单总线多点高精度测温解决方案

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1、杭州晶华微电子有限公司单总线多点高精度测温解决方案紫杉产品初步规格及设计说明v0.1第2页共5页2011.04.14杭州晶华微电子有限公司概述：在传统模拟信号远距离温度测量系统中，需要很好地解决引线误差补偿、多点切换误差和放大电路零点漂移误差等技术问题，才能够达到较高的测量精度。另外一般监控现场的电磁环境都非常恶劣，各种干扰信号较强，模拟温度信号容易受到干扰而产生测量误差，影响测量精度。因此，在温度测量系统中，采用抗干扰能力强的新型数字温度传感器是解决这些问题的最有效方案。相对于传统模拟测温系统，杭州晶华微电子有限公司研发的新型数字温度传感器SD5020具有体积更小、精

2、度更高、适用电压更宽、采用单总线、可组网等优点，在实际应用中取得良好的测试效果。应用领域包括温控系统、工业过程控制、电源热保护、环境温度检测等。SD5020的主要特点：1、管脚兼容DS18B20芯片。2、工作电压范围：2.7V～5.5V，3、温度精度：在-10℃~+85℃范围内最大误差±0.8℃，在-55℃~+125℃范围内最大误差±1.5℃。4、温度分辨率为12位，对应的分辨温度为0.0625℃，可实现高精度测温，完成一次温度测量的时间约为85ms。5、测量结果直接输出数字温度信号给CPU，带CRC校验功能，具有极强的抗干扰和纠错能力。6、简单的单总线接口方式，SD5

3、020在与微处理器连接时仅需要一条通讯线即可实现双向通信。也可以通过DIO信号产生寄生电源方式给芯片供电。7、SD5020支持多点组网功能，多个SD5020可以并联在唯一的DIO线上，实现组网多点测温。8、SD5020芯片把全部传感器及转换电路集成在形如一只三极管的集成电路内；如果是多个SD5020并联使用DIO寄生电源单线供电时，只需在每个SD5020芯片旁加一个二极管和电容即可实现高精度测温。紫杉产品初步规格及设计说明v0.1第2页共5页2011.04.14SD5020的应用电路SD5020测温系统具有测温系统简单、测温精度高、连接方便、占用口线少等优点。下面是SD

4、5020几个不同应用方式下的电路图：如图1、图2所示，在外部电源供电方式下，SD5020工作电源由VDD引脚接入，每个芯片VDD引脚加一个1uF滤波电容就可以保证转换精度。可以同时在总线上挂接多个SD5020传感器，组成多从机测温系统。在外部电源供电方式下，上拉电阻可选择1k～10k，电容可选择1uF～10uF，实际推荐上拉电阻3.3k，电容1uF。SD5020应用笔记第5页共5页2013.03.14图1.SD5020外部电源供电方式图图2.SD5020多从机外部电源供电方式图在寄生电源供电方式下，SD5020从单线信号线上汲取能量：在信号线DIO处于高电平期间经过一个

5、diode把能量储存在电容里，在信号线处于低电平期间消耗电容上的电能工作，直到高电平到来再给寄生电源电容充电。要想使SD5020进行精确的温度转换，DIO线必须保证在温度转换期间提供足够的能量。使用寄生电源方式供电有三个好处：1、进行远距离测温时，无需本地电源；2、可以在没有常规电源的条件下读取数据；3、电路更加简洁，仅使用一根I/O口实现测温。图3为单个芯片采用寄生电源供电方式电路图（PMOSFET可以不用）。SD5020应用笔记第5页共5页2013.03.14图3.SD5020寄生电源供电方式图SD5020多从机寄生电源供电方式如图4所示。由于每个SD5020在温度

6、转换期间工作电流为170uA左右，当多个温度传感器挂在同一根I/O线上进行多点测温时，只靠3.3K上拉电阻无法迅速补充能量，导致测温异常。为此，MCU在输出高电平或者检测到输入高电平时，可通过MCU的另一个端口控制导通PMOSFET，把DIO线强上拉到VCC。由于PMOSFET的导通阻抗很低，可以迅速给每一个芯片的VDD补充电能，维持高精度测温。当MCU输出低电平或者检测到输入低电平时，应先断开PMOSFET。在寄生电源供电方式下，使用VCC电源3.3V~5.5V，仍然保证在-55℃~+125℃范围内的测温精度。其中，PMOSFET选择导通阻抗小，开关快的管子，建议在其

7、栅极接一个100k的上拉电阻至VCC，使PMOSFET不易损坏，（加100k电阻防止PMOSFET栅极悬空，给栅极和源极放电，默认状态PMOSFET处于断开状态）。Diode选择肖特基二极管，上拉电阻可选择1k～10k，电容可选择4.7uF～10uF，推荐使用上拉电阻3.3k，电容10uF。图4.SD5020多从机寄生电源供电方式图 设计注意事项：  1、较小的硬件开销需要相对复杂的软件进行补偿，由于SD5020与微处理器间采用串行数据传送，因此，在对SD5020进行读写编程时，必须严格的保证读写时序，否则将无法读取测温结果。  2、在由