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  • TMP117 具有 SMBus™ 和 I2C 兼容接口的高精度、低功耗数字温度传感器

    • ZHCSIF4D June   2018  – September 2022 TMP117

      PRODUCTION DATA  

  • CONTENTS
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  • TMP117 具有 SMBus™ 和 I2C 兼容接口的高精度、低功耗数字温度传感器
  1. 1 特性
  2. 2 应用
  3. 3 说明
  4. 4 修订历史记录
  5. 5 引脚配置和功能
  6. 6 规格
    1. 6.1 绝对最大额定值
    2. 6.2 ESD 额定值
    3. 6.3 建议运行条件
    4. 6.4 热性能信息
    5. 6.5 电气特性
    6. 6.6 开关特性
    7. 6.7 两线制接口时序
    8. 6.8 时序图
    9. 6.9 典型特性
  7. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1 上电
      2. 7.3.2 均值计算
      3. 7.3.3 温度结果和限制
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 连续转换模式
      2. 7.4.2 关断模式 (SD)
      3. 7.4.3 单稳态模式 (OS)
      4. 7.4.4 热模式和警报模式
        1. 7.4.4.1 警报模式
        2. 7.4.4.2 热模式
    5. 7.5 编程
      1. 7.5.1 EEPROM 编程
        1. 7.5.1.1 EEPROM 概述
        2. 7.5.1.2 对 EEPROM 进行编程
      2. 7.5.2 指针寄存器
      3. 7.5.3 I2C 和 SMBus 接口
        1. 7.5.3.1 串行接口
          1. 7.5.3.1.1 总线概述
          2. 7.5.3.1.2 串行总线地址
          3. 7.5.3.1.3 写入和读取操作
          4. 7.5.3.1.4 从模式操作
            1. 7.5.3.1.4.1 从接收器模式
            2. 7.5.3.1.4.2 从发射器模式
          5. 7.5.3.1.5 SMBus 警报功能
          6. 7.5.3.1.6 通用广播复位功能
          7. 7.5.3.1.7 超时功能
          8. 7.5.3.1.8 时序图
    6. 7.6 寄存器映射
  8. 8 应用和实现
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 设计要求
      2. 8.2.2 详细设计过程
        1. 8.2.2.1 噪声和取平均值操作
        2. 8.2.2.2 自发热效应 (SHE)
        3. 8.2.2.3 同步温度测量
      3. 8.2.3 应用曲线
  9. 9 电源相关建议
  10. 10布局
    1. 10.1 布局指南
    2. 10.2 布局示例
  11. 11器件和文档支持
    1. 11.1 文档支持
      1. 11.1.1 相关文档
    2. 11.2 接收文档更新通知
    3. 11.3 支持资源
    4. 11.4 商标
    5. 11.5 Electrostatic Discharge Caution
    6. 11.6 术语表
  12. 12机械、封装和可订购信息
  13. 重要声明
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DATA SHEET

TMP117 具有 SMBus™ 和 I2C 兼容接口的高精度、低功耗数字温度传感器

本资源的原文使用英文撰写。 为方便起见，TI 提供了译文；由于翻译过程中可能使用了自动化工具，TI 不保证译文的准确性。 为确认准确性，请务必访问 ti.com 参考最新的英文版本（控制文档）。

1 特性

  • TMP117 高精度温度传感器
    • -20°C 至 50°C 范围内为 ±0.1°C（最大值）
    • -40°C 至 70°C 范围内为 ±0.15°C（最大值）
    • -40°C 至 100°C 范围内为 ±0.2°C（最大值）
    • -55°C 至 125°C 范围内为 ±0.25°C（最大值）
    • -55°C 至 150°C 范围内为 ±0.3°C（最大值）
  • 工作温度范围：-55°C 至 150°C
  • 低功耗：
    • 3.5μA、1Hz 转换周期
    • 150nA 关断电流
  • 电源电压范围：
    • -55°C 至 70°C 范围内为 1.7V 至 5.5V
    • -55°C 至 150°C 范围内为 1.8V 至 5.5V
  • 16 位分辨率：0.0078°C (1LSB)
  • 可编程温度警报限值
  • 可选择的平均值
  • 用于系统校正的数字失调电压
  • 通用 EEPROM：48 位
  • NIST 可追溯性
  • 与 SMBus™、I2C 接口兼容
  • 医疗级别：符合 ASTM E1112 和 ISO 80601-2-56
  • RTD 替代产品：PT100、PT500、PT1000

