TMP431/TMP432：高精度溫度傳感器的卓越之選

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，溫度監(jiān)測(cè)是一個(gè)至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。無論是工業(yè)控制器、服務(wù)器，還是LCD投影儀等設(shè)備，都需要精確的溫度傳感器來確保其穩(wěn)定運(yùn)行。德州儀器（TI）的TMP431和TMP432溫度傳感器，以其高精度、多功能等特點(diǎn)，成為了眾多工程師的首選。今天，我們就來深入了解一下這兩款傳感器。

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一、產(chǎn)品概述

TMP431和TMP432是帶有內(nèi)置本地溫度傳感器的遠(yuǎn)程溫度傳感器監(jiān)視器。TMP431采用VSSOP - 8封裝，TMP432采用VSSOP - 10封裝。它們具有±1°C的遠(yuǎn)程和本地溫度傳感器精度，還具備自動(dòng)β補(bǔ)償、η因子校正、可編程閾值限制等一系列強(qiáng)大功能。其適用范圍廣泛，涵蓋了LCD、DLP?、LCOS投影儀、服務(wù)器、工業(yè)控制器等眾多領(lǐng)域。

二、關(guān)鍵特性剖析

（一）高精度溫度測(cè)量

TMP43x系列傳感器的遠(yuǎn)程和本地溫度測(cè)量精度均可達(dá)±1°C，無需校準(zhǔn)。在不同的溫度范圍和供電電壓下，都能保持出色的測(cè)量精度。例如，在TA = 0°C至100°C，V+ = 3.3V的條件下，本地溫度傳感器的誤差僅為±0.25°C；遠(yuǎn)程溫度傳感器在特定條件下誤差也能控制在±0.25°C。這種高精度的測(cè)量能力，為設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供了可靠保障。

（二）自動(dòng)β補(bǔ)償

隨著處理器工藝的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的通過控制發(fā)射極電流來測(cè)量溫度的方法，在90 - nm及以下工藝時(shí)，測(cè)量誤差會(huì)逐漸增大。TMP43x通過控制集電極電流，自動(dòng)檢測(cè)并選擇合適的范圍，以適應(yīng)外部晶體管的β因子變化。它可以驅(qū)動(dòng)β因子低至0.1的PNP晶體管，有效解決了溫度測(cè)量誤差增大的問題。

（三）串聯(lián)電阻消除

在實(shí)際應(yīng)用中，印刷電路板（PCB）的走線電阻和遠(yuǎn)程線路長(zhǎng)度會(huì)導(dǎo)致串聯(lián)電阻的產(chǎn)生，從而引起溫度偏移。TMP43x能夠自動(dòng)消除高達(dá)1 - kΩ的串聯(lián)線路電阻（β校正禁用時(shí)）或300Ω（β校正啟用時(shí)），避免了溫度測(cè)量誤差。

（四）差分輸入電容耐受性

TMP43x能夠承受高達(dá)2200 pF的差分輸入電容，且溫度誤差變化極小。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們可以根據(jù)具體應(yīng)用選擇合適的電容值，同時(shí)配合內(nèi)置的65 - kHz濾波器，有效減少噪聲對(duì)溫度測(cè)量的影響。

（五）報(bào)警功能

TMP43x擁有THERM和ALERT/THERM2兩個(gè)專用報(bào)警引腳。THERM引腳提供不可軟件禁用的熱中斷，而ALERT引腳可作為早期預(yù)警中斷，可通過軟件禁用或屏蔽。這兩個(gè)引腳為系統(tǒng)的溫度監(jiān)測(cè)提供了雙重保障，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常并采取相應(yīng)措施。

三、寄存器配置與編程

TMP43x包含多個(gè)寄存器，用于存儲(chǔ)配置信息、溫度測(cè)量結(jié)果、溫度比較器的最大和最小限制以及狀態(tài)信息等。下面我們來詳細(xì)了解一些重要寄存器的功能。

（一）配置寄存器1

該寄存器用于設(shè)置溫度范圍、控制關(guān)機(jī)模式以及確定ALERT/THERM2引腳的功能。通過設(shè)置不同的位，可以實(shí)現(xiàn)不同的功能組合。例如，設(shè)置MASK位可以啟用或禁用ALERT引腳輸出；設(shè)置SD位可以控制傳感器的運(yùn)行或關(guān)機(jī)狀態(tài)；設(shè)置AL/TH位可以選擇ALERT引腳的工作模式。

