一般說明

LM95221是中的雙遠程二極管溫度傳感器一個8導聯的MSOP軟件包。的2線串行接口LM95221與SMBus 2.0兼容。LM95221罐感應三個溫度區，它可以測量自己的模具和兩個二極管連接的晶體管的溫度。二極管連接的晶體管可以是熱二極管如在奔騰和AMD處理器中發現的，或者可以簡單地二極管連接的MMBT3904晶體管。遠程溫度讀數的LM95221解析格式可編程為10位加號或11位無符號。在無符號模式LM95221遠程二極管讀數可以解析溫度高于127°C。本地溫度讀數的分辨率為9位加號。任何一個ASIC的溫度都可以精確地確定只要目標芯片上有專用二極管（半導體結），就可以使用LM95221。LM95221遙感器精度為±1˚C的工廠調整為串聯電阻為2.7歐姆，非理想系數為1.008。

特征

準確地感知遠程IC的模具溫度或二極管結

遠程二極管故障檢測

車載局部溫度傳感

遠程溫度讀數：-0.125攝氏度LSb-可編程分辨率11位加10位符號-11位解析高于127°C的溫度

局部溫度讀數：-0.25攝氏度-9位加號

狀態寄存器支持

可編程轉換率允許用戶優化

耗電量

停機模式一次轉換控制

SMBus 2.0兼容接口，支持超時

8針MSOP封裝

主要規格

局部溫度精度

TA=0˚C至85˚C±3.0˚C（最大值）

遠程二極管溫度精度

TA=30攝氏度至50攝氏度，TD=45攝氏度至85攝氏度±1.0攝氏度（最高）

TA=0˚C至85˚C，TD=25˚C至140˚C±3.0˚C（最大）

電源電壓3.0 V至3.6 V

電源電流2 mA（典型值）

應用

處理器/計算機系統熱管理（例如筆記本電腦、臺式機、工作站、服務器）

電子測試設備

辦公電子設備

絕對最大額定值（注1）

電源電壓−0.3 V至6.0 V

SMBDAT處的電壓，SMBCLK−0.5V至6.0V

其他針腳處的電壓−0.3 V至（VDD+0.3 V）

D−輸入電流±1 mA

所有其他引腳的輸入電流（注2）±5 mA

機組輸入電流（注2）30 mA

SMBDAT輸出漏電流10毫安

儲存溫度−65˚C至+150˚C

焊接信息，鉛溫度

MSOP-8包（注3）

氣相（60秒）215˚C

紅外線（15秒）220˚C

靜電放電敏感性（注4）

人體模型2000V

機器型號200 V

運行額定值（注1、5）

工作溫度范圍0˚C至+115˚C

電氣特性

溫度范圍TMIN≤TA≤TMAX

LM95221cmm 0˚C≤TA≤+85˚C

電源電壓范圍（VDD）+3.0V至+3.6V

溫度-數字轉換器特性

除非另有說明，否則這些規范適用于VDD=+3.0Vdc至3.6Vdc。黑體限值適用于TA=TJ=TMIN≤TA≤TMAX；所有其他限值TA=TJ=+25˚C，除非另有說明。TJ是LM95221的結溫。TD是遠端熱二極管的結溫。

邏輯電氣特性

數字直流特性除非另有說明，否則這些規范適用于VDD=+3.0至3.6 Vdc。黑體lim 其適用于TA=TJ=TMIN到TMAX；所有其他限值TA=TJ=+25˚C，除非另有說明。

除非另有說明，否則這些規范適用于VDD=+3.0 Vdc至+3.6 Vdc，CL（負載電容），輸出線=80 pF。黑體字限值適用于TA=TJ=TMIN至TMAX；所有其他限值TA=TJ=+25˚C，除非另有說明。LM95221的交換特性完全滿足或超過SMBus 2.0版的已發布規范。以下參數是與LM95221相關的SMBCLK和SMBDAT sig之間的時序關系。它們遵循但不一定是SMBus總線規范。

