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选择温度传感器,不再顾虑重重
2023-11-16

作为物联网解读外界的“感官”,传感器无处不在。根据维基百科定义,传感器可被用于侦测环境中发生的事件或变化,并将消息发送至其他电子设备(如中央处理器)。它通常由感测器件和转换器件组成。

作为长期深耕温度传感器领域的专业厂商,圣邦微电子目前拥有模拟和数字两大温度传感器系列,累计十余款产品。随着集成温度传感器生产成本的降低,上述产品已经在越来越多的领域中得到广泛应用。

数字温度传感器

过去,数字温度传感器主要广泛应用于智能手机和智能扬声器等消费电子领域。随着技术不断创新和大量新用例(如预测性维护、自主机械、过程监控、设备和机器人技术)涌现,同时为满足精度、成本和行业标准化需求,数字温度传感器开始应用于工业领域,并逐渐取代传统模拟传感器。这一转变主要归因于工业 4.0 的发展以及当今市场数字设备和元器件数量的激增。从发展趋势来看,小型化、集成化和低功耗已经成为数字温度传感器件的核心特质。

SGM457

作为一款低功耗、低电源供电、绿色 SOT 封装、串行控制接口的数字输出温度传感器,SGM457 在 -40℃ 至 +125℃ 温度范围内精度为 ±0.5℃ (TYP),是通信、计算机、消费者、环境、工业和仪器应用中温度测量的理想选择。

SGM457 支持 I2C 总线接口,由于该串行总线使用多设备访问指令,因此多个 SGM457 设备(最多四个)可以共享一条串行总线。在计算平台等多热点监测应用中,可以通过将一条串行总线与多个温度传感器连接来实现。同时,为了提高软件效率,微控制器可在总线上与这些设备通信,而无需发送单独指令。

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图 1 SGM457 功能框图


SGM458

SGM458 是一款低功耗、低电源供电、绿色 WLCSP 封装、串行控制接口的数字输出温度传感器。SGM458 在 -55℃ 至 +125℃ 温度范围内精度为 ±1℃ (TYP),其电源电压范围为 1.6V 至 5.5V。

与 SGM457 类似,串行双线接口支持传统的 I2C 总线或 SMBus 接口,多个 SGM458 设备可以共享一条串行总线。微控制器将在总线上与这些设备通信,而无需发送单独的指令,在计算平台等多热点监测应用中,可以通过将一条串行总线与多个温度传感器连接来实现。

模拟温度传感器

SGM446 和 SGM447 是圣邦微电子模拟温度传感器系列的代表产品。有正负温度系数可选,电流输出型温度传感器 SGM446 可以更好地支持远距离测温、控温。

SGM446

SGM446 是一种双端子温度传感器,输出电流与绝对温度成比例,可以被认为是一种在 4V 至 35V 电源电压范围内通过 1μA/K 恒流的高阻抗调节器,输出电流可在 298.2K (+25℃) 时被校准为 298.2μA。得益于高阻抗电流输出,SGM446 对电压降不敏感,尤其是在长线路上,因此特别适合遥感应用。

与传统的温度传感器相比,SGM446 不但不需要电阻测量电路、线性化电路、精密电压放大器和冷端补偿,还集成了温度补偿和与绝对温度成比例的偏置等功能。此外,通过 CMOS 多路复用器切换电流或通过逻辑门切换电源电压,SGM446 可实现多路复用。

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图 2 SGM446 典型性能特征


SGM447

SGM447 是一款采用绿色 WLCSP 封装的高精度模拟输出 CMOS 集成电路温度传感器。它可以在最低增益配置下以 1.5V 的电源电压工作,并同时测量 -55℃ 至 +150℃ 的温度,低供电电流使其适用于一般温度传感器和电池供电系统。

由于具有 AB 级输出,SGM447 能够在驱动重负载的同时提供强大的源电流和漏电流输出,因此可用于提供需要瞬态负载的采样保持模数转换器的输入。在输出端不使用电阻器和缓冲器等外部组件的情况下,SGM447 可以提供与测量温度成反比的输出电压。

结语

最新调研数据显示,2022 年全球传感器出货量达到破纪录的 308 亿颗,总传感器的平均售价比 2021 年高出 11%,是二十多年来最大的年价格百分比涨幅。

特别值得关注的是,在 2022 年出货的传感器中有三分之一是以温度、湿度、压力、液位、气体为代表的物联网传感器。根据调研机构 IoT Analytics 发布的《2022-2027 年物联网传感器市场报告》,物联网传感器市场规模在 2022 年达到了 109 亿美元,预计未来五年的复合年增长率将达到 16%,2027 年物联网传感器市场有望达到 221 亿美元。这其中,又以温度传感器最为引人关注。毕竟,温度传感器不但市场规模庞大,而且越来越多的智能产品现在都对温度参数的监测和控制提出了极高要求。可以毫不夸张地说,一丝细微温度的变化,都会对环境、家居产品、工业设备、汽车、服务器、电脑等诸多行业产生巨大影响。

选择温度传感器产品也许看似小事一桩,但由于可用的产品多种多样,还要同时考虑传感器价格、温度范围、精度、耐用性、传感器输出、热稳定性等多重因素,因此这项任务可能令人颇感畏惧。但凭借灵敏度高、线性度好、响应速度快、功耗低、传输距离远、体积小等核心优点,圣邦微电子将为系统设计人员提供更简洁的电路设计,更方便快捷的数据读取,以及更多的选型方案。