MLX90614-CN(MLX90614-CN).pdf

发布时间：2023-11-29 发布人：admin 分类：养殖资料大小：1.11M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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1 操作图

2 总体描述

总体描述 (续)

3 目录

4. 术语表

5. 最大额定值

6引脚定义和描述

7电学特性

7.1MLX90614Axx

7.2MLX90614Bxx, MLX90614Dxx

8详细描述

8.1模块图表

8.2信号处理原理

8.3模块描述

8.4SMBus 兼容两线协议

8.4.3.1.1读取数据 (取决于命令 – RAM 或EEPROM)

8.4.3.1.2写入数据 (只有 EEPROM)

8.5PWM

8.6PWM 和SMBus 之间的切换

8.7环境温度和物体温度的计算

8.8热动继电器

9特性

10性能图表

10.1MLX90614温度精度

10.2视场 (FOV)

11应用信息

11.1应用配置为SMBus的 MLX90614 温度计

11.2应用配置为SMBus的多个 MLX90614s

11.3PWM 输出模式

11.4热警告 / 恒温器

11.5高电源电压操作

12应用注释

15 FAQ

16封装信息

16.1 MLX90614XXA

16.2 MLX90614XCC

16.3 MLX90614XCF

16.4 MLX90614XCI

16.5 零件标记

17参考资料

18 不承诺

MLX90614 系列 TO-39 单个和双重视野红外温度计应用实例  高精度无接触测量  用于车用空调控制系统的温度舒适度传感器  用于住宅，商业和工业建筑的空调温度感应元件  挡风玻璃防雾应用  汽车视野死角检测  工业移动元件温度控制  打印机、复印机温度控制  家电温度控制  卫生保健  家畜监控  移动物体探测  多区域温度控制 – 两线通信可支持多达 100 个传感器  热动继电器 / 警报  体温测量特性和优点  体积小，成本低  易集成  宽温度范围内的出厂校准设置：物体温度范围-70…+380 ˚C  Ta 和 To 由 0 到+50°C 温度范围内，精度可达传感器温度范围-40…+125 ˚C 到 0.5°C  (医用) 高精度校准  测量辨析度可达 0.02°C  单个和双重视野版本  兼容 SMBus 数字接口  客户定制的 PWM 连续读数输出  3V 和 5V 电源电压  电源电压可从 8…16V 调节  节能工作模式  适用于不同应用领域的多种封装方式和测量方式  车用级别标准订购信息器件编号 MLX90614 (1) 电源电压/ 精确度 A - 5V B - 3V C - 预留 D - 3V 医疗应用精度实例: MLX90614ESF-BAA 温度代码 E (-40C to 85C) K (-40C to 125C) 封装代码 SF (TO-39) (2) 热电堆数目： A – 单感应区域 B – 双感应区域 C –温度梯度补偿* * : 见页面 2 - 选择码 - X X X (1) (2) (3) (3) 封装选择： A – 标准封装 B – 预留 C – 35° FOV F – 10° FOV G – 预留 H – 预留 I – 3° FOV 1 操作图 3901090614 Rev 005 1 / 48 数据表 30/03/2009

