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MLX90614

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MLX90614 系列

单区视场和双区视场

TO-39

封装

红外温度传感器

3901090614 第 1 / 52 页数据手册

Rev 008 2013/2/28

特性和优点

 尺寸小，成本低

 易集成

 在极宽温度范围内工作，带出厂校准：

传感器工作温度范围：-40…+125˚C

被测目标温度范围：-70…+380˚C

 Ta 和 To 在 0 到 50°C 时，测量精度可达 0.5°C

 高(医疗)精度校准

 测量值分辨率 0.02°C

 单区视场和双区视场可选

 SMBus 兼容数字接口

 可配置 PWM 连续输出

 3V 或 5V 供电，也可使用 8…16V 供电调制

 支持睡眠模式

 适合不同应用领域的多种封装方式和测试方式

 车用级别标准

应用实例

 高精度非接触式温度测量

 用于车用空调控制系统的温度舒适度传感器

 住宅、商业和工业建筑的空调温度感应

 挡风玻璃的除雾

 汽车视野死角监测

 工业上移动部件温度监测

 打印机、复印机的温度控制

 家电的温度控制单元

 医疗保健

 牲畜监控

 移动物体的探测

 多区域温度控制 – 2 线通信，读取多达 127 个

传感器

 热继电器、报警

 体温测量

订购信息

器件编号

MLX90614

温度代码

E (-40C...85C)

K (-40C…125C)

封装代码

SF (TO-39)

- 选择码

- X X X

(1) (2) (3)

标准部分

-000

封装格式

-TU

(1) 供电电压/精度：

A - 5V

B - 3V

C - 预留

D - 3V 医疗精度

(2) 热电堆数目：

A – 单区视场

B – 双区视场

C – 带热梯度补偿*

(3) 封装选择：

A – 标准封装

B – 预留

C – 35° FOV

D/E – 预留

F – 10° FOV

G – 预留

H – 12° FOV (折射型透镜)

I – 5° FOV

实例:

MLX90614ESF-BAA-000-TU * : 见第 2 页

功能图

CON1

SCL

SDA

GND

Vdd

C1 value and type may differ

in different applications

for optimum EMC

MLX90614

PWM

SDA

MLX90614 connection to SMBus

Vss

SCL

MLX90614Axx: Vdd=4.5...5.5V

Vdd

0.1uF

图

典型应用电路

概述

MLX90614 是一款用于非接触式的红外温度传感器，集成

了红外探测热电堆芯片与信号处理专用集成芯片，全部封装

在 TO-39。

低噪声放大器、17 位 ADC 和强大的 DSP 处理单元的全

集成，使传感器实现了高精度，高分辨率的测量。

传感器的测量结果均出厂校准化，数据接口为数字式的

PWM 和 SMBus(System Management Bus) 输出。

作为标准，PWM 为 10 位，且配置为-20˚C 至 120 ˚C

内，分辨率为 0.14 ˚C 的连续输出。

传感器出厂默认，上电复位时为 SMBus 通信。

MLX90614 系列

单区视场和双区视场

TO-39

封装

红外温度传感器

3901090614 第 2 / 52 页数据手册

Rev 008 2013/2/28

概述

(

续

)

