探索TMP708：電阻可編程溫度開關(guān)的卓越性能

在電子設(shè)備的設(shè)計(jì)中，溫度監(jiān)測(cè)與控制是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，關(guān)乎設(shè)備的穩(wěn)定性、性能和壽命。今天，我們將深入了解德州儀器（TI）推出的一款優(yōu)秀產(chǎn)品——TMP708電阻可編程溫度開關(guān)，探討它的特性、應(yīng)用以及設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

文件下載：tmp708.pdf

TMP708產(chǎn)品特性

高精度溫度閾值

TMP708具有出色的溫度閾值精度，典型值為±0.5°C，在60°C至100°C的范圍內(nèi)，最大誤差也僅為±3°C。這一高精度特性使得它在對(duì)溫度要求嚴(yán)格的應(yīng)用場(chǎng)景中表現(xiàn)卓越，能夠?yàn)樵O(shè)備提供精準(zhǔn)的溫度監(jiān)控。

便捷的電阻編程

其溫度閾值可通過一個(gè)1%精度的外部電阻進(jìn)行設(shè)置，這種簡(jiǎn)單的編程方式大大降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。工程師只需根據(jù)所需的溫度閾值，選擇合適的電阻值連接到SET引腳和GND引腳，即可輕松實(shí)現(xiàn)溫度閾值的設(shè)定。

低靜態(tài)電流

TMP708的靜態(tài)電流典型值為40μA，這意味著它在工作過程中消耗的電能非常少，有助于降低設(shè)備的功耗，延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間，適用于對(duì)功耗要求較高的應(yīng)用。

靈活的滯回選擇

該器件提供了引腳可選的10°C或30°C滯回功能。滯回功能的作用是防止當(dāng)溫度接近閾值時(shí)，輸出信號(hào)出現(xiàn)振蕩。通過將HYST引腳連接到VCC或GND，工程師可以根據(jù)具體應(yīng)用需求選擇合適的滯回值。

寬電源電壓范圍

TMP708的電源電壓范圍為2.7V至5.5V，這使得它能夠適應(yīng)多種電源環(huán)境，增加了其在不同應(yīng)用場(chǎng)景中的通用性。

小巧的封裝形式

采用5引腳SOT - 23封裝，體積小巧，占用電路板空間少，便于在緊湊的設(shè)計(jì)中使用。

應(yīng)用領(lǐng)域廣泛

TMP708的優(yōu)秀特性使其在多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用：

• 計(jì)算機(jī)領(lǐng)域：可用于筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)的溫度監(jiān)測(cè)，確保CPU等關(guān)鍵組件在安全的溫度范圍內(nèi)工作，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
• 服務(wù)器：在服務(wù)器中，TMP708能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)設(shè)備的溫度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)過熱問題，避免因高溫導(dǎo)致的硬件損壞和數(shù)據(jù)丟失。
• 工業(yè)和醫(yī)療設(shè)備：工業(yè)設(shè)備通常需要在惡劣的環(huán)境下工作，溫度變化較大，TMP708可以準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)設(shè)備溫度，保障設(shè)備的正常運(yùn)行。在醫(yī)療設(shè)備中，對(duì)溫度的精確控制關(guān)乎患者的安全和治療效果，TMP708的高精度特性正好滿足了這一需求。
• 存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)：在存儲(chǔ)設(shè)備中，溫度過高可能會(huì)影響數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和讀取，TMP708可以有效監(jiān)測(cè)并控制溫度，保護(hù)數(shù)據(jù)的安全。
• 汽車領(lǐng)域：在汽車電子系統(tǒng)中，TMP708可用于發(fā)動(dòng)機(jī)艙、電池管理系統(tǒng)等部位的溫度監(jiān)測(cè)，確保汽車的安全和性能。

設(shè)計(jì)要點(diǎn)分析

引腳配置與功能

規(guī)格參數(shù)

絕對(duì)最大額定值

了解器件的絕對(duì)最大額定值對(duì)于確保設(shè)備的安全至關(guān)重要。TMP708的電源電壓范圍為 - 0.3V至6V，輸入和輸出引腳的電壓范圍也有相應(yīng)的限制，輸入電流和輸出電流最大為20mA，工作溫度范圍為 - 40°C至125°C，存儲(chǔ)溫度范圍為 - 65°C至150°C。在設(shè)計(jì)過程中，必須確保各項(xiàng)參數(shù)不超過這些額定值，否則可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備永久性損壞。

ESD額定值

TMP708具有較好的靜電放電（ESD）防護(hù)能力，人體模型（HBM）的ESD額定值為±4000V，帶電設(shè)備模型（CDM）為±1000V，機(jī)器模型（MM）為±200V。但在實(shí)際使用中，仍需采取適當(dāng)?shù)腅SD防護(hù)措施，以避免ESD對(duì)設(shè)備造成損害。

