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DS-TRS-5.5-1120 是一款數字式輸出差分紅外熱電堆傳感器，包含MEMS熱電堆傳感器芯片、NTC熱敏電阻以及專業的信號調理ASIC芯片。其中ASIC芯片搭載24位 Sigma-Delta 高精度ADC、OTP存儲器以及接口電路。
SMT工藝，尺寸小
MEMS熱電堆技術
高響應率，快速響應時間
5.5μm長通濾光窗口
NTC補償
I2C通訊協議
應用廣泛
智能可穿戴設備
智能手機
工業溫度監測
非接觸表面人體測溫
智能溫度感應與控制
表1. 絕對最大額定值
參數 | 符號 | 最小值 | 典型值 | 最大值 | 單位 | 備注 |
電源電壓 | VDD | -0.3 | 6.5 | V | ||
數字輸出電壓 | -0.3 | VDDIO+0.3 | V | |||
ESD防護 | 4 | kV | HBM | |||
存儲溫度 | -40 | 125 | ℃ |
表2. 傳感器性能參數表
參數 | 符號 | 最小值 | 標準值 | 最大值 | 單位 | 備注 |
器件尺寸 | 4720 * 2760 * 2050 | μm2 | ||||
敏感區域 | 700 * 700 | μm2 | ||||
視場角 | 84 | ° | ||||
熱敏電阻阻值 | 100 ± 2% | kΩ (25℃) | ||||
熱敏電阻Beta值 | 3950 ± 1% | K(25℃/50℃) | ||||
工作溫度 | -20 ~ 100 | ℃ | ||||
電源電壓 | 1.8 ~ 5.5 | V | ||||
電源電流(25℃) 采集期間 | IDD_pgaoff | 900 | μA | PGA off (Gain<=2) | ||
| IDD_pgaoff | 1500 | μA | PGA on (Gain>=4) | |||
待機電流(25℃) | 100 | nA | ||||
ADC分辨率 | 24 | Bit | 熱電堆傳感器 | |||
| 16 | Bit | 溫度（NTC） |
表 3. NTC 的 RT 表
T(℃) | Rnom(kΩ) | T(℃) | Rnom(kΩ) | T(℃) | Rnom(kΩ) | T(℃) | Rnom(kΩ) | T(℃) | Rnom(kΩ) |
-40 | 3324.301 | -11 | 605.410 | 18 | 137.909 | 47 | 40.125 | 76 | 14.066 |
-39 | 3119.086 | -10 | 573.605 | 19 | 131.589 | 48 | 38.608 | 77 | 13.602 |
-38 | 2927.677 | -9 | 544.152 | 20 | 125.601 | 49 | 37.158 | 78 | 13.155 |
-37 | 2749.070 | -8 | 516.307 | 21 | 119.925 | 50 | 35.770 | 79 | 12.725 |
-36 | 2582.337 | -7 | 489.977 | 22 | 114.544 | 51 | 34.428 | 80 | 12.311 |
-35 | 2426.625 | -6 | 465.075 | 23 | 109.439 | 52 | 33.142 | 81 | 11.913 |
-34 | 2281.145 | -5 | 441.516 | 24 | 104.596 | 53 | 31.911 | 82 | 11.529 |
-33 | 2145.170 | -4 | 419.226 | 25 | 100.000 | 54 | 30.732 | 83 | 11.159 |
-32 | 2018.027 | -3 | 398.131 | 26 | 95.637 | 55 | 29.602 | 84 | 10.803 |
-31 | 1899.096 | -2 | 378.162 | 27 | 91.510 | 56 | 28.520 | 85 | 10.459 |
-30 | 1787.802 | -1 | 359.257 | 28 | 87.587 | 57 | 27.482 | 86 | 10.120 |
-29 | 1683.674 | 0 | 341.355 | 29 | 83.856 | 58 | 26.487 | 87 | 9.794 |
-28 | 1586.152 | 1 | 323.531 | 30 | 80.308 | 59 | 25.533 | 88 | 9.479 |
-27 | 1494.782 | 2 | 306.762 | 31 | 76.931 | 60 | 24.618 | 89 | 9.175 |
-26 | 1409.145 | 3 | 290.980 | 32 | 73.717 | 61 | 23.740 | 90 | 8.882 |
-25 | 1328.852 | 4 | 276.120 | 33 | 70.657 | 62 | 22.897 | 91 | 8.600 |