2 应用

  • 电子温度计
  • 无线环境传感器
  • 恒温器
  • 汽车类测试设备
  • 可穿戴健身和活动监测仪
  • 冷链资产跟踪
  • 燃气表和热量计
  • 温度变送器

3 说明

TMP117 是一款高精度数字温度传感器。它旨在满足对医用电子温度计的 ASTM E1112 和 ISO 80601 要求。TMP117 可提供 16 位温度结果，具有 0.0078°C 的分辨率，且无需校准即可在 -20°C 到 50°C 的温度范围内实现高达 ±0.1°C 的精度。TMP117 具有可兼容 I2C 和 SMBus™ 的接口，具有可编程警报功能，在单路总线上最多可支持四个器件，包含用于器件编程的集成式 EEPROM 和用于通用应用的额外 48 位存储器。

TMP117 具有低功耗，可更大程度减少自发热对测量精度的影响。TMP117 可在 1.7V 至 5.5V 电压范围内运行，电流典型值为 3.5μA。

对于非医疗应用，TMP117 可用作 Platinum RTD 的单芯片数字替代产品。TMP117 可实现不逊于 AA 类 RTD 的精度，而且其功耗也仅为 PT100 RTD 通常所需功耗的几分之一。TMP117 摒弃了 RTD 的许多复杂功能，如精密基准、匹配的线迹、复杂的算法和校准，从而简化了设计工作。

TMP117 器件在生产调试阶段经过 100% 测试，可通过 NIST 进行追溯，且使用经 ISO/IEC 17025 认证标准校准的设备进行了验证。

器件信息(1)
器件型号 封装 封装尺寸（标称值）
TMP117 WSON (6) 2.00mm × 2.00mm
DSBGA (6) 1.53mm × 1.00mm
(1) 如需了解所有可用封装，请参阅数据表末尾的封装选项附录。
GUID-3C752076-7AF5-4879-A4E4-CFB129129067-low.gifYBG 温度精度
GUID-369FEF61-D5F2-4CCC-8B79-1E9A2E3D2EF1-low.gifDRV 温度精度

4 修订历史记录

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLC (April 2021)to RevisionD (September 2022)

  • 更改了总线概述部分中的器件型号Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLB (March 2019)to RevisionC (April 2021)

  • 更新了整个文档中的表格、图和交叉参考的编号格式Go
  • 将受限温度范围的最低电压额定值更改为 1.7VGo
  • 更新了“说明”中的最低电源电压Go
  • 在“建议运行条件”中添加了 1.7V 电压额定值Go
  • 将长期稳定性和漂移条件从 300 小时更新为 1000 小时Go
  • 更正了“ALERT 引脚输出电压与引脚灌电流间的关系”标签Go
  • 添加了 I2C 行为说明Go
  • 更新了“电源相关建议”以反映新的 1.7V 电压额定值Go
  • 更新了文档链接Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTMLA (October 2018)to RevisionB (March 2019)

  • 将医疗等级规格和 RTD 替代信息移至特性 部分Go
  • 更改了应用要点Go
  • 添加了 YBG (DSBGA) 封装信息Go
  • 添加了 YBG 封装精度图像Go
  • 更改了精度图像以指示 DRV 封装Go
  • 将 TJ(MAX) 从 150°C 更改为 155°CGo
  • 添加了 YBG 封装的热性能信息Go
  • 添加了 YBG 封装温度精度图Go
  • 更改了转换周期时序图Go
  • 更改了 AVG[1:0] = 00 时的单稳态时序图Go
  • 更改了警报模式时序图Go
  • 更改了热模式时序图Go
  • 更改了写入字命令时序图Go
  • 更改了读取字命令时序图Go
  • 更改了 SMBus 警报时序图Go
  • 更改了通用广播复位命令时序图Go
  • 更新了寄存器映射 部分中的格式Go
  • 为寄存器描述添加了返回链接Go
  • 修正了访问类型代码位置和描述Go
  • 更改了典型连接图Go
  • 添加了 YBG 封装布局示例Go