MLX90614 系列 TO-39 单个和双重视野红外温度计 2 总体描述 MLX90614 是一款红外非接触温度计。TO-39 金属封装里同时集成了红外感应热电堆探测器芯片和信号处理专用集成芯片。由于集成了低噪声放大器、17 位模数转换器和强大的数字信号处理单元，使得高精度和高分辨度的温度计得以实现。温度计具备出厂校准化，有数字 PWM 和 SMBus（系统管理总线）输出模式。作为标准，配置为 10 位的 PWM 输出格式用于连续传送温度范围为-20…120 ˚C 的物体温度，其分辨率为 0.14 ˚C。 POR 默认模式是 SMBus 输出格式。 MLX90614Axx: Vdd=4.5...5.5V J1 1 SCL Vz SCL MLX90614 U1 PWM SDA 2 SDA Vdd 4Vss C1 Vdd 3 GND 0.1uF CON1 C1 value and type may differ in different applications for optimum EMC MLX90614 connection to SMBus 图 1 典型应用电路图总体描述 (续) MLX90614 集成了由迈来芯开发和生产的两款芯片：  红外热电堆传感器 MLX81101  信号处理专用集成芯片 MLX90302，专门用于处理红外传感器输出信号。器件为工业标准 TO-39 封装。由于集成了低噪声放大器、17 位模数转换器和强大的数字信号处理芯片 MLX90302，使得高精度和高分辨度的温度计得以实现。计算所得物体温度和环境温度存储在 MLX90302 的 RAM 单元，温度分辨率为 0.01 ˚C，并可通过两线 SMBus 兼容协议接口 (0.02°C 分辨率)或是 10 位 PWM (脉宽调制) 输出模式输出。 MLX90614 出厂校准的温度范围为：环境温度 -40…125 ˚C，物体温度 -70…382.2 ˚C。传感器测量的温度为视场里所有物体温度的平均值。MLX90614 室温下的标准精度为±0.5ºC。医疗应用版本的传感器可在人体温度范围内达到±0.1ºC 的精度。在应用设计中需要注意上述精度是当传感器在热平衡和等温条件下才能保证和达到的。(传感器封装里没有温差) 封装内部的温差会影响温度计测量的精度，如下因素会造成温差：传感器背部的热电子，传感器背部或旁边的加热器/冷却器，或当热/冷物体靠近传感器，不仅会加热传感元件，而且会加热温度计封装。该效应对小视场（FOV）器件，如-XXC和-XXF会更加明显，因为传感器接收到被测物体能量削减了。因此，迈来芯引入MLX90614 –XCX版本，在该版本里，热梯度是通过内部测量的，进而用所测温度去补偿该梯度。应用该方式， MLX90614 –XCX版本对热梯度有低的灵敏度，但是并未完全消除该效应，所以需要尽可能避免使用造成热梯度的操作或是将传感器和该环境隔离。作为标准， MLX90614 将物体发射率校准为 1。但用户可在无需黑体的情况下，简易地将发射率在 0.1…1.0 之间改变。10-位 PWM 输出模式是连续输出所测物体温度的标准配置，测量物体的温度范围为-20…120 ˚C，分辨率为 0.14 ˚C。 PWM 格式可以通过改变 2 个 EEPROM 单元的内容来简易地定制为客户所需的范围，这对器件的出厂校准并无影响。 PWM 引脚也可配置为热动继电器模式， (输入为 To) 进而构造简单且经济的恒温器或是温度（冻结/沸腾）警报装置。温度阈值是用户编程的。在 SMBus 系统中该特性可以作为进程中断以便读取总线上的从动器件并确定其精确的状态。温度计有两个电源电压：5V 或是 3V (电池作为电源) 。5V 电源电压可通过使用少量片外元件调节到更高的电源电压。 (例如 8…16V) (具体请参考 “应用信息” 部分) 用以阻碍可见光和近红外光辐射的光学滤波器（可传播长波）集成在封装内提供对环境和日光的免疫。滤波器的波长通带为 5.5 到 14µm。 3901090614 Rev 005 数据表 30/03/2009 2 / 48