-24 | 1253.542 | 5 | 262.122 | 34 | 67.742 | 63 | 22.089 | 92 | 8.327 |
-23 | 1182.879 | 6 | 248.932 | 35 | 64.966 | 64 | 21.313 | 93 | 8.064 |
-22 | 1116.555 | 7 | 236.496 | 36 | 62.320 | 65 | 20.568 | 94 | 7.811 |
-21 | 1054.280 | 8 | 224.768 | 37 | 59.798 | 66 | 19.852 | 95 | 7.566 |
-20 | 995.786 | 9 | 213.702 | 38 | 57.393 | 67 | 19.165 | 96 | 7.330 |
-19 | 941.187 | 10 | 203.257 | 39 | 55.099 | 68 | 18.505 | 97 | 7.102 |
-18 | 889.832 | 11 | 193.394 | 40 | 52.911 | 69 | 17.871 | 98 | 6.882 |
-17 | 841.514 | 12 | 184.078 | 41 | 50.823 | 70 | 17.261 | 99 | 6.669 |
-16 | 796.039 | 13 | 175.273 | 42 | 48.829 | 71 | 16.675 | 100 | 6.464 |
-15 | 753.227 | 14 | 166.950 | 43 | 46.926 | 72 | 16.112 | 101 | 6.266 |
-14 | 712.910 | 15 | 159.078 | 44 | 45.108 | 73 | 15.570 | 102 | 6.074 |
-13 | 674.931 | 16 | 151.631 | 45 | 43.371 | 74 | 15.049 | 103 | 5.889 |
-12 | 639.143 | 17 | 144.583 | 46 | 41.712 | 75 | 14.548 | 104 | 5.711 |
測試條件：25℃ 100 kΩ，B25/50 = 3950K ±1%
表4.通用寄存器
地址 | 描述 | R/W | Bit7 | Bit6 | Bit5 | Bit4 | Bit3 | Bit2 | Bit1 | Bit0 | 默認 |
0x00 | SPI_Ctrl | RW | SDO_Active | Softreset | Softreset | SDO_Active | 0x00 | ||||
0x01 | Part_ID | R | PartID<7:0> | 0x00 | |||||||
0x02 | Status | R | Error_code<3:0> | 1’b0 | DRDY | 0x00 | |||||
0x06 | Data_ Thermopile | R | Data_P<23:16> | 0x00 | |||||||
0x07 | R | Data_P<15:8> | 0x00 | ||||||||
0x08 | R | Data_P<7:0> | 0x00 | ||||||||
0x09 | Data_Temp | R | Data_T<15:8> | 0x00 | |||||||
0x0A | Data_Temp | R | Data_T<7:0> | 0x00 | |||||||
0x30 | CMD | RW | Sleep_time<3:0> | Sco | Measurement_ctrl<2:0> | 0x00 | |||||
0x6C | OTP_CMD | RW | Blow_start<6:0> | margin | 0x00 | ||||||
Reg0x00
SDO_Active：1：4線SPI， 0：3線SPI
Soft_reset：1：復位所有的寄存器（“margin”除外），復位完成后此位自動恢復為0。
Reg0x01
PartID：OTP編程的8位Part ID，對應于OTP寄存器Reg0xA4。從地址0x01只讀。
Reg0x02
DRDY：1，表示一次數據采集完成，可以讀取采集數據。
Error_code：診斷功能啟用時，這些位存儲錯誤信息。
Reg0x06-Reg0x08
Data_Thermopile：24位熱電堆傳感器原始數據：Data_P<23:16>=0x06<7:0>，Data_P<15:8>=0x07<7:0>，Data_P<7:0>=0x08<7:0>。
Reg0x09-Reg0x0A
Data_Temp：16位NTC原始數據：Data_T<15:8> = 0x09<7:0>，Data_T<7:0> = 0x0A<7:0>。
Reg0x30
Sleep_time<3:0>：0000：0ms，0001：62.5ms，0010：125ms …… 1111：1s，僅在休眠模式工作期間有效。
Measurement_control<1:0>：000b，表示單次溫度信號采集。 001b，表示單次傳感器信號采集。010b，表示組合采集模式（一次溫度信號采集后立即進行一次傳感器信號采集）。011b：表示休眠工作模式（定期進行一次組合采集模式，間隔由“sleep_time“決定。100b：OTP編程模式，在對OTP庫進行編程時進入此模式。