Date Letter Revision History Changes Intro HTML* (June 2018)to RevisionA (October 2018)

  • 将器件状态从“预告信息”更改为“量产数据”Go
  • 将关断电流从250nA 更改为150nAGo

5 引脚配置和功能

GUID-46ED1DED-1279-4B67-99BA-254F6515A6B0-low.gif图 5-1 DRV 封装6 引脚 WSON顶视图
图 5-2 YBG 封装6 引脚 DSBGA顶视图
表 5-1 引脚功能
引脚 类型 说明
名称 WSON DSBGA
ADD0 4 C1 I 地址选择。连接至 GND、V+、SDA 或 SCL。
警报 3 C2 O 过热警报或数据就绪信号。这个开漏输出需要用到上拉电阻器。
GND 2 B2 — 接地
SCL 1 A2 I 串行时钟
SDA 6 A1 I/O 串行数据输入和开漏输出。需要上拉电阻。
V+ 5 B1 I 电源电压

6 规格

6.1 绝对最大额定值

在自然通风条件下的温度范围内测得（除非另有说明）(1)
最小值 最大值 单位
电源电压 V+ –0.3 6 V
电压 SCL、SDA、ALERT 和 ADD0 –0.3 6 V
运行结温，TJ -55 155 °C
贮存温度，Tstg -65 155 °C
(1) 应力超出绝对最大额定值 下所列的值可能会对器件造成永久损坏。这些列出的值仅仅是应力额定值，这并不表示器件在这些条件下以及在建议运行条件 以外的任何其他条件下能够正常运行。长时间处于绝对最大额定条件下可能会影响器件的可靠性。

6.2 ESD 额定值

值 单位
V(ESD) 静电放电 人体放电模型 (HBM)，符合 ANSI/ESDA/JEDEC JS-001 标准(1) ±2000 V
充电器件模型 (CDM)，符合 JEDEC 规范 JESD22-C101(2) ±1000
(1) JEDEC 文档 JEP155 指出：500V HBM 时能够在标准 ESD 控制流程下安全生产。
(2) JEDEC 文件 JEP157 指出：250V CDM 可实现在标准 ESD 控制流程下安全生产。

6.3 建议运行条件

最小值 标称值 最大值 单位
V+ 电源电压，TA = -55°C 至 150°C 1.8 3.3 5.5 V
V+ 电源电压，TA = -55°C 至 70°C 1.7 5.5 V
VI/O SCL、SDA、ALERT 和 ADD0 0 5.5 V
TA 自然通风条件下的工作温度范围 -55 150 °C

6.4 热性能信息

热指标(1) TMP117 单位
YBG (DSBGA) DRV (WSON)
6 引脚 6 引脚
RθJA 结至环境热阻 133.2 70.7 °C/W
RθJC(top) 结至外壳（顶部）热阻 1.0 82.3 °C/W
RθJC(bot) 结至外壳（底部）热阻 不适用 11.7 °C/W
RθJB 结至电路板热阻 40.9 35.4 °C/W
ψJT 结至顶部特征参数 0.1 2.2 °C/W
ψJB 结至电路板特征参数 40.7 35.3 °C/W
MT 热质量 0.8 5.1 mJ/°C
(1) 有关传统和新的热度量的更多信息，请参阅 IC 封装热度量应用报告 SPRA953。