MLX90614 系列 TO-39 单个和双重视野红外温度计 3 目录 1 操作图 .............................................................................................................................................................................................................. 1 2 总体描述 .......................................................................................................................................................................................................... 2 总体描述 (续) ...................................................................................................................................................................................................... 2 3 目录................................................................................................................................................................................................................. 3 4. 术语表 ............................................................................................................................................................................................................. 5 5. 最大额定值...................................................................................................................................................................................................... 5 6 引脚定义和描述................................................................................................................................................................................................ 6 7 电学特性........................................................................................................................................................................................................... 7 7.1MLX90614Axx........................................................................................................................................................................................... 7 7.2MLX90614Bxx, MLX90614Dxx ................................................................................................................................................................. 9 8 详细描述......................................................................................................................................................................................................... 11 8.1 模块图表 ................................................................................................................................................................................................. 11 8.2 信号处理原理.......................................................................................................................................................................................... 11 8.3 模块描述 ................................................................................................................................................................................................. 12 8.3.1 放大器 ............................................................................................................................................................................................. 12 8.3.2 电源稳压器和上电复位（ POR） .................................................................................................................................................... 12 8.3.3EEPROM ......................................................................................................................................................................................... 12 8.3.4RAM................................................................................................................................................................................................. 15 8.4SMBus 兼容两线协议 .............................................................................................................................................................................. 15 8.4.1 功能描述.......................................................................................................................................................................................... 15 8.4.2 与标准SMBus规范的区别（参考资料[1]）...................................................................................................................................... 15 8.4.3 详细描述.......................................................................................................................................................................................... 16 8.4.4SMBus的AC特性 ............................................................................................................................................................................. 18 8.4.2 位传送 ............................................................................................................................................................................................. 19 8.4.3 命令................................................................................................................................................................................................. 19 8.4.5 睡眠模式.......................................................................................................................................................................................... 20 8.5PWM........................................................................................................................................................................................................ 21 8.5.1 单个 PWM 格式............................................................................................................................................................................... 22 8.5.2 扩展 PWM 格式............................................................................................................................................................................... 23 8.5.3 定制 PWM的温度输出范围.............................................................................................................................................................. 24 8.6PWM 和SMBus 之间的切换 .................................................................................................................................................................... 25 8.6.1PWM 使能........................................................................................................................................................................................ 25 8.6.2 请求状态.......................................................................................................................................................................................... 25 8.6.3PWM 未使能 .................................................................................................................................................................................... 25 8.7 环境温度和物体温度的计算 .................................................................................................................................................................... 26 8.7.1 环境温度 Ta .................................................................................................................................................................................... 26 8.7.2 物体温度 To ................................................................................................................................................................................... 26 8.7.3 计算流程.......................................................................................................................................................................................... 26 8.8 热动继电器.............................................................................................................................................................................................. 29 9 特性................................................................................................................................................................................................................ 30 10 性能图表....................................................................................................................................................................................................... 31 10.1MLX90614 温度精度.............................................................................................................................................................................. 31 10.2 视场 (FOV)............................................................................................................................................................................................ 33 11 应用信息....................................................................................................................................................................................................... 36 11.1 应用配置为SMBus的 MLX90614 温度计 .............................................................................................................................................. 36 11.2 应用配置为SMBus的多个 MLX90614s................................................................................................................................................. 36 11.3PWM 输出模式 ...................................................................................................................................................................................... 37 11.4 热警告 / 恒温器..................................................................................................................................................................................... 37 11.5 高电源电压操作 .................................................................................................................................................................................... 38 12 应用注释....................................................................................................................................................................................................... 39 15 FAQ ............................................................................................................................................................................................................. 42 16 封装信息....................................................................................................................................................................................................... 44 16.1 MLX90614XXA..................................................................................................................................................................................... 44 16.2 MLX90614XCC .................................................................................................................................................................................... 44 16.3 MLX90614XCF..................................................................................................................................................................................... 45 16.4 MLX90614XCI...................................................................................................................................................................................... 46 16.5 零件标记............................................................................................................................................................................................... 46 17 参考资料....................................................................................................................................................................................................... 47 3901090614 Rev 005 数据表 30/03/2009 3 / 48

MLX90614 系列 TO-39 单个和双重视野红外温度计 18 不承诺 .......................................................................................................................................................................................................... 47 3901090614 Rev 005 4 / 48 数据表 30/03/2009

