0.1℃精度、16bitADC、超低功耗、1-wire & I2C接口数字高精度温度传感芯片MTS01
1.概述
MTS01是高精度数字模拟混合信号温度传感芯片，最高测温精度可达医疗级±0.1℃，用于体温检测，可Pin to Pin兼容替代Sensirion STS35，用户无需进行校准。
芯片感温原理基于CMOS半导体PN节温度与带隙电压的特性关系，经过小信号放大、模数转换、数字校准补偿后，数字总线输出，具有精度高、一致性好、测温快、功耗低、可编程配置灵活、寿命长等优点。
温度芯片内置16-bit ADC，分辨率0.004°C，具有-70°C到+150°的超宽工作范围。芯片在出厂前经过100%的测试校准，根据温度误差特性进行校准系数的拟合，芯片内部自动进行补偿计算。芯片支持数字单总线和I2C双通信接口：单总线适合长线缆、多节点的分布式传感应用场景，最多可支持100个节点100至500米长的测温节点串联组网。芯片具有唯一的64位ID序列号，芯片的ID搜索、测温数据内存访问、功能配置等均可通过数字单总线协议指令实现，上位机微处理器只需要一个GPIO端口便可进行读写访问；I2C接口适合高速率的板级应用场景，最高接口速度可达400kHz。
芯片内置非易失性E2PROM存储单元，用于保存芯片ID号、高低温报警阈值、温度校准修正值以及用户自定义信息，如传感器节点编号、位置信息等。芯片另有ALERT报警指示引脚，便于用户扩展硬件报警应用。
2.特性
- 最高测温精度：±0.1℃
- 测温范围：-70°C ~ +150°C
- 低功耗：典型待机电流0.1µA@3.3V，测温峰值电流0.45mA@3.3V，测温平均电流5.2μA（@3.3V，1s周期）
- 宽工作电压范围：1.8V-5.5V
- 感温分辨率：16位输出，最高分辨率0.004°C
- 温度转换时间可配置：10.5ms/5.5ms/4ms
- 可配制单次/周期测量
- 用户可设置温度报警
- 32 bit额外E2PROM空间用于存放用户信息
- 每颗芯片有64bit的ID序列号，便于多点组网寻址
- 标准单总线接口 & I2C接口
3.应用
- 智能穿戴
- 电子体温计
- 动物体温检测
- 医疗电子
- 冷链物流、仓储
- 智能家居
- 热表气表水表
- 替代PT100/PT1000
产品信息
| 型号 | 0.1℃精度区间 | 封装 | 尺寸 |
| MTS01 | +28℃ to +43℃ | DFN8 | 2.5*2.5*0.7mm |
备注：其他温度区间精度特性详见“测温性能指标”。
4.封装管脚描述及实物图
正面透视图
| 管脚编号 | 管脚名称 |
I/O |
说明 |
| 1 | SDA/DQ | 输入/输出 | I2C /单总线数据线 |
| 2 | ADDR | 输入 |
I2C地址选择，不可悬空。 0：I²C地址为x44；1：I²C 地址为x45。 |
| 3 | ALERT | 输出 | 报警指示 |
| 4 | SCL | 输入/输出 | I2C时钟线 |
| 5 | VDD | — | 电源 |
| 6 | nRESET | 输入 |
复位，低电平有效。 不用时可以悬空或者用大于2kΩ电阻上拉至VDD。 |
| 7 | Mode | 输入 |
接口模式选择，不可悬空。 低电平时，引脚1为I2C SDA，引脚4为I2C SCL；高电平时，引脚1为单总线的DQ，引脚2和引脚4无效。 |
| 8 | GND | — | 地 |
| 导入焊盘 | NC | — |
悬空或接地 |
备注 1：电路设计时，导热焊盘悬空或接地。 1）若贴在 PCB 上，推荐导热焊盘接地；2）若导热焊盘贴金属片用于接触式体温检测，则推荐不接地。
5.结构框图
温度传感器的原理框图见上图。64位ROM存储了器件的唯一ID序列号，暂存器包含了两个字节的温度寄存器，存储来自于传感器的数字输出。另外，暂存器和扩展暂存器提供了报警触发阈值寄存器。配置寄存器允许用户设定温度数字转换重复性和连续测量频率。状态寄存器可以查询报警状态。数据可存入非易失性存储，芯片掉电时数据不会丢失。
6.典型应用电路
6.1MTS01单总线典型应用电路原理图
备注1：长线缆或多点驱动条件下，请尽可能保证供电电压在3.3V以上。
备注2：长线缆或多点驱动条件下，上拉阻值优先考虑1K阻值。
备注3：5V电压、1K上拉电阻条件下，单总线可串联100颗MTS01，线缆最长可达500米。
6.2MTS01 I2C总线典型应用电路原理图
7.测温性能指标
|