6.5 电气特性

在自然通风条件下的温度范围内测得且 V+ = 1.7V 至 5.5V（TA = -55°C 至 70°C），或 V+ = 1.8V 至 5.5V（TA = -55°C 至 150°C）（除非另有说明）；典型值规格条件：TA = 25°C 且 V+ = 3.3V（除非另有说明）
参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
温度到数字转换器
温度精度 TMP117 -20 °C 至 50 °C 8 样本均值计算
1Hz 转换周期
散热焊盘未焊接（DRV 封装）
I2C 输入电压：VIL ≤ 0.05 * V+，VIH ≥ 0.95 * V+		 -0.1 ±0.05 0.1 °C
-40 °C 至 70 °C -0.15 ±0.05 0.15
-40 °C 至 100 °C -0.2 ±0.1 0.2
-55°C 至 125°C -0.25 ±0.1 0.25
-55 °C 至 150 °C -0.3 ±0.1 0.3
TMP117M 25 °C 至 50 °C -0.1 ±0.05 0.1
0°C 至 70 °C -0.15 ±0.05 0.15
0 °C 至 85 °C -0.2 ±0.1 0.2
TMP117N -40 °C 至 100 °C -0.2 ±0.1 0.2
-55°C 至 125°C -0.25 ±0.1 0.25
-55 °C 至 150 °C -0.3 ±0.1 0.3
直流电源灵敏度 单稳态模式，8 样本均值计算 6 m°C/V
温度分辨率 (LSB) 7.8125 m°C
可重复性(1) V+ = 3.3V
8 样本均值计算
1Hz 转换周期		 ±1 LSB
长期稳定性和漂移 150°C 时 1000 小时(2) ±0.03 °C
温度循环和迟滞(3) 8 样本均值计算 ±2 LSB
转换时间 单稳态模式 13 15.5 17.5 ms
数字输入/输出
输入电容 4 pF
VIH 输入逻辑高电平 SCL，SDA 0.7 * (V+) V
VIL 输入逻辑低电平 SCL，SDA 0.3 * (V+) V
IIN 输入漏电流 -0.1 0.1 μA
VOL SDA 和 ALERT 输出逻辑低电平 IOL = -3 mA 0 0.4 V
电源
IQ_ACTIVE 有效转换期间的静态电流 有效转换，串行总线无效 135 220 μA
IQ 静态电流 占空比 1Hz，均值计算模式关闭，串行总线无效。TA=25°C 3.5 5 μA
占空比 1Hz，8 样本均值计算模式开启，串行总线无效。TA=25°C 16 22
占空比 1Hz，均值计算模式关闭，串行总线有效，SCL 频率 = 400kHz 15
ISB 待机电流(4) 串行总线无效。SCL、SDA 和 ADD0 = V+。TA=25°C 1.25 3.1 μA
ISD 关断电流 串行总线无效，SCL、SDA 和 ADD0 = V+。TA=25°C 0.15 0.5 μA
关断电流 串行总线无效，SCL、SDA 和 ADD0 = V+，TA = 150°C 5 μA
关断电流 串行总线有效，SCL 频率 = 400kHz，ADD0 = V+ 17 μA
IEE EEPROM 写入静态电流 ADC 转换关闭；串行总线无效 240 μA
VPOR 上电复位阈值电压 电源上升 1.6 V
欠压检测 电源下降 1.1 V
tRESET 复位时间 器件复位所需的时间 1.5 ms
(1) 可重复性是指在相同条件下连续进行温度测量时重现读数的能力。
(2) 在 150°C 结温下进行加速使用寿命测试可确定长期稳定性。
(3) 迟滞是指在发生室温 → 热 → 室温 → 冷 → 室温变化时重现温度读数的能力。该测试中使用的温度为 -40°C、25°C 和 150°C。
(4) 转换之间的静态电流

6.6 开关特性

在自然通风条件下的温度范围内且 V+ = 1.7V 至 5.5V（TA = -55°C 至 70°C），或 V+ = 1.8V 至 5.5V（TA = -55°C 至 150°C）（除非另有说明）；典型值规格条件：TA = 25°C 且 V+ = 3.3V（除非另有说明）
参数 测试条件 最小值 典型值 最大值 单位
EEPROM
编程时间 7 ms
写入次数 1,000 50,000 时间
数据保留时间 10 100 年

6.7 两线制接口时序

在自然通风条件下的温度范围内测得且 V+ = 1.7V 至 5.5V（TA = -55°C 至 70°C），或 V+ = 1.8V 至 5.5V（TA = -55°C 至 150°C）（除非另有说明）
快速模式 单位
最小值 最大值
fSCL SCL 运行频率 1 400 KHz
tBUF 停止和启动条件之间的总线空闲时间 1300 ns
tHD;STA 重复启动条件后的保持时间。
在这段时间后，生成第一个时钟(1)		 600 ns
tSU;STA 重复启动条件设置时间 600 ns
tSU;STO 停止条件设置时间 600 ns
tHD;DAT 数据保持时间 0 ns
tVD;DAT 数据有效时间(2) 0.9 µs
tSU;DAT 数据设置时间 100 ns
tLOW SCL 时钟低电平周期 1300 ns
tHIGH SCL 时钟高电平周期 600 ns
tF – SDA 数据下降时间 20 ×
(V+ /5.5)		 300 ns
tF，tR – SCL 时钟下降和上升时间 300 ns
tR SCL ≤ 100kHz 时的上升时间 1000 ns
串行总线超时（如果没有时钟则释放 SDA 总线） 20 40 ms
(1) 对于快速模式，tHD;DAT 最大值可达 0.9µs，比 tVD;DAT 最大值要小一个转换时间。
(2) tVD;DATA = 数据信号从 SCL“低电平”到 SDA 输出（“高电平”到“低电平”，取决于更差情况）的时间。

