi)漏輸出，需要外部上拉電阻來(lái)提供高電平。上拉電阻的選擇應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)因素進(jìn)行優(yōu)化，一般應(yīng)盡可能大，以減少內(nèi)部發(fā)熱引起的誤差。

十、故障隊(duì)列

LM76 提供最多 4 個(gè)故障的故障隊(duì)列，用于防止在嘈雜環(huán)境中誤觸發(fā)。只有當(dāng) 4 個(gè)故障連續(xù)發(fā)生時(shí)，才會(huì)設(shè)置標(biāo)志以及 INT 和 T_CRIT_A 輸出。

十一、內(nèi)部寄存器結(jié)構(gòu)

LM76 包含四個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，通過(guò)指針寄存器進(jìn)行選擇。上電時(shí)，指針默認(rèn)指向溫度寄存器。除溫度寄存器為只讀外，其他寄存器均可讀寫(xiě)。

十二、應(yīng)用提示

1. ACPI 兼容設(shè)計(jì)

在 ACPI 兼容應(yīng)用中，LM76 可根據(jù)設(shè)計(jì)者選擇的窗口大小進(jìn)行編程，當(dāng)溫度超出窗口范圍時(shí)，向處理器發(fā)出中斷信號(hào)。通過(guò)查詢(xún)狀態(tài)位，可快速判斷溫度是上升還是下降，并根據(jù)需要重新編程窗口。

2. 臨界溫度報(bào)警

T_CRIT 限制通常用于激活獨(dú)立于處理器的硬件關(guān)機(jī)電路，以確保在溫度過(guò)高時(shí)系統(tǒng)能夠及時(shí)關(guān)機(jī)，保護(hù)設(shè)備安全。

3. 輸出連接方式

INT 和 T_CRIT_A 輸出可以分開(kāi)使用，也可以通過(guò)線或邏輯連接在一起。此外，T_CRIT_A 可以通過(guò)二極管或邏輯連接到 INT 線，以便在臨界溫度報(bào)警時(shí)同時(shí)通知處理器和獨(dú)立的關(guān)機(jī)電路。

十三、典型應(yīng)用

1. 系統(tǒng)熱管理

在個(gè)人電腦、電子測(cè)試設(shè)備等系統(tǒng)中，LM76 可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度，確保系統(tǒng)在安全的溫度范圍內(nèi)運(yùn)行。

2. 辦公電子

在辦公設(shè)備中，如打印機(jī)、復(fù)印機(jī)等，LM76 可用于監(jiān)測(cè)設(shè)備的溫度，防止設(shè)備過(guò)熱損壞。

3. HVAC 系統(tǒng)

在暖通空調(diào)系統(tǒng)中，LM76 可用于監(jiān)測(cè)室內(nèi)溫度，實(shí)現(xiàn)精確的溫度控制。

總之，LM76 數(shù)字溫度傳感器以其高精度、低功耗、靈活的功能和廣泛的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師提供了一個(gè)理想的溫度監(jiān)測(cè)解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們可以根據(jù)具體需求，充分發(fā)揮 LM76 的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)高效、可靠的溫度監(jiān)測(cè)與控制。大家在使用 LM76 過(guò)程中遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。