Sco：1，表示采集開始，采集結束后自動恢復為0（休眠模式工作期間除外）。
Reg0x6C
Blow_start <6：0>：向該位寫入0110101b開始燒寫OTP。整個OTP庫將自動編程為存儲在相應OTP寄存器中的內容。 OTP庫只能編程一次。
Margin：在軟復位期間OTP重新加載時，提供關鍵讀取條件以濾除“weak programmed”位。 建議在工廠進行OTP編程后設置該位，以檢查OTP庫是否已正常編程。
表5.OTP寄存器
地址 | 描述 | R/W | Bit7 | Bit6 | Bit5 | Bit4 | Bit3 | Bit2 | Bit1 | Bit0 | 默認 |
0xA4 | Part_ID | RW | Part ID<7:0> | OTP | |||||||
0xA5 | Sys_config | RW | DAC_on | P_T_ration <1:0> | Vout_sel | Regulator_sel | Unipolar | Raw_data_on | Diag_on | OTP | |
0xA6 | P_config | RW | 1’b0 | Input_ swap | Gain_P<2:0> | OSR_P<2:0> | OTP | ||||
0xA7 | T_config_1 | RW | Temp_sel<1:0> | Gain_T<2:0> | OSR_P<2:0> | OTP | |||||
0xA8 | T_config_2 | RW | 4b0000 | T_offset_trim<3:0> | OTP | ||||||
0xA9 | DAC_limit | RW | DAC_limit_h<3:0> | DAC_limit_l<3:0> | OTP | ||||||
0xAA | Cal_OTP_1 | RW | Cal_coff_1<7:0> | OTP | |||||||
… | … | RW | … | OTP | |||||||
0xBB | Cal_OTP_18 | RW | Cal_coff_19<7:0> | OTP | |||||||
0xBC | Redundancy | RW | Redundancy<7:0> | OTP | |||||||
Reg0xA4
PartID：OTP編程的8位Part ID，也可以從地址0x01讀取。
Reg0xA5
Vout_sel：設置DAC輸出為軌到軌，即與VDD引腳上的電壓一致。1：設置DAC輸出為固定電壓輸出，輸出范圍為 0-1.5 * VEXT。
Regulator_sel：0：將VEXT電壓設置為1.8V。1：將VEXT電壓設置為3.6V。
Unipolar：0：雙極性格式的ADC輸出。1：單極性格式的ADC輸出。（僅在“ raw_data_on” = 1時生效）。
Diag_on：1，啟用診斷功能。
Reg0xA6
Input Swap：在ADC內部交換輸入。
Gain_P：設置傳感器信號采集通道的增益。000：增益 = 1，001：增益 = 2，010：增益 = 4，011：增益 = 8，100：增益 = 16，101：增益 = 32，110：增益 = 64，111：增益 = 128。
OSR_P：設置傳感器信號采集通道的過采樣率。000：1024X，001：2048X，010：4096X，011：8192X，100：256X，101：512X，110：16384X，111：32768X。Reg0xA7
Temp_sel：設置為10b（外部溫度傳感器）。
Gain_T:設置溫度采集通道的增益。 000：增益 = 1，001：增益 = 2，010：增益 = 4，011：增益 = 8，100：增益 = 16，101：增益 = 32，110：增益 = 64，111：增益 = 128。
OSR_T：設置溫度采集通道的過采樣率。000：1024X，001：2048X，010：4096X，011：8192X，100：256X，101：512X，110：16384X，111：32768X。
Reg0xA8
T_offset_trim：設置外部溫度采集的偏移電壓為0V到VEXT（設置為0x08）。
Reg0xAA- Reg0xBB
Cal_coff：用于傳感器校準的系數（將0xAB設置為0x04，將0xB3設置為0x08）。
Reg0xBC
Redundancy：表示指針，使指向的OTP位按編程方式運行，即便編程失敗。 這是一種提高OTP燒寫效果的方法。
S-TRS-5.5D提供用于串行通信的I2C通訊協議。 通訊協議的選擇是基于CSB狀態。
I2C總線使用SCL和SDA作為信號線，兩條線都通過上拉電阻從外部連接到VDDIO，以便在總線空閑時，保持為高電平。S-TRS-5.5D的I2C器件地址如下表所示。7位器件地址的LSB位由SDO引腳確定。如果SDO連接到VDDIO，則7位I2C地址為“ 1101101”。 如果SDO連接到GND，則7位I2C地址為“ 1101100”。