6.8 时序图

GUID-63E35AA8-B695-44B5-B899-FBB5A3C1F8BD-low.gif图 6-1 两线制时序图

6.9 典型特性

TA = 25°C，V+ = 3.3V，在油浴中进行测量（除非另有说明）

GUID-88D0F2FC-EA43-4318-9665-0B89963CCEA6-low.gif
1Hz 转换周期，8 样本均值计算模式
图 6-2 DRV 封装温度误差与温度间的关系
GUID-995E60F7-36C3-47F5-BF2F-BDE238083A8B-low.gif图 6-4 温度误差与电源电压间的关系
GUID-46A20B95-69F1-45EE-817A-7ABA6057E1E5-low.gif

 

图 6-6 数据读数分布与温度间的关系（不进行均值计算，V+ = 3.3V）
GUID-E62D9BBE-E2E8-42CC-A6A0-B3DD96C185AC-low.gif
串行总线无效
图 6-8 关断模式下的静态电流
GUID-88FDF03C-D655-4264-9363-DE2C2DB64E42-low.gif
SCL 引脚已计时
图 6-10 关断模式下的静态电流
GUID-20201022-CA0I-9GGK-WDB3-WRD0GD35DKQ7-low.gif

 

图 6-12 ALERT 引脚输出电压与引脚灌电流间的关系
GUID-95F4013A-5C95-4C99-A062-FF92881D10F9-low.gif
1Hz 转换周期，8 样本均值计算模式
图 6-3 YBG 封装温度误差与温度间的关系
GUID-77F3C36C-174D-4DAD-86F6-81E9854431E3-low.gif
图 6-5 数据读数分布与电源电压间的关系（不进行均值计算）
GUID-E82F1741-0E51-46CC-9F8D-10BDB7A8E98C-low.gif
TA = 25°C。V+ = 3.3V。单稳态模式，取平均值操作的样本数 = 8。
图 6-7 典型的温度分布误差
GUID-6AC7C6EC-CBCC-41B0-A232-718723056D59-low.gif
串行总线无效
图 6-9 待机模式下的静态电流
GUID-F2B26275-8B13-4258-A7F9-3977AFB39C99-low.gif
标准化为 25°C，V+ = 3.3V
图 6-11 有效转换时间与温度间的关系
GUID-5374C2EF-7682-4A5A-8F62-21F8F28083C9-low.gif
SCL、SDA 或 ADD0 引脚的输入电压
图 6-13 电源电流与输入电池电压间的关系

7 详细说明

7.1 概述

TMP117 是一款数字输出温度传感器，专为热管理和热保护应用而设计。TMP117 兼容两线制、SMBus 和 I2C 接口。该器件的额定工作环境空气温度范围为 –55°C 至 150°C。图 7-1 显示了 TMP117 的方框图。

7.2 功能方框图

GUID-954A971D-68B6-4E94-87DE-B437003DB29D-low.gif图 7-1 内部框图

7.3 特性说明

7.3.1 上电

电源电压达到工作范围后，器件需要 1.5ms 的时间进行上电，然后才能开始转换。该器件也可编程为以关断模式启动。更多信息请参阅Topic Link Label7.5.1 部分。在首次转换完成前，温度寄存器的读数为 –256°C。