MLX90614 集成了由 Melexis 研发生产的两款芯片：

 红外热电堆探测器 MLX81101

 专用信号处理芯片 MLX90302，专用于处理红外传感器的输出信号

传感器为标准工业封装 TO-39 封装。

低噪声放大器、17 位 ADC 和强大的 DSP 处理单元的全集成，使传感器实现了高精度，高分辨率的测

量。处理好的被测目标温度和环境温度均存储在 MLX90302 的 RAM 内，分辨率为 0.01 ˚C，可通过两种方式读

取，即两线串行 SMBus 兼容协议(分辨率为 0.02 ˚C)或 10 位的 PWM(Pulse Width Modulated)输出。

MLX90614 的测量结果均带出厂校准，校准的工作环境温度范围为-40˚C 至 125˚C，被测目标温度范围

为-70˚C 至 380 ˚C。

被测目标的温度测量值为传感器 FOV 视场(Field Of View)内所有物体温度的平均值。MLX90614 在室

温下测量精度为±0.5˚C。医疗应用型号的 MLX90614 在人体温度范围内可测得±0.2˚C 的精度。

值得应用设计方注意的是，这里所声明保证的精度是在传感器处于热平衡且等温条件(传感器封装上无

温差)下测得的。传感器封装上的温差可能引起传感器测量的额外的误差，这种封装上的温差来源，如传感器旁

边有发热元件，加热器件或散热器件，或者挨着传感器有较热或叫冷的物体，这些不仅会加热传感器的感温元

件，也会影响传感器的封装温度。

这种局部热影响在 FOV 视场非常小的传感器上表现尤为明显，如 xxC 类和 xxF 类传感器，因为传感器

本身接收到目标物体的信号就已经很少了。为此，Melexis 引入了 xCx 系列传感器。在 MLX90614xCx 系列

中，传感器内部通过测量这个热梯度量来做补偿，但这种影响只是减小，并未完全消除。因此，在设计中，需

尽可能的避免热梯度，或者将传感器采取热隔离。

标准上，MLX90614 是按照目标物体发射率 1 进行校准的。客户可根据其目标物体的发射率进行修改，

可修改范围为 0.1 至 1.0，修改后，客户也不需要用黑体进行校准。

10-位 PWM 输出模式是连续输出所测物体温度的标准配置，测量物体的温度范围为-20…120 °C，分辨

率为 0.14 °C。PWM 通过修改 EEPROM 内 2 个单元的值，实际上可以根据需求调整至任何温度范围，而这对

出厂校准结果并无影响。

PWM 引脚也可配置为热继电器(输入是 To)，这样可以实现简单且性价比高的恒温控制器或温度报警(冰

点/沸点)应用，其中的温度临界值是用户可编程的。在 SMBus 系统里，这个功能可以作为处理器的中断信号，

以此触发读取主线上从动器的值，并确定精度条件。

传感器有两种供电电压选择：5V 或 3V(电池供电)。其中，5V 也可简便的从更高供电电压(例如 8 至

16V)上通过外接元件调制。(具体请参考“应用信息”)

传感器封装里也集成了光学滤波器(长波可透)，它主要截断可见光和近红外的辐射，以此提高传感器对

环境光及太阳光的抗扰度。光学滤波器可透波段为 5.5µm 至 14µm(除采用无涂层的锗镜头传感器，xCH 和 xCI

类)

MLX90614 系列

单区视场和双区视场

TO-39

封装

红外温度传感器

3901090614 第 3 / 52 页数据手册

Rev 008 2013/2/28

1 功能图 ........................................................................................................................................................................................................ 1

2 概述 ............................................................................................................................................................................................................ 1

3 目录 ............................................................................................................................................................................................................ 3

4 术语缩写 ..................................................................................................................................................................................................... 4

5 最大额定值 ................................................................................................................................................................................................. 4

6 引脚定义及描述 .......................................................................................................................................................................................... 5

7 电学特性 ..................................................................................................................................................................................................... 6

7.1 MLX90614Axx ..................................................................................................................................................................................... 6

7.2 MLX90614Bxx, MLX90614Dxx ............................................................................................................................................................ 8

8 详细描述 ................................................................................................................................................................................................... 10

8.1 功能框图 ............................................................................................................................................................................................ 10

8.2 信号处理原理 ..................................................................................................................................................................................... 10

8.3 模块描述 ............................................................................................................................................................................................ 11

8.3.1 放大器 ........................................................................................................................................................................................ 11

8.3.2 电源电压稳压及上电复位 ............................................................................................................................................................ 11

8.3.3 EEPROM ................................................................................................................................................................................... 11

8.3.4 RAM .......................................................................................................................................................................................... 14

8.4 SMBus 可兼容的两线通信协议 ......................................................................................................................................................... 14

8.4.1 功能描述 .................................................................................................................................................................................... 14