表6. I2C器件地址
| Bit7 | Bit6 | Bit5 | Bit4 | Bit3 | Bit2 | Bit1 | W/R |
| 1 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | SDO/ADDR | 0/1 |
表7. I2C通訊引腳的電性特性
| 符號 | 參數 | 條件 | 最小值 | 最大值 | 單位 |
| fscl | 時鐘頻率 | 400 | kHz | ||
| tscl_l | SCL低脈沖 | 1.3 | μs | ||
| tscl_h | SCL高脈沖 | 0.6 | μs | ||
| Tsda_setup | SDA建立時間 | 0.1 | μs | ||
| Tsda_hold | SDA保持時間 | 0.0 | μs | ||
| tsusta | 每次開始時的建立時間 | 0.6 | μs | ||
| thdsta | 開始條件保持時間 | 0.6 | μs | ||
| tsusto | 停止條件建立時間 | 0.6 | μs | ||
| tbuf | 兩次通訊之間的間隔時間 | 1.3 | μs |
圖1. I2C時序圖
I2C通訊協議有著特殊的總線信號條件。開始(S)條件、終止(P)條件以及二進制數據條件如下圖所示。
當SCL 處于高電平同時SDA 處于下降沿，標志I2C數據通訊開始。I2C主設備依次發送從設備的地址（7 位），隨后方向控制位R/W選擇讀/寫操作。當從設備識別到這個地址后，產生一個應答信號，并在第九個SCL(ACK) 周期將SDA 拉低。
SCL 處于高電平，SDA 處于上升沿，標志I2C 數據通信結束。當SCL 為高時SDA傳輸的數據必須保持穩定。只有當SCL 為低時SDA 傳輸的值才可以改變。
圖2. I2C通訊協議
圖3. 通用應用電路
| ||
頂視圖 | 側視圖 | 底視圖 |
圖4. 輪廓尺寸
表8. 引腳定義
序號 | 符號 | 定義 |
1 | VDD | 核心芯片供電 |
2/3 | GND | GROUND |
4 | SCL | 串行時鐘輸入 |
5 | ADDR | I2C模式地址選擇 |
6 | SDA | 串行數據輸入/輸出 |
|
|
推薦焊盤設計 | 推薦鋼網設計 |
圖5. 推薦焊盤與鋼網設計（單位：mm）
圖6. 推薦無鉛焊錫回流溫度曲線分布圖
表9. 推薦無鉛焊錫回流溫度曲線分布參數表
曲線特征 | 無鉛 | |
平均升溫速率（TSMAX 到 TP） | 最大3℃/s | |
預熱 | 最低溫度 （TSMIN） | 150℃ |
最高溫度 （TSMAX） | 200℃ | |
時間（TSMIN 到 TSMAX）（tS） | 60-180 s | |
達到溫度以上時間 | 溫度 （TL） | 217℃ |
時間 （tL） | 60-150 s | |
峰值溫度（TP） | 260℃ | |
峰值溫度附近5℃以內的時間 | 20-40 s | |
平均降溫速率（TP 到 TSMAX） | 最大6℃/s | |
從25℃到峰值溫度的時間 | 最長8 min | |
圖7. 載帶規格
表10. 載帶規格參數 （單位：mm）
符號 | 尺寸 | 符號 | 尺寸 |
D0 | 1.50 ± 0.10 | W | 12.0 ± 0.30 |
D1 | 1.50 ± 0.10 | E | 1.75 ± 0.10 |
A0 | 4.06 ± 0.10 | F | 5.50 ± 0.10 |
B0 | 5.02 ± 0.10 | P0 | 4.00 ± 0.10 |
K0 | 2.30 ± 0.10 | P1 | 8.00 ± 0.10 |
T | 0.30 ± 0.05 | P2 | 2.00 ± 0.10 |
注意：（1）載帶與卷筒遵照 EIA-481 標準。（2）標簽貼在外包裝，內部僅含卷筒。
|
|
|
圖8. 卷盤規格
表11. 卷盤規格參數
符號 | 尺寸 | 單位 |
SPEC | 13 | inch |
C1±1.0 | Φ330 | mm |
A±0.2 | 2.6 | mm |
B±0.2 | 10.8 | mm |
T±0.2 | 2.0 | mm |
可用卷筒尺寸 | 載帶寬度：12 | mm |
D±0.5：Φ100 | mm | |
H+1：12.5 | mm |
|
|
圖9. 包裝規格
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1．為了減少傳感器引腳之間的熱干擾，在制作PCB時，應將傳感器引腳之間進行熱隔離。
2．由于傳感器的輸出電壓信號為μV量級，對電路（運放、ADC等）噪聲要求比較高，建議使用專業的MCU來進行測溫運算。
3．超過絕對最大額定值的壓力和靜電放電可能會損壞傳感器，請采取適當的處理預防措施。不要讓傳感器接觸腐蝕性清潔劑，光窗可以用酒精和棉簽擦凈。手工焊接/波峰焊接可在280℃的最高溫度下進行，焊接時間需要小于10s，避免傳感器頂部過熱，不推薦使用回流焊。外殼體與液體焊料之間的最小距離應為0.6mm 。
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