注1：絕對最大額定值表示設備可能發生損壞的極限值。操作時，直流和交流電氣規格不適用裝置超出其額定工作條件。

注2：當任何引腳的輸入電壓（VI）超過電源（VI<GND或VI>VDD）時，該引腳的電流應限制在5 mA。LM95221引腳的寄生元件和/或ESD保護電路如下圖所示。D4的標稱擊穿電壓為6.5 V。小心不應使引腳D1+上的寄生二極管D1正向偏壓：D1+、D2+、D1-、D2-。如果超過50 mV，可能會損壞溫度測量。

注：“x”表示指定管腳存在元件。SNP指的是一種回接設備。

注3：請參閱URL“http://www.national.com/packaging/其他建議和方法焊接表面貼裝設備。

注4：人體模型，100pF通過1.5kΩ電阻放電。機器型號，200pF直接放電到每個引腳。

注5：當用2盎司箔紙連接到印刷電路板上時，與環境的熱阻連接：–MSOP-8=210˚C/W

注6：典型值為TA=25°C，代表最有可能的參數標準。

注7：限值保證為國家AOQL（平均出廠質量水平）。

注8：局部溫度精度不包括自熱效應。自熱引起的溫度上升是內部動力的產物LM95221的損耗和熱阻。熱電阻計算見注（5）。

注9：當使用非理想度為1.008且系列R=2.7Ω的熱二極管時，LM95221CIMM的精度得到保證。當使用MMBT3904型晶體管作為熱二極管，誤差帶將偏移-3.25˚C

注10：使用SMBU時，靜態電流不會顯著增加。

注11：本規范僅用于說明溫度數據的更新頻率。LM95221可以在任何時候讀取而不考慮轉換狀態（并將產生最后的轉換結果）。

注12：輸出上升時間從（VIN（0）最大值+0.15V）到（VIN（1）最小值−0.15V）。

注13：輸出下降時間從（VIN（1）min-0.15V）測量到（VIN（1）min+0.15V）。

注14：將SMBDAT和/或SMBCLK線保持在低位的時間間隔大于tTIMEOUT將重置LM95221的SMBus狀態機，因此設置SMBDAT和SMBCLK引腳處于高阻抗狀態。

典型性能特征

功能描述

LM95221是一種數字傳感器，可以使用sigma-delta模數轉換器檢測3個熱區的溫度轉換器。它可以測量其局部模具溫度和兩個二極管連接的MMBT3904晶體管的溫度使用∆Vbe溫度傳感方法。2線串行LM95221的接口與SMBus 2.0和I2C。有關詳細信息，請參閱SMBus 2.0規范I2C總線與SMBus。溫度轉換率可編程用戶優化LM95221的電流消耗符合系統要求。LM95221可以放置在當不需要溫度數據時，停機以最大限度地降低功耗。在關機狀態下，單次轉換模式允許系統控制轉換率為終極靈活性。遠程二極管溫度分辨率為11位可編程為11位無符號或10位加號。兩種分辨率的最低有效位（LSb）權重為0.125℃。無符號分辨率允許遠程二極管感測溫度高于127℃。當地溫度分辨率不可編程，始終為9位加號最低溫度為0.25攝氏度。LM95221遠程二極管溫度精度為普雷斯科特處理器的熱二極管和只有使用此二極管時，才能保證精度。LM95221中的二極管故障檢測電路可以檢測是否存在遠程二極管：D+是否對VDD短路，D-或地面，或D+是否浮動。LM95221寄存器集具有8位數據結構和

包括：

1.最高有效字節（MSB）本地溫度寄存器

2.最低有效字節（LSB）本地溫度寄存器

3.MSB遠程溫度1寄存器

4.LSB遠程溫度1寄存器

5.MSB遠程溫度2寄存器

6.LSB遠程溫度2寄存器

功能描述（續）

7.狀態寄存器：忙，二極管故障

8.配置寄存器：分辨率控制、轉換速率控制，備用控制

9.單發寄存器

10.制造商ID

11.修訂ID

轉換順序

LM95221轉換本地溫度、遠程溫度1和2，以及更新它的所有寄存器。只有在轉換過程中，狀態寄存器（02h）中的忙位（D7）才是高電平。這些轉換以循環順序進行處理。轉換率可由配置寄存器（03h）中的轉換率位修改。當轉換率被修改時，會插入一個延遲在轉換之間，實際轉換時間保持為66ms（每個遠程26 ms，本地14 ms）。不同的轉換率將導致LM95221繪制不同電流供應量如圖2所示。