8.4.2 与标准 SMBus 规范的区别 (参考资料 [1]) ................................................................................................................................... 15

8.4.3 详细描述 .................................................................................................................................................................................... 15

8.4.4 位传输 ........................................................................................................................................................................................ 16

8.4.5 命令 ........................................................................................................................................................................................... 17

8.4.6 SMBus 通信示例 ........................................................................................................................................................................ 17

8.4.7 时序的规范 ................................................................................................................................................................................. 18

8.4.8 睡眠模式 .................................................................................................................................................................................... 19

8.4.9 MLX90614 SMBus 的特别说明 ................................................................................................................................................... 20

8.5 PWM ................................................................................................................................................................................................. 21

8.5.1 PWM 单数据模式 ....................................................................................................................................................................... 22

8.5.2 PWM 扩展模式 ........................................................................................................................................................................... 23

8.5.3 自定义 PWM 输出的温度范围 ..................................................................................................................................................... 24

8.6 PWM 和 SMBus 通信之间的转换 ....................................................................................................................................................... 26

8.6.1 PWM 已使能 .............................................................................................................................................................................. 26

8.6.2 请求信号 .................................................................................................................................................................................... 26

8.6.3 PWM 未使能 .............................................................................................................................................................................. 26

8.7 环境温度和目标物体温度的计算 ........................................................................................................................................................ 27

8.7.1 环境温度 Ta ............................................................................................................................................................................... 27

8.7.2 物体温度 To ............................................................................................................................................................................... 27

8.7.3 计算流程 .................................................................................................................................................................................... 28

8.8 热继电器 ............................................................................................................................................................................................ 30

9 传感器的特性 ............................................................................................................................................................................................ 31

10 性能图表 ................................................................................................................................................................................................. 32

10.1 MLX90614 的温度精度 .................................................................................................................................................................... 32

10.1.1 标准精度 .................................................................................................................................................................................. 32

10.1.2 医疗精度 .................................................................................................................................................................................. 33

10.1.3 V

对温度读数的影响 .............................................................................................................................................................. 33

10.2 视场 (FOV) ...................................................................................................................................................................................... 35

11 应用信息 ................................................................................................................................................................................................. 39

11.1 MLX90614 在 SMBus 通信中的配置 ................................................................................................................................................ 39

11.2 多个 MLX90614 在 SMBus 通信网络中的配置 ................................................................................................................................. 39

11.3 PWM 输出模式的应用 ...................................................................................................................................................................... 40

11.4 热警报器、恒温器 ............................................................................................................................................................................ 40

11.5 高电压源的应用 ............................................................................................................................................................................... 41

12 应用注释 ................................................................................................................................................................................................. 42

13 Melexis 不同焊接过程的产品有关工艺的标准信息 ................................................................................................................................... 44

14 ESD 预防 ................................................................................................................................................................................................ 44

15 FAQ ........................................................................................................................................................................................................ 45

16 封装信息 ................................................................................................................................................................................................. 47

16.1 MLX90614xxA ................................................................................................................................................................................. 47

MLX90614 系列

单区视场和双区视场

TO-39

封装

红外温度传感器

3901090614 第 4 / 52 页数据手册

Rev 008 2013/2/28

16.2 MLX90614xCC ................................................................................................................................................................................ 47

16.3 MLX90614xCF ................................................................................................................................................................................ 48

16.4 MLX90614xCH ................................................................................................................................................................................ 48

16.5 MLX90614xCI ................................................................................................................................................................................. 49

16.6 零件的标记 ...................................................................................................................................................................................... 49

16.7 使用和储存湿度范围 ........................................................................................................................................................................ 49

17 图片目录 ................................................................................................................................................................................................. 50

18 参考资料 ................................................................................................................................................................................................. 51

19 免责声明 ................................................................................................................................................................................................. 51

术语缩写

PTAT

与绝对温度(封装温度)成正比的传感器(package temperature)

POR

上电复位

HFO

高频振荡器(RC 型)

DSP

数字信号处理

FIR

有限脉冲响应(数字滤波器)

IIR