4. 术语表 MLX90614 系列 TO-39 单个和双重视野红外温度计 PTAT PTC POR HFO DSP FIR IIR IR PWM DC FOV SDA,SCL Ta To ESD EMC ASSP TBD 注: MLX90614xxx 有时也称为 “模块”。与传感器绝对温度成比例 (封装温度) 正温度系数传感器 (封装温度) 上电复位高频振荡器 (RC 类型) 数字信号处理有限脉冲响应。数字滤波器无限脉冲响应。数字滤波器红外脉冲宽度调制占空比 (PWM) ；直流 (对稳定状态) 视场串行数据，串行时钟 – SMBus 兼容的通信引脚芯片测量的环境温度 – (封装温度) 物体温度，由红外传感器“感应”的静电放电电磁兼容性专用标准产品未定义 MLX90614ESF-Axx 7V 5.5 V MLX90614ESF-Bxx MLX90614ESF-Dxx -40…+85C -40…+125C MLX90614KSF-Axx 7V 5.5V -40…+125°C -40…+125°C 5V 3.6V 0.4 V 2kV 2 mA 25 mA 25 mA 25 mA 25 mA 5. 最大额定值参数电源电压， VDD (过压) 电源电压， VDD (工作) 反向电压工作温度范围， TA 储藏温度范围， TS ESD 灵敏度 (AEC Q100 002) DC 电流 SCL / Vz (Vz 模式) DC 反向电流， SDA / PWM 引脚 DC 源电流， SDA / PWM 引脚 DC 箝位电流， SDA / PWM 引脚 DC 箝位电流， SCL 引脚超过最大额定值使用可能会造成器件永久性损坏。在最大额定值条件下使用可能会影响器件的可靠性。表 1: MLX90614 绝对最大额定值 3901090614 Rev 005 5 / 48 数据表 30/03/2009

MLX90614 系列 TO-39 单个和双重视野红外温度计 6 引脚定义和描述 2 - PWM / SDA 1 - SCL / Vz 3 - VDD 4 - VSS 顶视图图 2: 引脚描述引脚名 VSS 功能地。金属罐也连接到该引脚上。两线通信协议的串行时钟信号。该引脚上的 5.7V 齐纳二极管用于连接外部双极晶体管以实现对器件高电源电压 8 …16V 的应用。 SCL / Vz PWM / SDA 数字信号输入 / 输出。正常模式下该引脚以脉宽调制方式输出测量的物体温度。 VDD SMBus 兼容模式下自动配置为开漏 NMOS。外部电源电压。表 2: MLX90614 引脚描述注: 对于 +12V (+8…+16V) 电源电压工作方式参考应用信息部分。由于 EMC 和等温条件的原因，强烈建议除 Vss 引脚外不允许其它任何电学连接到外部金属封装。由于 SCL / Vz 和 PWM / SDA 引脚工作在两线接口模式下，输入斯密特触发器是自动使能的。 3901090614 Rev 005 6 / 48 数据表 30/03/2009

