TMP708-Q1：汽车级电阻可编程温度开关的深度解析

在电子设计领域，温度监测与控制是一个至关重要的环节。今天，我们就来深入了解一款优秀的温度开关——TMP708-Q1，它在汽车、工业等多个领域都有着广泛的应用。

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一、TMP708-Q1简介

TMP708-Q1是一款完全集成的电阻可编程温度开关，采用SOT封装。它的温度阈值可通过一个外部电阻在整个工作范围内进行设置，具有诸多出色的特性，适用于多种应用场景。

二、主要特性

2.1 汽车应用资质

TMP708-Q1通过了AEC-Q100认证，器件温度等级为1级，可在 -40°C 至 125°C 的环境温度范围内工作。同时，它具有较高的ESD防护能力，HBM ESD分类等级为3A，CDM ESD分类等级为C6，能有效应对汽车环境中的静电干扰。

2.2 高精度阈值

温度阈值精度典型值为 ±0.5°C，在60°C 至 100°C 范围内最大误差为 ±3.5°C。通过1%的外部电阻即可设置温度阈值，操作简单且精度较高。

2.3 低静态电流

典型静态电流仅为40 μA，这使得它在功耗方面表现出色，适合对功耗要求较高的应用场景。

2.4 输出特性

采用开漏、低电平有效输出级，便于与微处理器等设备进行接口连接。

2.5 可选滞后

通过引脚可选择10°C 或 30°C 的滞后，能有效避免温度在阈值附近波动时输出的频繁切换。

2.6 宽电源范围

电源范围为2.7 V 至 5.5 V，可适应多种电源环境。

2.7 封装形式

采用5引脚SOT-23封装，体积小巧，便于在电路板上布局。

三、应用领域

TMP708-Q1的应用范围十分广泛，包括但不限于以下领域：

• 计算机：如笔记本电脑和台式机，可用于监测CPU等关键部件的温度，确保系统稳定运行。
• 服务器：对服务器内部的温度进行实时监测和控制，防止过热导致硬件损坏。
• 工业和医疗设备：在工业自动化和医疗设备中，精确的温度控制至关重要，TMP708-Q1能满足这些设备对温度监测的需求。
• 存储区域网络：保障存储设备的稳定运行，避免因温度过高影响数据存储和传输。
• 汽车：在汽车电子系统中，可用于发动机、电池等部件的温度监测。

四、详细规格

4.1 绝对最大额定值

参数	最小值	最大值	单位
电源电压 (V_{CC})	-0.3	6	V
输入电压（SET和HYST）	-0.3	(V_{CC}) + 0.3	V
输出电压（OT）	-0.3	6	V
输入电流	-	20	mA
输出电流	-	20	mA
工作温度 (T_{A})	-40	125	°C
结温 (T_{J})	-	150	°C
存储温度 (T_{stg})	-65	150	°C

4.2 ESD 评级

• 人体模型（HBM）：±4000 V
• 带电器件模型（CDM）：±1000 V

4.3 推荐工作条件

参数	最小值	标称值	最大值	单位
电源电压 (V_{CC})	2.7	-	5.5	V
工作温度 (T_{A})	0	-	125	°C

4.4 热信息

热指标	TMP708-Q1（DBV SOT-23 5引脚）	单位
结到环境热阻 (R_{θJA})	217.9	°C/W
结到外壳（顶部）热阻 (R_{θJC(top)})	86.3	°C/W
结到电路板热阻 (R_{θJB})	44.6	°C/W
结到顶部表征参数 (ψ_{JT})	4.4	°C/W
结到电路板表征参数 (ψ_{JB})	43.8	°C/W
结到外壳（底部）热阻 (R_{θJC(bot)})	N/A	°C/W

4.5 电气特性

在 (T{A}=0^{circ}C) 至 125°C 和 (V{CC}=2.7 V) 至 5.5 V 的条件下：	参数	测试条件	最小值	典型值	最大值	单位
电源电流 (I_{CC})	(V_{CC}=5 V)	-	40	55	μA
(V_{CC}=2.7 V)	-	40	55	μA
温度误差 (T_{E})	(T_{A}=60°C) 至 100°C	-	±0.5	±3.5	°C
数字输入（HYST）高电平输入电压 (V_{IH})	-	0.7 × (V_{CC})	-	-	V
低电平输入电压 (V_{IL})	-	-	-	0.3 × (V_{CC})	V
输入泄漏电流 (I_{lkg_in})	-	-	1	-	μA
输入电容 (C_{IN})	-	-	10	-	pF
模拟输入（SET）输入电压范围 (V_{IN})	-	0	-	(V_{CC})	V
数字开漏输出（OT）输出灌电流 (I_{(OT_SINK)})	(V_{OT}=0.3 V)	5	12	-	mA
输出泄漏电流 (I_{lkg(OT)})	(V{OT}=V{CC})	-	1	-	μA