7.3.2 均值计算

用户可通过 AVG[1:0] 位将器件配置为报告多次温度转换的平均值，从而减少转换结果中的噪声。通过将 AVG 设置为 01 来使 TMP117 执行均值计算时，器件将执行配置好的转换次数（8 次）。器件会累加这些转换结果，然后在过程结束时报告所收集的所有结果的平均值。如图 6-6 和图 6-7 中的噪声直方图所示，未进行均值计算时，温度结果输出的可重复性约为 ±3LSB，而当器件配置为执行 8 次转换的均值计算时，可重复性约为 ±1LSB。

图 7-2 显示了使用均值计算模式来实现这种噪声性能改进时的总转换周期时间折衷。由于增加了转换周期中的有效转换时间，均值计算将增加有效电流消耗的平均值。例如，单次有效转换通常需要 15.5ms，因此如果器件配置为报告 8 次转换的平均值，那么有效转换时间就是 124ms (15.5ms × 8)。使用Equation1 将有效转换时间的这种增加考虑在内，以准确计算器件的平均电流消耗值。可通过增加器件在待机期间所花费的时间（与有效转换相比）来降低器件的平均电流消耗。在出厂 EEPROM 设置下，器件配置为报告 8 次转换的平均值，默认的转换周期时间为 1 秒。

连续转换模式和单稳态模式中都可以使用均值计算。

GUID-4458ACD0-3959-4948-A98D-C22376BFAB5C-low.gif图 7-2 均值计算时序图

7.3.3 温度结果和限制

每次转换结束时，器件都会使用转换结果来更新温度寄存器。结果寄存器中的数据采用的是二进制补码格式，数据宽度为 16 位，分辨率为 7.8125m°C。表 7-1 显示了多个示例，介绍了可从温度结果寄存器中读取的可能的二进制数据，以及相应的十六进制和温度对等值。

TMP117 还具有警报状态标志和警报引脚功能，它们使用存储在下限寄存器和上限寄存器中的温度限值。写入上限和下限寄存器的数据采用的数据格式与温度结果寄存器相同。

表 7-1 16 位温度数据格式
温度
(°C)		 温度寄存器值
（分辨率为 0.0078125°C）
二进制 十六进制
–256 1000 0000 0000 0000 8000
–25 1111 0011 1000 0000 F380
-0.1250 1111 1111 1111 0000 FFF0
-0.0078125 1111 1111 1111 1111 FFFF
0 0000 0000 0000 0000 0000
0.0078125 0000 0000 0000 0001 0001
0.1250 0000 0000 0001 0000 0010
1 0000 0000 1000 0000 0080
25 0000 1100 1000 0000 0C80
100 0011 0010 0000 0000 3200
255.9921 0111 1111 1111 1111 7FFF

7.4 器件功能模式

通过使用 MOD[1:0] 位，可以将 TMP117 配置为在各种转换模式下工作。这些模式提供了以预期应用所需的最省电方式运行器件的灵活性。

7.4.1 连续转换模式

当配置寄存器中的 MOD[1:0] 位设置为 00 或 10 时，该器件将在连续转换模式下运行。如图 7-3 所示，该器件在此模式下将持续进行温度转换，并在每次有效转换结束时更新温度结果寄存器。用户可以读取配置寄存器或温度结果寄存器，以清除 Data_Ready 标志。因此，Data_Ready 标志可用于确定转换何时完成，以便外部控制器能够将结果寄存器的读取和转换结果的更新同步。用户可以设置配置寄存器中的 DR/nAlert_EN 位，以监测 ALERT 引脚上 Data_Ready 标志的状态。

每个转换周期都由一个有效转换阶段和后跟的一个待机阶段组成。该器件在有效转换期间通常会消耗 135µA 电流，而在低功耗待机期间仅消耗 1.25µA 电流。图 7-3 显示了连续电流模式下一个转换周期内的电流消耗曲线。可以使用配置寄存器中的 CONV[2:0] 和 AVG[1:0] 位来配置有效转换阶段和待机阶段的持续时间，从而能够根据应用要求优化器件的平均电流消耗。更改转换周期持续时间还会影响温度结果更新率，因为温度结果寄存器会在每次有效转换结束时更新。

使用Equation1 来计算器件在连续转换模式下的平均电流消耗。

Equation1. GUID-39FD3E28-C3A8-4C67-B022-93C378E1DB67-low.gif
GUID-0E8246AE-50A0-4327-BE9F-7B4287D43CEE-low.gif图 7-3 转换周期时序图