参数 |
符号 |
条件 |
最小 |
典型 |
最大 |
|
测温范围 |
— |
— |
-70℃ |
— |
+150℃ |
|
温度误差 |
tERR |
MTS01 |
— |
— |
±0.1℃@+28°C to +43°C ±0.5℃@-10℃ to +60℃ |
|
MTS01Z |
— |
— |
±0.1℃@0℃ to +50℃ ±0.2℃@-10℃ to +60℃ ±0.5℃@-30℃ to +70℃ |
||
|
MTS01W |
— |
— |
±0.1℃@+20℃ to +70℃ ±0.2℃@0℃ to +75℃ ±0.5@-20℃ to +90℃ |
||
|
全适用 |
— |
±1.5℃@-55°C to +125°C |
— |
||
|
全适用 |
— |
±2℃@-70°C to +150°C |
— |
||
|
重复性 |
— |
低重复性设置 |
— |
0.07℃ |
— |
|
中重复性设置 |
— |
0.05℃ |
— |
||
|
高重复性设置 |
— |
0.03℃ |
— |
||
|
分辨率 |
— |
— |
— |
0.004℃ |
— |
|
响应时间 |
τ63 |
— |
— |
— |
2s |
|
长期漂移 |
— |
— |
— |
— |
0.03°C/年 |
备注1：重复性设置中，通过配置不同滤波带宽，实现不同输出精度。
图7-1 MTS01精度误差曲线
8.电气规格
8.1 绝对最大额定值
以下为极限参数，对于器件在此极限条件或高于此极限条件的环境中的功能运行，本规格书并不适用。请注意长期暴露于此极限环境会影响器件的可靠性。
|
参数 |
额定值 |
单位 |
|
供电电压VDD |
-0.3 to 6 |
V |
|
引脚上的最大电压 |
-0.3 to 6 |
V |
|
引脚上的输入电流 |
±100 |
mA |
|
运行温度范围 |
-70 to 150 |
℃ |
|
存储温度范围 |
-70 to 150 |
℃ |
|
焊接温度 |
参考 IPC/JEDEC J-STD-020 规范 |
|
|
ESD HBM (人体放电模式) |
±8 |
kV |
8.2 电气特性
|
参数 |
符号 |
条件 |
最小 |
典型 |
最大 |
单位 |
备注 |
|
电源 |
|||||||
|
供电电压 |
VDD |
|
1.8 |
3.3 |
5.5 |
V |
|
|
电源压摆率变化 |
VDD slew |
— |
— |
— |
20 |
V /ms |
VDD线VDDmin和VDDmax之间的电压变化应该比最大压摆率慢，更快的压摆率可能导致复位。 |
|
供电电流 |
IDD |
待机 |
— |
0.1 |
1 |
uA |
传感器在单次测量模式下不进行测量时的电流 |
|
周期测量模式 |
— |
55 |
— |
uA |
传感器在周期测量模式下不进入睡眠 |
||
|
测量峰值 |
— |
447 |
— |
uA |
|
||
|
平均 |
— |
5.2 |
— |
uA |
单次模式，高重复性，1次测量/s |
||
|
数字输入/输出 |
|||||||
|
输入逻辑低 |
VIL |
SCL, DQ/SDA |
— |
— |
0.3*VDD |
V |
|
|
输入逻辑高 |
VIH |
SCL, DQ/SDA |
0.7*VDD |
— |
— |
V |
|
|
输出低电平电压 |
VOL |
IOL = -3 mA |
— |
— |
0.4 |
V |
|
|
输入漏电流 |
IIN |
— |
-0.1 |
— |
0.1 |
uA |
|
|
报警输出驱动强度 |
IOH |
— |
— |
1.5* VDD |
— |
mA |
|
|
上拉电阻 |
Rup |
|
1 |
10 |
100 |
kΩ |
|
8.3 交流电气特性-非易失性存储器
-55℃到+125℃；VDD=1.8V到5.5V
| 参数 | 符号 | 条件 | 最低 | 典型 | 最大 | 单位 |
| 非易失存储写周期 | tWR | —— | —— | —— | 40 | ms |
| E2PROM写次数 | NEEWR | -55°C到+55°C | 50000 | —— | —— | 次 |
| E2PROM数据保留 | tEEDR | -55°C到+55°C | —— | 10 | —— | 年 |
9.封装图DFN8（2.5Χ2.5Χ0.7mm）