開機默認狀態

LM95221總是通電到這些已知的默認狀態。LM95221在這些州直到第一次轉換。

1.命令寄存器設置為00h

2.當地溫度設置為0˚C

3.遠程二極管溫度設置為0˚C，直到第一次轉換

4.狀態寄存器取決于熱二極管輸入的狀態

5.配置寄存器設置為00h；連續轉換，時間=66ms

SMBus接口

SMB221在LMU上操作，所以SMBCLK行是一個輸入，SMBDAT行是雙向的。LM95221從不驅動SMBCLK系列和它不支持時鐘拉伸。據SMBus說規格，LM95221有一個7位從機地址。全部位A6到A0是內部編程的，不能被軟件或硬件改變的。LM95221有以下SMBus從屬地址：

溫度數據格式

溫度數據只能從本地和遠程溫度寄存器。遠程溫度數據由一個11位2的帶LSb的補碼字或無符號二進制字（最低有效位）等于0.125℃。數據格式為左對齊16位字在兩個8位寄存器中可用。未使用的位將始終報告“0”。

本地溫度數據用10位2表示

LSb（最低有效位）等于的補碼字0.25°C。數據格式為左對齊16位字，可在兩個8位寄存器中使用。未使用的位將始終報告“0”。高于+127.875˚C的局部溫度讀數夾持到+127.875˚C時，溫度讀數將為負值。

SMBDAT開漏輸出

SMBDAT輸出是開路漏極輸出，而不是有內部引體。在上不會觀察到“高”水平這個引腳直到上拉電流是由外部提供的電源，通常為上拉電阻器。電阻值的選擇取決于許多系統因素，但一般來說，上拉電阻器應盡可能大而不影響SMBus所需的數據速率。這將最小化任何內部內部加熱導致的溫度讀數錯誤LM95221。上拉的最大阻力2.1V高電平，基于LM95221規格電源電壓為3.0V時的電平輸出電流為

82kΩ（5%）或88.7kΩ（1%）。

二極管故障檢測

LM95221配備了設計的操作電路檢測有關遙控二極管的故障情況。在檢測到D+觸針對地短路的事件，D−，VDD或D+浮動，遠程溫度讀數為–128.000˚C，如果選擇簽名格式，則+255.875已選擇無符號格式。此外，適當的設置狀態寄存器位RD1M或RD2M（D1或D0）。

與LM95221通信

LM95221中的數據寄存器由命令寄存器。通電時，命令寄存器設置為“00”，讀取本地溫度的位置注冊。命令寄存器鎖存它的最后一個位置設置為。LM95221中的每個數據寄存器歸為一個四種類型的用戶可訪問性：

1.只讀

2.只寫

3.讀/寫同一地址

4.寫/讀不同的地址

寫入地址221總是包含LMA地址以及命令字節。對任何寄存器的寫入都需要一個數據字節。

讀取LM95221可以通過兩種方式之一進行：

1.如果鎖定在命令寄存器中的位置是正確的（大多數情況下，命令寄存器中最常被讀取的溫度點是從LM95221），那么讀取可以簡單地包括地址字節，后跟檢索數據字節。

2.如果需要設置命令寄存器，則地址字節，命令字節，重復啟動，等等地址字節將完成讀取。數據字節首先具有最高有效位。在結束時一讀，LM95221可以接受確認或否來自主機的確認（通常不確認作為從設備的信號，主設備已讀取其最后一個字節）。它需要LM95221 66毫秒來測量遠程二極管和內部二極管的溫度。從先前的遠程二極管溫度測量中檢索所有11位，主機必須確保所有11位從相同的溫度轉換而來。這可能是通過先讀取MSB寄存器來實現。LSB將是讀取MSB后鎖定。LSB將在正在閱讀。如果用戶連續讀取MSB，則每次讀取MSB，LSB與該溫度關聯將被鎖定并覆蓋以前的LSB值鎖定。