7.4.2 关断模式 (SD)

当配置寄存器中的 MOD[1:0] 位设置为 01 时，器件会立即中止当前运行的转换并进入低功耗关断模式。在此模式下，器件会关闭所有有源电路，并可与 OS 模式结合使用以执行温度转换。工程师可将 TMP117 用于电池供电系统和其他低功耗应用，因为该器件在 SD 模式下通常仅消耗 250nA 电流。

7.4.3 单稳态模式 (OS)

当配置寄存器中的 MOD[1:0] 位设置为 11 时，TMP117 将运行一次温度转换，叫作单稳态转换。器件完成一次单稳态转换后，将进入低功耗关断模式。与连续转换模式不同，单稳态转换周期仅包含有效转换时间，没有待机阶段。因此，单稳态转换的持续时间仅受 AVG 位设置的影响。CONV 位不影响单稳态转换的持续时间。图 7-4 显示了 AVG 设置为 00 时此模式的时序图。当单稳态转换结束时，会设置配置寄存器中的 Data_Ready 和 ALERT 标志。Data_Ready 标志可用于确定转换何时完成。用户可在配置寄存器或温度结果寄存器上执行 I2C 读取操作，以清除 Data_Ready 标志。用户还可以设置配置寄存器中的 DR/nAlert_EN 位，以监测 ALERT 引脚上 Data_Ready 标志的状态。

无法将单稳态模式编程为默认启动模式。如果将 EEPROM 的启动模式编程为单稳态模式，则将默认设置改为关断模式。

GUID-8C848CFE-3575-4196-9010-F69508ACB663-low.gif图 7-4 AVG[1:0] = 00 时的单稳态时序图

7.4.4 热模式和警报模式

TMP117 的内置热功能和警报功能可以在温度超过特定温度限值或器件处于特定温度范围内时向用户发出警报。每次转换（包括取均值计算）结束时，TMP117 都会将转换后的温度结果与存储在下限寄存器和上限寄存器中的值进行比较。器件随后会设置或清除配置寄存器中的相应状态标志，如本节中所述。

7.4.4.1 警报模式

如果配置寄存器中的 T/nA 位设置为 0，器件将处于警报模式。在此模式下，器件将把每次转换结束时的转换结果与下限寄存器和上限寄存器中的值进行比较。如果温度结果超过上限寄存器中的值，将设置配置寄存器中的 HIGH_Alert 状态标志。另一方面，如果温度结果低于下限寄存器中的值，将设置配置寄存器中的 LOW_Alert 状态标志。如图 7-5 所示，用户可以运行从配置寄存器读取的一个 I2C，以清除警报模式下的状态标志。

如果用户将器件配置为警报模式，它会影响 ALERT 引脚的行为。如果设置了 HIGH_Alert 或 LOW_Alert 状态标志，器件会将 ALERT 引脚设置为在此模式下有效，如图 7-5 所示。用户可以运行配置寄存器的 I2C 读取结果（这还会清除状态标志），也可以运行 SMBus 警报响应命令（请参阅Topic Link Label7.5.3.1.5 部分）以使 ALERT 引脚无效。可以使用配置寄存器中的 POL 位设置来更改 ALERT 引脚的极性。

这种模式能够有效地让器件发挥范围限制检测器的作用。因此，如果应用需要检测温度是否超出额定范围，则可以使用这个模式。

GUID-F6CEE848-B7DF-4413-944E-9AC3C1C6BD4A-low.gif图 7-5 警报模式时序图

7.4.4.2 热模式

如果配置寄存器中的 T/nA 位设置为 1，器件将处于热模式。在此模式下，器件会将每次转换结束时的转换结果与下限寄存器和上限寄存器中的值进行比较，如果温度超过上限寄存器中的值，则设置配置寄存器中的 HIGH_Alert 状态标志。设置后，如果转换结果低于下限寄存器中的值，器件将清除 HIGH_Alert 状态标志。因此，上限和下限之间的差值有效地起到了迟滞的作用。在这个模式下，LOW_Alert 状态标志将被禁用，并且始终读为 0。与警报模式不同，配置寄存器的 I2C 读取不会影响状态位。HIGH_Alert 状态标志仅在转换结束时根据与上限和下限相比而得到的温度结果值进行设置或清除。

