远程半导体数字温度传感器LM86及其应用

温度传感器是电子产品设计中最常用的电子元件之一。随着IC集成度的提高，以及笔记本电脑、移动终端、PDA等便携式设备的普及，功耗散热问题变得越来越突出。只有对芯片的工作温度进行精确的控制，才能保证设备稳定工作。传统的热敏电阻虽然具有价格低廉等优势，但体积大、输出信号单一、功耗大、线性度不佳等因素制约着热敏电阻在高精电子产品中的应用。半导体温度传感器以其成本低、功能强大、体积小并具有良好的线性度等突出优势而应用升温。

LM86是美国国家半导体公司推出的一款11位远程半导体数字温度传感器，具有双线系统管理总线(SMBus)串行接口，能够精确测量自身温度及外部设备的温度。芯片内设一个半导体元件用于感应芯片自身温度(本地温度)，远程传感器为分立元件二极管或埋设在被测温的IC内的晶体管连接而成的二极管。只要放置一个专用二极管在目标裸片，就可以使用LM86准确测量任何ASIC的温度。±0．75℃的准确性是厂家针对移动PentiumⅢ热敏二极管的1．008典型非理想因素而设计的。

1 工作原理

1．1功能描述

LM86温度传感器把一个使用本地或远程二极管的基于温度传感器的 VBE变量与一个10位正ADC相结合(LM86的内部结构框图如图1所示)。LM86与串行SMBus版本2．0双线接口相兼容。数字比较器比较被测本地温度(LT)与本地上限(LHS)、本地下限(LLS)和本地T CRIT(LCS)用户编程温度限制寄存器。被测远程温度(RT)以数字量与远程上限(RHS)、远程下限(RLS)和远程T_CRIT(RCS)用户编程温度限制寄存器比较。A-LERT#输出激活指示比较超出T CRIT或上下限寄存器中的预置值。T CRIT A#输出通过内部滞回比较器来响应，滞回功能通过设置滞回寄存器(TH)的值来实现。当温度低于T CRIT设置值时，T CRIT A#有效。当远程温度和本地温度同时读时，滞回寄存器会受影响。

LM86通过设置配置寄存器的位可处于低功耗模式。在这种模式下LM86的SMBus接口中所有不需要的电路都关闭。本地温度和温度上下限数据寄存器为8位。11位远程温度数据是一个16位字。两个偏移寄存器（RTOLB和RTOHB）用来补偿非理想误差。报导的远程温度读数通过对实际温度加减偏移寄存器中的值来调整。

图2 为LM86接线图，对于两种封装MSOP-8或SOIC-8具有同样的管脚排列。管脚功能详细说明见表1。

1．2主要特点

LM86为单电源供电，直流3．0～3．6 V，典型供电电流0．8 mA。本地温度精度为25～125℃±3．0℃。远程二极管温度精度根据本地温度的范围值而有所不同。本地温度为30℃时，远程温度为80℃±0．75℃；本地温度为30～50℃时，远程温度在60～100℃士1．0℃之间；0～85℃的本地温度所对应的远程温度为25～125℃土3．O℃。

LM86的存储温度在一65～150℃之间。除此之外还有以下特点：

(1)精确传感远程IC或二极管连接的裸片温度；

(2)偏移寄存器允许精确传感多种类型的二极管；

(3)本地温度传感；

(4)10位以上信号远程二极管温度数据格式，0．125℃分辨率；

(5)与系统停机有用的T CRIT A#输出；

(6)ALERT#输出支持SMBus 2．0协议；

(7)SMBus 2．0兼容接口，支持TIMEOUT：

(8)8管脚MSOP和SOIC封装。

2  报警输出(ALERRT#)

LM86的ALERT#管脚是一个低电平有效漏极开路报警输出，由超出温度限制寄存器所定义的极限温度转换所触发，报警输出的复位取决于所用的选择方式。LM86的ALERT#输出适用于3种不同的使用方式来最好地服务于系统设计者：作为温度比较器，作为基于中断标志的温度和作为SMBus报警系统的一部分。每个温度读数，本地温度和远程温度(LT和RT)与一个T CRIT温度限制寄存器(LCS，RCS)相关，一个上限温度限制寄存器(LHS和RHS)和一个下限温度限制寄存器(LLS和RLS)。在每个温度读数结束后，数字比较器确定读数是否高于他的上限温度限制寄存器T CRIT设置值或低于他的下限设置值。如果这样，状态寄存器中的相应的位被置位，任何超出极限的温度转换都会触发报警。通常，配置寄存器中的报警屏敝位必须被清除以便来触发所有模式的报警。

2．1 作为温度比较的报警输出

当LM86接在一个不执行中断的系统中时，报警输出能用作温度比较器。在这种使用方式下，一旦触发报警变低的条件不再存在，报警就解除。例如，如果报警输出通过LT>LHS的比较被激活，当这个条件不再是真时，报警将保持高。只要所有的寄存器都在初始化时配置好，这种模式允许不要软件干预而实现操作。为了使报警能用作温度比较器，过滤器(FILTER)和报警配置寄存器(xBF)中的DO位必须设置为高。
2．2 作为中断的报警输出

当LM86用来触发一个中断服务程序时，ALERT#可以作为一个简单的中断信号来完成。在这种系统中，ALERT#用于触发一个中断服务程序。在中断服务程序没有完成之前或正在执行中时，不希望中断标志被重复触发。在状态寄存器读期间，如果状态寄存器中除D7和D2以外的任何位被置位，LM86将把报警屏敝位置位，阻止进一步的报警触发，直到在中断服务程序结束时主机发出复位指令使屏敝解除。

下面的步骤描述了一个使用ALERT#管脚作为中断标志的系统响应：

(1)主机感应到ALERT#为低；

(2)主机读LM86状态寄存器以确定引起报警的原因；

(3)LM86清除状态寄存器，复位报警信号为高，设置报警屏敝位(配置寄存器的D7位)；

(4)主机关注引起报警的条件。风扇被启动，温度设置极限调整等；

(5)主机复位报警屏敝。