功能描述（續）

串行接口復位

如果SMBus主服務器在LM95221正在SMBDAT線路上傳輸，即LM95221必須返回到通信中的已知狀態協議。這可以通過以下兩種方式之一進行：

1.當SMBDAT低時，LM95221 SMBus狀態如果SMB  DAT或SMBCLK保持低位超過35ms，則計算機重置為SMBus空閑狀態（t超時）。注意，根據SMBus規范

當SMBCLK

或SMBDAT線路保持低25-35ms。因此，到確保總線上所有設備的超時SMBCLK或者SMBDAT線路必須保持在低位至少35ms。

2.當SMBDAT為高時，讓主機啟動SMBus啟動。LM95221將正確響應通信過程中任何點的SMBus啟動條件。啟動后，LM95221將需要一個SMBU地址地址字節。

一次性轉換

一次性寄存器用于啟動單個轉換以及設備處于待機狀態時的比較周期，之后設備將返回待機狀態。這不是數據寄存器，它是導致單次觸發的寫入操作轉換。寫入此地址的數據與未存儲。將始終從該寄存器中讀取0

LM95221寄存器

命令寄存器選擇從哪個寄存器讀取或寫入哪個寄存器。此寄存器的數據應在SMBus寫入通信的命令字節。

溫度數據：LSb=0.125˚C。

出于數據同步的目的，如果用戶希望同時讀取MSB和LSB寄存器，則應首先讀取MSB寄存器。

讀取MSB后，LSB將被鎖定。LSB被讀取后將被解鎖。如果用戶連續讀取msb，在LSB中覆蓋前一個LSB值，并且每個LSB都將被鎖定鎖定。

應用程序提示

LM95221的使用方法與其他集成電路溫度傳感器及其遙控器二極管感應能力允許它以新的方式使用好。它可以焊接到印刷電路板上，因為最佳熱導率路徑在模具和銷，其溫度將有效地印刷電路板焊接到LM95221的別針。這假設環境空氣溫度幾乎等于印刷電路板；如果空氣溫度高得多或低于表面溫度，LM95221模具的實際溫度將處于表面溫度和空氣溫度之間的中間溫度。再說一次主要的熱傳導路徑是通過引線，所以電路板溫度對模具溫度的影響比空氣溫度大得多。要測量LM95221模具外部的溫度，請使用一個遙控二極管。此二極管可位于目標IC，允許測量IC的溫度，與LM95221的溫度無關。LM95221已優化用于測量遠程熱二極管非理想值為1.008，串聯電阻為2.7Ω。90納米奔騰4處理器上的熱敏二極管流程的典型非理想性為1.011串聯電阻為3.33Ω。因此，當測量這個值時帶有LM95221典型偏置+1.5˚C的熱敏二極管將被觀察。這種偏移可以通過以下方式輕松補償從LM95221的讀數中減去1.5攝氏度。離散的二極管也可以用來感測外部的溫度物體或環境空氣。記住離散二極管的溫度會受到導線的溫度。大多數硅二極管并不適合于此應用程序。建議2N3904晶體管基極發射極結與基地。當測量連接2N3904的二極管時LM95221，將觀察到-3.25˚C的偏移。這個偏移量可以簡單地添加到LM95221的讀數：T2N3904=TLM95221+3.25˚C

二極管非理想性

二極管非理想因素對精度的影響

當晶體管作為二極管連接時變量VBE、T和If的關系成立

q=1.6x10−19庫侖（電子電荷）

T=絕對溫度（開氏度）

k=1.38x10−23焦耳/k（玻爾茲曼常數）

η是二極管過程的非理想因素

制造日期：IS=飽和電流，與工藝有關

如果=通過基極發射極結的正向電流

VBE=基極發射極電壓降

在活躍區，-1項可以忽略不計，可能是消除，得到以下方程式

在上述方程中，η和IS取決于用于制造特殊材料的工藝二極管。通過以非常可控的比率（N）施加兩個電流并且測量產生的電壓差，這是可能的以消除IS術語。求解正向電壓差異產生關系：