MLX90614 系列 TO-39 单个和双重视野红外温度计 7 电学特性 7.1MLX90614Axx 所有参数是在 TA = 25 ˚C, VDD =5V 测试条件下给出的 (除非另有说明) 测试条件最小值典型值最大值单位 PWM 周期稳定性 dPWMT 全电源电压工作范围内的内部振荡器出厂校准输出高电位输出低电位输出驱动电流输出反向电流 PWMHI I PWMLO I IdrivePWM IsinkPWM source = 2 mA sink = 2 mA Vout,H = VDD - 0.8V Vout,L = 0.8V VDD-0.2 +4 % VSS+0.2 V V mA mA 3901090614 Rev 005 7 / 48 数据表 30/03/2009 符号 VDD IDD IDDpr Vz Vz(Ta) POR_up POR_down POR_hys TPOR Tvalid 参数外部电源电源电流电源电流 (编程) 齐纳电压齐纳电压 POR 电位 V POR 电位 V POR 迟滞 V VDD 上升时间 (10% 到 90% 的规定电源电压) 有效输出 (结果存在 RAM) PWM 分辨率 PWM 输出周期电源无负载无负载，擦除/写入 EEPROM 操作 Iz = 75…1000uA (Ta=室温) Iz = 70…1000uA, 整个温度范围上电复位上电 (全温度范围) 断电 (全温度范围) 全温度范围确保 POR 信号 POR 之后脉冲宽度调制1 PWMres PWMT,def 出厂默认，内部振荡器为出厂校数据带准的 V mA mA V V V V V ms s bit ms 4.5 5.5 5.15 1.4 1.3 0.08 -4 5.5 2 2.5 5.9 5 1 1.5 5.7 5.75 6.24 1.75 1.95 1.9 1.15 20 1.7 0.1 0.15 10 1.024 7 13.5

MLX90614 系列 TO-39 单个和双重视野红外温度计参数符号测试条件最小值典型值最大值单位输入高电平输入低电平 VIH (Ta, V) VIL (Ta, V) SMBus兼容两线接口2 全温度和电压范围全温度和电压范围输出高电平 VOL SDA 引脚为开漏式，全温度和电压范围，Isink = 2mA SCL 漏电流 SDA 漏电流 SCL 电容 SDA 电容从器件地址唤醒请求 SMBus 请求超时，低超时，高确认建立时间确认保持时间确认建立时间确认保持时间数据容纳擦除/写入周期擦除/写入周期擦除时间写入时间 ISCL, leak ISDA, leak VSCL=4V, Ta=+85°C VSDA=4V, Ta=+85°C CSCL CSDA SA twake tREQ Timeout,L Timeout,H Tsuac(MD) Thdac(MD) Tsuac(SD) Thdac(SD) Terase Twrite 出厂默认值 SDA 低 SCL 低 SCL 低 SCL 高 8-th SCL 下降沿，主控器 9-th SCL 下降沿，主控器 8-th SCL 下降沿，从动器 9-th SCL 下降沿，从动器 EEPROM Ta = +85°C Ta = +25°C Ta = +125°C VDD-0.1 33 1.44 27 45 0.5 1.5 2.5 1.5 10 100,000 10,000 5A 5 5 0.6 0.2 30 0.3 10 10 33 55 1.5 2.5 V V V uA uA pF pF hex ms ms ms us us us us us years Times Times ms ms 注：所有通信和刷新率的时序是在给定校准化的HFO 频率下，会随频率的变化而变化。 1. 所有PWM 时序规范是对单个PWM 输出有效的。 (MLX90614xAx 出厂默认模式) 对于扩展PWM 输出 (MLX90614xBx 出厂默认模式) 每个周期是单个时序的两倍。 (参考 PWM 详细描述部分) 推荐使用大电容负载实现低的PWM 频率。热动继电器 (配置) 和PWM 有相同的 DC 规范并可被置为推挽式，或NMOS 开漏式输出。PWM 是自由运行模式，出厂默认的上电后的模式为SMBus，详细请参考 7.6， “PWM 和SMBus 通信模式之间切换” 章节。 2. 对于 12V 的SMBus 兼容接口应用参考应用信息部分。SMBus 兼容接口会在SMBus 详细描述部分介绍。总线上最多可接 127 个 MLX90614xxx 器件。多的器件需要大的上拉电流，快速的总线数据传输率，并增加了总线上的电抗负载。 MLX90614xxx 始终为总线上的从动器件。MLX90614xxx 可以工作在低功耗和高功耗的SMBus 通信模式下。如无特殊说明，所有电压都是相对于Vss 的。 (地) 5V 电源电压器件没有省电模式。 (MLX90614Axx) 3901090614 Rev 005 8 / 48 数据表 30/03/2009

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