推薦工作條件

為了保證TMP708的正常工作，建議在電源電壓為2.7V至5.5V，工作溫度為0°C至125°C的條件下使用。

熱信息

從熱信息中可以得知，TMP708的結(jié)到環(huán)境的熱阻（RaJA）為217.9°C/W，結(jié)到外殼（頂部）的熱阻（RaJC(top)）為86.3°C/W等。這些參數(shù)對(duì)于評(píng)估設(shè)備的散熱性能和設(shè)計(jì)散熱方案非常重要。

電氣特性

TMP708的電氣特性包括電源電流、溫度誤差、數(shù)字輸入和輸出的電壓、電流等參數(shù)。例如，在VCC = 5V和VCC = 2.7V時(shí)，電源電流的典型值均為40μA，最大值為55μA；在60°C至100°C的溫度范圍內(nèi)，溫度誤差的典型值為±0.5°C，最大值為±3°C。

詳細(xì)工作原理

TMP708內(nèi)部集成了兩個(gè)與溫度相關(guān)的電壓基準(zhǔn)和一個(gè)比較器。其中一個(gè)電壓基準(zhǔn)具有正溫度系數(shù)（tempco），另一個(gè)具有負(fù)溫度系數(shù)。當(dāng)兩個(gè)電壓基準(zhǔn)相等時(shí)，對(duì)應(yīng)的溫度即為溫度觸發(fā)點(diǎn)。 當(dāng)正溫度系數(shù)基準(zhǔn)的電壓超過負(fù)溫度系數(shù)基準(zhǔn)的電壓時(shí)，比較器的輸出從邏輯0變?yōu)檫壿?，從而驅(qū)動(dòng)NFET開漏器件，使OT引腳的電壓從邏輯1變?yōu)檫壿?，即輸出觸發(fā)。同時(shí)，比較器的邏輯1輸出會(huì)使滯回控制模塊增加正溫度系數(shù)基準(zhǔn)的電壓，增加的幅度由HYST引腳的邏輯設(shè)置決定（HYST引腳為邏輯1時(shí)增加10°C，為邏輯0時(shí)增加30°C）。這樣可以防止設(shè)備在溫度接近閾值時(shí)頻繁觸發(fā)和關(guān)閉。當(dāng)本地溫度降低，正溫度系數(shù)基準(zhǔn)的電壓小于負(fù)溫度系數(shù)基準(zhǔn)的電壓時(shí)，比較器的輸出從邏輯1變?yōu)檫壿?，OT引腳的電壓從邏輯0變?yōu)檫壿?，設(shè)備解除觸發(fā)。

應(yīng)用設(shè)計(jì)實(shí)例

以一個(gè)60°C觸發(fā)點(diǎn)、10°C滯回的過溫保護(hù)設(shè)計(jì)為例，詳細(xì)介紹設(shè)計(jì)步驟：

設(shè)計(jì)要求

使用2.7V至5.5V的電源，設(shè)置60°C的觸發(fā)點(diǎn)和10°C的滯回。

詳細(xì)設(shè)計(jì)步驟

• 滯回設(shè)置：將HYST引腳連接到VCC，以實(shí)現(xiàn)10°C的滯回。
• 溫度閾值電阻計(jì)算：根據(jù)公式 (R{SET }(k Omega)=0.0012 T^{2}-0.9308 T + 96.147)（其中T為溫度閾值，單位為°C），計(jì)算出60°C溫度閾值下的理想 (R{SET}) 電阻值為44.619kΩ。實(shí)際應(yīng)用中，選擇最接近的標(biāo)準(zhǔn)電阻值44.2kΩ。
• 上拉電阻選擇：從OT引腳到VCC引腳使用一個(gè)10kΩ的上拉電阻。為了最小化功耗，也可以使用更大阻值的上拉電阻，但不能超過470kΩ。
• 旁路電容放置：在TMP708設(shè)備附近放置一個(gè)0.1μF的旁路電容，以減少電源噪聲的影響。

電源和布局建議

電源建議

由于TMP708的電源引腳對(duì)噪聲比較敏感，任何顯著的噪聲都可能導(dǎo)致觸發(fā)點(diǎn)誤差。因此，建議使用一個(gè)150Ω的電阻和一個(gè)0.1μF的電容對(duì)設(shè)備供電進(jìn)行低通濾波，以最小化噪聲的影響。

布局建議

TMP708的布局非常簡(jiǎn)單。在設(shè)計(jì)電路板時(shí)，應(yīng)盡量將旁路電容靠近VCC引腳放置，以提高濾波效果。同時(shí)，要確保良好的接地，減少干擾。為了維持準(zhǔn)確的溫度監(jiān)測(cè)，需要保證TMP708封裝與被監(jiān)測(cè)設(shè)備之間有良好的熱接觸，并且盡量降低輸出電流，以減少自熱效應(yīng)的影響。

總結(jié)

TMP708電阻可編程溫度開關(guān)憑借其高精度、低功耗、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為了眾多電子設(shè)備溫度監(jiān)測(cè)與控制的理想選擇。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理配置引腳、選擇合適的外部元件，并注意電源和布局設(shè)計(jì)，以充分發(fā)揮TMP708的性能，確保設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。你在使用TMP708或其他溫度監(jiān)測(cè)器件時(shí)遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。