集成数字温度传感器和监控器LM75A及其应用

　　LM75A是PhilipsS emiconductor公司生产的数字温度传感器和温度监控器，是一个使用内置带隙温度传感器和苦△模数转换技术的温度一数字转换器，也是一个温度检测器，可提供一个过热检测输出。该温度传感器测量精度高，可用来实现0.125℃的精度；也可用做具有预定义温度设定点的独立的温度控制器。

　　LM75A有以下特性：具有J2C 总线接口，同一总线上可连接多达8个器件；电源电压范围为2.8 V-5.5 V;温度范围为：一55℃-+125℃；提供0.125℃精度的11位A/D转换器；可编程温度阑值和滞后设定点；上电时可用做独立的温度控制器；为降低功耗，关断模式下消耗电流仅为3.5 p ,A;温度精度在一25℃一+100℃时为t 29C，-55℃ —+125℃时为t3℃；提供良好的温度精度（0.125℃），单个器件的电源可超出2.8V -5.5 V 范围；具有ESD保护，JESD22-Al14为2000V HBM,JESD22-Al15为200V,JESD22-C101为1000 V CDM;超过100 mA的JESDEC标准JESD78要进行栓锁测试（Latch-up testing）。

　　2 LM75A的结构及原理

　　2.1 LM75A的寄存器

　　图1所示是LM75A的S08封装外型，图2是其简化功能框图。表1是LM75A的引脚及功能定义。

　　从图2中可看出，LM75A 包含许多数据寄存器：配置寄存器（Conf）用 来存储器件的某些配置，如器件的工作模式、OS（开漏）工作模式、OS极性和OS故障队列等；温度寄存器（Temp）用来存储读取的数字温度；设定点寄存器过热关断阑值寄存器（Tos）和滞后寄存器（Thyst）用 来存储可编程的过热关断和滞后限制，器件通过二线式的串行12C总线接口与控制器通信。LM75A还包含一个OS输出，当温度超过编程限制的温度值时该输出有效。LM75A 有3个可选的逻辑地址引脚，因此使得同一总线上可同时连接8个器件而不发生地址冲突。

　　LM75A可配置成不同的工作条件。可设置成在正常工作模式下周期性地对环境温度进行监控，或进人关断模式将器件功耗降至最低。OS输出有2种可选的工作模式：OS比较器模式和OS中断模式。OS输出可选择高电平或低电平有效。故障队列和温度设定点限制可编程，为了激活OS输出，故障队列定义了许多连续的故障。

　　温度寄存器通常存放一个11位二进制数的补码，用来实现0.125℃的精度，这样的高精度在需要精确测量温度偏移或超出限制范围的应用中非常有用。正常工作模式下，当器件上电时，OS工作在比较器模式，温度阑值为80℃，滞后75℃，这时，LM75A可用做具有以上预定义温度设定点的独立的温度控制器。

　　2.2 LM75A的工作模式

　　LM75A可设置成正常工作模式或关断模式。在正常工作模式中，每隔100 ms执行一次温度/数字转换，温度寄存器的内容在每次转换后更新。在关断模式中，器件变成空闲状态，数据转换禁止，温度寄存器保存最后一次更新的结果；但是，在该模式下，器件的12c接口仍有效，寄存器的读/写操作继续执行。器件的工作模式通过配置寄存器的可编程位BO设定。当器件上电或从关断模式进人正常工作模式时启动温度转换。表2是温度寄存器的数据与温度的关系。

　　另外，为了设置器件OS输出的状态，在正常模式下的每次转换结束时，温度寄存器中的温度数据（Temp）会自动与过热关断闭值寄存器中的过热关断阑值数据（Tos）以及滞后寄存器中存放的滞后数据（Thyst）相 比较。过热关断阑值寄存器和滞后寄存器都是可读/写的，两者都是针对一个9位二进制数进行操作。为了与9位数据操作相匹配。温度寄存器只使用11位数据中的高9位进行比较。OS输出和比较操作的对应关系取决于配置位B1选择的OS工作模式和配置位B3和B4定义的用户定义的故障队列。在OS比较器模式中，OS输出的操作类似一个温度控制器。当Temp超过Tos时，OS输出有效；当Temp降至低于Thyst时，OS输出复位。读器件的寄存器或使器件进人关断模式都不会改变OS输出的状态。这时，OS输出可用来控制冷却风扇或温控开关。

　　在OS中断模式中，OS输出用来产生温度中断。器件上电时，OS输出在Temp超过Tos时首次激活，然后无限期保持有效状态，直至通过读取器件的寄存器来复位。一旦OS输出已在经Tos时被激活然后又被复位，它就只能在Temp降至低于Thyst时才能再次激活，然后无限期保持有效，直至通过一个寄存器的读操作被复位。OS中断操作以如下顺序不断执行：To。跳变、复位、Thyst跳变、复位、Tos跳变、复位、Thyst跳变、复位？？。器件进人关断模式也可复位OS输出。在比较器模式和中断模式2种情况下，只有碰到器件故障队列定义的一系列连续故障时，OS输出才能被激活。故障队列可编程，存放在配置寄存器的2个位（B3和B4）中。而且，通过设置配置寄存器位B2,OS输出还可选择是高电平还是低电平有效。图3所示是写过热关断阑值寄存器或滞后寄存器的时序。

　　2.3 LM75A的串行rC总线接口

　　在控制器或主控器的控制下，利用端口SCL和SDA,LM75A可以作为从器件连接到兼容二线串行接口的12C总线上。控制器必须提供SCL时钟信号，并通过SDA端读出器件的数据或将数据写人器件中。如果没有按12C总线的要求连接12C共用的上拉电阻，则必须在SCL和SDA端分别连接一个外部上拉电阻，阻值约为10 kfZ。同时，LM75A在12C总线的从地址的一部分由应用到器件地址引脚A2,A1和AO的逻辑来定义。这3个地址引脚连接到GND（逻辑0）或VCC（逻辑1）。它们代表了器件7位地址中的低3位。地址的高4位由LM75 A内部的硬连线预先设置为1001。同一总线上可连接8个器件而不会产生地址冲突。由于输人引脚SCL,SDA,A2一AO内部无偏置，因此在任何应用电路中它们都不能悬空。

　　3 LM75A的应用

　　图4 所示是LM75A与带有12C总线串行接口的典型应用硬件连接原理图。

　　4 结束语