与警报模式一样，将器件配置为热模式也会影响 ALERT 引脚的行为。在这个模式下，如果设置了 HIGH_Alert 状态标志，器件将使 ALERT 引脚有效，并在 HIGH_Alert 状态标志被清零时使 ALERT 引脚无效。在热模式下，不能通过执行配置寄存器的 I2C 读取或 SMBus 警报响应命令来使 ALERT 引脚清零。与警报模式一样，如果用户调整配置寄存器中的 POL 位设置，则可以更改 ALERT 引脚运行状态的极性。

因此，这种模式能够有效地让器件发挥上限阈值检测器的作用。如果应用需要检测温度是否已超过所需阈值，就可以使用这个模式。图 7-6 显示了此模式的时序图。

GUID-010A01AE-7207-40D2-9710-B982F2593093-low.gif图 7-6 热模式时序图

7.5 编程

7.5.1 EEPROM 编程

7.5.1.1 EEPROM 概述

该器件包含一个用户可编程 EEPROM，具有两种用途：

  • 存储上限寄存器、下限寄存器、转换周期时间、平均模式、转换模式（连续或关断模式）、警报功能模式（警报或热模式）和警报极性的上电复位 (POR) 值
  • 存储四个 16 位位置用于一般用途。更多信息请参阅 EEPROM[4:1] 寄存器。

复位时，该器件会执行 POR 序列，将 EEPROM 中编程的值加载到相应的寄存器映射位置。这个过程大约需要 1.5ms。上电序列完成后，器件将按照从 EEPROM 加载的配置参数开始运行。在这个初始 POR 期间，对限值寄存器或配置寄存器执行的任何 I2C 写入都将被忽略。器件在上电期间仍然可以执行 I2C 读取事务。执行 POR 序列时，将设置 EEPROM 解锁寄存器中的 EEPROM_Busy 状态标志。

如表 7-3 所示，在生产过程中，将使用复位值对 TMP117 中的 EEPROM 进行编程。Topic Link Label7.5.1.2 部分介绍了如何更改这些值。在生产过程中，还会在通用 EEPROM 位置中编程一个唯一 ID。这个唯一 ID 用于支持 NIST 可追溯性。TMP117 器件在生产调试阶段经过 100% 测试，可通过 NIST 进行追溯，且使用经 ISO/IEC 17025 认证标准校准的设备进行了验证。如果不需要 NIST 可追溯性，可仅对通用 EEPROM[4:1] 位置进行重新编程。

7.5.1.2 对 EEPROM 进行编程

为防止意外编程，EEPROM 默认处于锁定状态。锁定后，对寄存器映射位置的任何 I2C 写入将仅在易失性寄存器上执行，不在 EEPROM 上执行。

图 7-7 显示了介绍 EEPROM 编程序列的流程图。若要对 EEPROM 进行编程，请首先通过设置 EEPROM 解锁寄存器中的 EUN 位来解锁 EEPROM。解锁 EEPROM 后，对寄存器映射位置的任何后续 I2C 写入都会对 EEPROM 中一个相应的非易失性存储器位置进行编程。对单个位置进行编程通常需要 7ms 并消耗 230µA 电流。在编程完成之前，请勿执行任何 I2C 写入操作。编程期间会设置 EEPROM_busy 标志。读取此标志以监测编程是否完成。对所需数据编程完毕后，发出通用广播复位命令以触发软件复位。来自 EEPROM 的编程数据随后将作为复位序列的一部分加载到相应的寄存器映射位置。此命令还会清除 EUN 位并自动锁定 EEPROM 以防止任何进一步的意外编程操作。请避免在 EEPROM 处于解锁状态时使用器件来执行温度转换。

GUID-0A7C5F8B-43FB-4D8F-84C5-E7D29293D56F-low.gif图 7-7 EEPROM 编程序列

7.5.2 指针寄存器

图 7-8 显示了 TMP117 的内部寄存器结构。器件的 8 位指针寄存器用于寻址指定的数据寄存器。复位值为 00。

GUID-02AFF8F5-064E-4C40-A284-543F480D001A-low.gif图 7-8 内部寄存器结构

7.5.3 I2C 和 SMBus 接口

 
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