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适合手持设备的单芯片无源IR温度传感器

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德州仪器 (TI) 近日宣布推出业界首款单芯片无源红外线 (IR) MEMS 温度传感器,为便携式消费类电子产品实现非接触温度测量功能。该 TMP006 数字温度传感器可帮助智能电话、平板电脑以及笔记本电脑等移动设备制造商使用 IR 技术准确测量设备外壳温度。与此同时,其尺寸比现有的解决方案小95%,功耗比同类产品低90%

 

                             

手持设备是传感器应用最广的地方,现有的IR热电堆传感器尺寸大,成本高,不适合便携式电子产品的需求。要实现设备外壳温度测量,理想的解决方案是在外壳最热的位置-外壳内侧放置一个温度传感器,再与PCB板上的CPU连接,但这样做的问题是,装配困难且成本高,可靠性降低了,维护困难。而目前一般的设计就是将温度传感器安装在PCB板上CPU的旁边或依靠CPU内部的温度传感器,这样做的问题是,测量的温度不够准确,不能兼顾系统外的环境条件,需要更大的安全范围,性能降低。

TI的单芯片IR传感器TMP006则采用了这样的结构:它在一个芯片上集成了一颗IR温度传感器和一颗普通的温度传感器。IR温度传感器负责测量外壳温度,普通传感器负责测量PCB板温度,这样就解决了上述的各种问题,方便生产制造,从而可以支持很多全新的应用。手机、笔记本电脑、平板电脑等手持设备安装了这样的传感器以后,就可实时监测外壳及周围空间环境的温度,一旦过热,就会发信号到处理器作相应的调整,通过降频等手段降低系统温度,保护设备。

TMP006 尺寸为 1.6mm x 1.6mm,在单芯片上高度集成括片上 MEMS 热电堆传感器、信号调节功能、16 位模数转换器 (ADC)、局部温度传感器以及各种电压参考,静态电流仅为 240μA,关断模式下电流仅为 1μA;支持-40℃ 至 +125℃宽泛工作温度,局部传感器误差精度为± 0.5℃(典型值),无源 IR 传感器误差精度为 ±1℃(典型值);提供 I2C/SMBus 数字接口,用来传输数据。

 

                            

TI的中国区市场开发高性能模拟产品销售工程师信本伟为大家讲解了一个小实验。给笔记本装一个IC,并供电30分钟,再正常运行笔记本,得到了一些参考数据。上图是实验结果,蓝线是笔记本本身工作了半个小时之后外壳的实际温升,红线是TI红外遥感监测到的外壳的温度曲线,棕线是板级温度,会发现板级温度会远远高于外壳的温度,这是因为空气的流通、风扇等因素造成的。可看到TI IR传感器测量精度非常高。

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