LM95221的電壓也包括IFRS

串聯電阻的電壓降。非理想因素，η、 是唯一一個未考慮的參數，取決于用于測量的二極管。因為∆VBE與η和T成比例，η的變化無法與溫度變化區分開來。由于非理想因素不受溫度傳感器的控制，它將直接增加傳感器。對于奔騰4和移動奔騰處理器-M英特爾指定η在各部件之間的變化為±0.1%。作為一個例如，假設溫度傳感器具有精確性在25℃室溫下的±1˚C和用于制造二極管的工藝具有非理想性變化±0.1%。室溫下溫度傳感器的最終精度為：TACC=±1˚C+（±0.1%的298˚K）=±1.4˚C溫度測量中的附加誤差如果每個溫度傳感器用與之配對的遙控二極管進行校準。

應用提示（續）

二極管非理想性補償

為了補償非理想性帶來的誤差，對溫度傳感器進行了特殊的標定處理器。國家半導體溫度傳感器始終校準到給定處理器類型的典型非理想狀態。LM95221校準為非理想1.008和2.7Ω的串聯電阻。當溫度針對特定處理器類型校準的傳感器與不同的處理器類型或給定的處理器類型具有介紹了偏離典型的非理想性錯誤。與非理想性相關的溫度誤差可通過使用通過軟件完成的偏移校準。

在嘈雜的環境中，例如處理器主板，布局考慮非常關鍵。噪聲感應開啟在遠程溫度二極管傳感器和LM95221之間運行的軌跡會導致溫度轉換錯誤。記住LM95221的信號電平是嘗試測量微伏。以下指南應遵循：

1.VDD應使用一個0.1μF電容器（100 pF）并聯。應放置100pF電容器盡可能靠近電源插腳。大量電容約為10μF靠近LM95221。

2.需要一個2.2nF二極管旁路電容器來過濾高電平頻率噪聲。將2.2nF電容器盡可能靠近可用于LM95221的D+和D-引腳。確保2.2nF電容器的記錄道是匹配的。

3.理想情況下，LM95221應放置在處理器二極管引腳的軌跡為直，短，盡可能相同。1Ω的跡線電阻可導致高達1˚C的誤差。這個誤差可以用簡單的軟件進行補償補償補償。

4.二極管軌跡應被接地保護環包圍可能的話，在上面和下面。這個GND防護罩不應位于D+和D-線之間。在如果噪聲確實耦合到二極管線路上如果它是耦合共模，則是理想的。那是同樣的D+和D-線。

5.避免在靠近電源的地方布線二極管提供開關或濾波電感器。

6.避免運行接近或平行于高的二極管軌跡高速數字和公交線路。應保留二極管痕跡距離高速數字記錄道至少2厘米。

7.如果需要跨越高速數字記錄道，則二極管軌跡和高速數字軌跡應該以90度角交叉。

8.連接LM95221 GND引腳的理想位置是盡可能靠近相關的處理器GND用感應二極管。

9.D+和GND之間以及D之間的泄漏電流+D−應保持在最小值。13毫安的泄漏可導致高達0.2攝氏度的二極管溫度讀數錯誤。保持印刷電路板盡可能的干凈將最小化泄漏電流。噪聲耦合到大于400mVp-p的數字線路中（典型滯后）和低于500mV的欠沖GND，可能會阻止SMBus與LM95221。SMBus無應答是最常見的癥狀，導致公共汽車上不必要的交通。盡管SMBus的最大通信頻率是低（最大100kHz），仍需小心確保系統內有多個部件的正確終端總線和長印制電路板痕跡。RC低通包括3db轉角頻率約為40MHz的濾波器在LM95221的SMBCLK輸入上。附加阻力罐與SMBDAT和SMBCLK行串聯添加到進一步幫助過濾噪音和鈴聲。最小化噪聲耦合把數字線路排除在開關電源區之外以及確保數字線路包含高速數據通信與SMBDAT成直角交叉和SMBCLK線。

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