在如今的平板电脑和智能手机等便携设备中,一般都内置了许许多多的传感器,温度传感器就是其中必不可少的一种,它对设备起着一定的保护作用。
理想的温度传感器设计是将其装在外壳最热的位置,如图1(a)所示,但是这样装配困难而且成本高,降低了可靠性并且也很难维护。现有的温度传感器的典型设计如图1(b)所示,即将温度传感器安装在CPU 旁或依靠CPU 内部温度传感器,但存在以下问题:温度不准确;不能兼顾系统外的环境条件;需要更大的安全范围;降低了性能。
(a)理想设计 (b)典型设计
图1 温度传感器设计
为此德州仪器(TI)推出了业界首款单芯片IR MEMS 温度传感器TMP006,TI中国区市场开发高性能模拟产品销售工程师信本伟先生向记者介绍,将TMP006安装在PCB上可通过读取无源IR 能量值来确定温度,如图2所示。其优势在于:可解决测量外壳温度所遇到的装配问题;可兼顾外部环境条件;一次性预生产特性;可测量器件外物体的温度,从而支持全新的应用。
图2 使用TI 无源IR温度传感器的设计
事实胜于雄辩,信本伟先生向记者展示了一个笔记本电脑外壳温度实验。实验环境为给笔记本电脑供电30 分钟,然后再运行几个应用程序来给处理器施压。实验监测结果如图3所示。
图3 TMP006实验监测结果
信本伟先生介绍了专为便携式设备而设计TMP006的具体性能指标:
集成了MEMS 热电堆传感器、信号调节器、16 bit ADC、局部温度传感器以及电压参考5 个分立式组件(见图5),与同类竞争产品相比可将解决方案尺寸缩小95%,仅为1.6 mm x 1.6 mm;
功耗比同类竞争解决方案低90%,其中静态电流仅为240 uA,关断模式下电流仅为1 uA;
宽泛工作温度为-40℃ ~+125℃,局部温度传感器误差精度为+/- 0.5℃(典型值),无源IR 传感器误差精度为+/- 1 ℃(典型值);
具有I2C/SMBus 数字接口的数字解决方案。
TMP006的工作原理如图4所示,其内部结构方框图如图5所示。
图4 TMP006的工作原理
图5 TMP006 内部结构方框图
适用于TMP006 的评估板现已开始提供。同步提供的还有验证电路板信号完整性需求的IBIS 模型、计算物体温度的所有源代码以及应用手册,TMP006 现已开始供货。
在发布会当天,信本伟先生还向记者展示了一款采用了TI某款器件的智能手机,该手机可以让人在看似一般的触摸屏上感受到真正键盘的触感,它通过感应外界压力,而在触摸屏相应位置有震动。这种应用恰好满足了广大手机厂商差异化的需求,大大提高了人机交互体验。至于具体采用的是哪款芯片和什么技术,信本伟工程师给记者卖了个关子,本人也期待谜题早日揭晓。
总之,在消费电子竞争日趋激烈以及产品严重同质化的今天,单靠外观和软件的创新显然已经不可能确保胜利了,高性能、独特创新的芯片势必会给厂商带来巨大的机会,相信TI这款单芯片IR MEMS 温度传感器TMP006是新机遇的开始。