（二）轉(zhuǎn)換速率寄存器

轉(zhuǎn)換速率寄存器可以控制溫度轉(zhuǎn)換的速率，從而平衡傳感器的功耗和溫度寄存器的更新速率。不同的轉(zhuǎn)換速率對(duì)應(yīng)著不同的平均靜態(tài)電流，工程師可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。

（三）連續(xù)報(bào)警寄存器

連續(xù)報(bào)警寄存器用于確定在測(cè)量通道上必須連續(xù)出現(xiàn)多少次超出限制的測(cè)量結(jié)果，才會(huì)激活A(yù)LERT或THERM信號(hào)。這個(gè)功能可以對(duì)報(bào)警信號(hào)進(jìn)行額外的過濾，減少誤報(bào)警的發(fā)生。

四、應(yīng)用設(shè)計(jì)要點(diǎn)

（一）基本連接

在使用TMP43x進(jìn)行遠(yuǎn)程溫度測(cè)量時(shí)，只需要在DXP和DXN引腳之間連接一個(gè)晶體管即可。如果不使用遠(yuǎn)程通道，將DXP引腳接地，僅測(cè)量本地溫度。同時(shí)，SDA、ALERT和THERM引腳（以及SCL引腳，如果由開漏輸出驅(qū)動(dòng)）需要上拉電阻，并且建議在V+和GND之間使用0.1 - μF的電源去耦電容進(jìn)行本地旁路。

（二）晶體管選擇

如果使用分立晶體管作為遠(yuǎn)程溫度傳感器，應(yīng)根據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)選擇晶體管：

1. 在最高感測(cè)溫度下，基極 - 發(fā)射極電壓 > 0.25V（μA）。
2. 在最低感測(cè)溫度下，基極 - 發(fā)射極電壓 < 0.95V（120μA）。
3. 基極電阻 < 100Ω。
4. 具有較小的hFE變化（例如50至150），以確保VBE特性的緊密控制。

基于這些標(biāo)準(zhǔn)，2N3904（NPN）或2N3906（PNP）是兩個(gè)推薦的小信號(hào)晶體管。

（三）布局設(shè)計(jì)

由于TMP43x的遠(yuǎn)程溫度傳感使用非常低的電流測(cè)量非常小的電壓，因此必須盡量減少IC輸入處的噪聲。在布局設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)遵循以下準(zhǔn)則：

1. 將TMP43x盡可能靠近遠(yuǎn)程結(jié)傳感器放置。
2. 將DXP和DXN走線相鄰布置，并使用接地保護(hù)走線屏蔽它們，避免受到相鄰信號(hào)的干擾。如果使用多層PCB，將這些走線埋在接地或VDD平面之間。
3. 盡量減少銅 - 焊料連接產(chǎn)生的額外熱電偶結(jié)。如果使用這些結(jié)，在DXP和DXN連接中使用相同數(shù)量和近似位置的銅 - 焊料連接，以消除熱電偶效應(yīng)。
4. 在V+和GND之間直接使用0.1 - μF的本地旁路電容。
5. 如果遠(yuǎn)程溫度傳感器與TMP43x之間的連接小于8英寸（20.32 cm），使用雙絞線連接；超過8英寸時(shí)，使用屏蔽雙絞線，并將屏蔽層盡可能靠近TMP43x接地，避免接地環(huán)路和60 - Hz干擾。
6. 徹底清潔并去除TMP43x引腳周圍的所有助焊劑殘留物，以避免因DXP或DXN與GND之間、DXP或DXN與V+之間的泄漏路徑而導(dǎo)致溫度偏移讀數(shù)。

五、總結(jié)

TMP431和TMP432溫度傳感器以其高精度、多功能、易于配置等優(yōu)點(diǎn)，為電子設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)提供了優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，我們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇傳感器的工作模式、寄存器配置，并注意布局設(shè)計(jì)等方面的細(xì)節(jié)，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。希望通過本文的介紹，能幫助各位工程師更好地了解和使用TMP431和TMP432傳感器，為我們的電子設(shè)計(jì)工作帶來更多便利。

各位工程師在使用TMP431/TMP432傳感器的過程中，有沒有遇到什么有趣的問題或者獨(dú)特的應(yīng)用案例呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流！