4.6 典型特性

通过典型特性曲线，我们可以直观地了解TMP708-Q1在不同温度和电源电压下的性能表现，如电源电流与温度的关系、(R_{SET}) 与触发温度的关系、滞后与触发温度的关系以及温度误差与触发温度的关系等。

五、工作原理

TMP708-Q1内部集成了两个与温度相关的电压参考源和一个比较器。一个电压参考源具有正温度系数，另一个具有负温度系数。当两个电压参考源相等时，对应的温度即为温度触发点。

5.1 温度开关功能

温度阈值可在0°C 至 125°C 之间通过外部1%电阻进行编程设置。当正温度系数参考源的电压超过负温度系数参考源的电压时，比较器输出从逻辑0变为逻辑1，进而驱动NFET开漏器件，使 (overline{OT}) 引脚电压从逻辑1变为逻辑0，即输出触发。触发后，滞后控制会根据HYST引脚的逻辑设置增加正温度系数参考源的电压，以防止在温度稍有下降时就解除触发，直到温度降低到设定的滞后值以下，输出才会从逻辑0变为逻辑1，即解除触发。

5.2 滞后输入

HYST引脚为数字输入，可设置10°C（当HYST = (V{CC})）或30°C（当HYST = GND）的滞后。该功能可防止温度在阈值附近波动时 (overline{OT}) 引脚输出的振荡，因此HYST引脚应始终连接到 (V{CC}) 或GND，否则可能导致异常的电源电流或器件故障。

5.3 设置点电阻 (R_{SET})

通过将 (R{SET}) 从SET引脚连接到GND来设置温度阈值。(R{SET}) 的值可通过图2或公式 (R_{SET }(k Omega)=0.0012 T^{2}-0.9308 T+96.147) 计算，其中 (T) 为温度阈值（单位：°C）。

六、应用与实现

6.1 应用信息

TMP708-Q1的配置非常简单，仅需一个旁路电容和上拉电阻作为外部组件。强烈建议进行电源旁路，使用一个0.1 μF的电容尽可能靠近 (V{CC}) 电源引脚放置。为了最小化TMP708-Q1系列器件的内部功耗，应使用大于10 kΩ的上拉电阻从 (overline{OT}) 引脚连接到 (V{CC}) 引脚。关于滞后配置可参考滞后输入部分，温度阈值配置可参考设置点电阻 (R_{SET}) 部分。

6.2 典型应用示例

以一个2.7 V 至 5.5 V 电源、60°C 触发点和10°C 滞后的设计为例：

• 详细设计步骤：将HYST引脚连接到 (V{CC}) 以实现10°C 滞后。对于60°C 的温度阈值，通过计算得出理想的 (R{SET}) 电阻值为44.619 kΩ，选择最接近的标准值电阻44.2 kΩ。使用一个10 kΩ的上拉电阻从 (overline{OT}) 引脚连接到 (V_{CC}) 引脚，为了最小化功耗，也可使用更大值的上拉电阻，但不得超过470 kΩ。在TMP708-Q1器件附近放置一个0.1 μF的旁路电容，以减少电源噪声的耦合。
• 应用曲线：当HYST引脚连接到 (V{CC}) 时，TMP708-Q1配置为10°C 的滞后。通过 (R{SET}) 电阻值将器件配置为60°C 的触发温度，当温度超过60°C 时，(overline{OT}) 输出低电平，直到传感器温度降至50°C 时，(overline{OT}) 输出恢复高电平。

七、电源与布局建议

7.1 电源建议

TMP708-Q1的低电源电流和宽电源范围使其可以从多种电源获取能量。但 (V_{CC}) 引脚上的任何显著噪声都可能导致触发点误差，因此建议使用一个150 Ω的电阻和一个0.1 μF的电容对电源进行低通滤波，以减少噪声影响。

7.2 布局指南

TMP708-Q1的布局非常简单。推荐的电路板布局应确保良好的电气连接和散热性能。同时，为了保持准确的温度监测，应确保TMP708-Q1封装与被监测设备之间有良好的热接触。由于器件的静态电流通常为40 μA，当输出驱动高阻抗负载时，器件的功耗可以忽略不计，因此芯片温度与封装温度基本相同。为了限制自热效应的影响，应尽量将输出电流保持在最低水平。

八、总结

TMP708-Q1作为一款高性能的汽车级电阻可编程温度开关，具有高精度、低功耗、宽电源范围等诸多优点，适用于多种应用场景。在实际设计中，我们需要根据具体需求合理配置外部组件，注意电源和布局的优化，以充分发挥其性能优势。你在使用类似温度开关的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。