SLKOR SL-W-TRS-5.5Dx数字红外热电堆芯片应用解决方案

帮助客户充分利用 SLKOR的产品，公司近期推出SL-W-TRS-5.5Dx数字红外热电堆芯片及配套应用解决方案，提供全方位的技术支持。 深圳 SLKOR 微半导体有限公司 中芯国际源自清华大学和韩国延世大学，以新材料、新工艺、新产品引领公司发展，较早掌握国际先进的第三代碳化硅功率器件技术。 SLKOR 是一家集电子产品设计、研发、生产、销售为一体的高新技术企业，为客户提供可靠的产品和技术服务。公司在快速发展的同时，不断推出更多新产品服务客户，为半导体行业做出积极贡献，努力成为“半导体领航者”。

孙高飞（左） 张君君（中） 清华大学李建雄教授

SLKOR市场总监孙高飞介绍，“SLKOR“品牌的数字红外热电堆专为医疗器械、智能穿戴、智能家电、工业温度监测、非接触式体温测量、额温枪、学生证、电子哨兵等领域的非接触式测温应用而设计。

SL-W-TRS-5.5Dx 芯片采用直接安装式数字红外热电堆，专为非接触式温度测量而设计。它包括一个集成的热电堆传感器和专用处理芯片，允许通过 I2C 总线进行通信和数据读取，而无需额外的外部组件。该芯片提供 5 毫米和 8 毫米的标准金属管选项，可在 -40°C 至 130°C 的温度环境中工作。它可以测量液体、物体（表面温度）和体温，测量范围为 -40°C 至 530°C。

SL-W-TRS-5.5Dx系列型号包括：

SL-W-TRS-5.5D1 — 裸传感器，TO-46 封装，视场 (FOV) = 90°

SL-W-TRS-5.5D2 — TO-46 封装，带 5mm 高金属管，FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D3 — TO-46 封装，带 8mm 高金属管，FOV = 60°

SL-W-TRS-5.5D4 — TO-46 封装，带 5 毫米定制金属管，FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D5 — TO-46 封装，带 5 毫米定制金属管，FOV = 75°

SL-W-TRS-5.5D6 — TO-46 封装，带 3.5 毫米定制金属管，FOV = 75°


2. T典型应用电路图

2.1 SL-W-TRS-5.5Dx的电路原理

SL-W-TRS-5.5Dx 设备有四个引脚，包括电源和 I2C 总线连接，允许的电源电压范围为 2.3 至 3.6V。传感器本身功耗低，电源和地之间 0.1uF 电容就足够了。如果传感器距离电源较远，可以添加 10uF 电容以确保电源稳定并降低噪音。

2.2 SL-W-TRS-5.5Dx 设备支持 I2C 通信协议进行串行通信。 通信协议的选择取决于CSB引脚的状态。I2C总线使用SCL和SDA作为信号线，均通过上拉电阻连接到VDDIO，以在总线空闲时保持高电平。数字设备的I2C设备地址可以通过寄存器0x92中的Chip_Address配置，I7C通信的通用0位地址为7x2F（如下图所示）。

I2C 设备通用地址

I2C I2C总线中SDA和SCL线的总线特性

I2C 时序图

I2C 通信协议

2.3 当SCL为高电平，SDA由高电平变为低电平时，表示I2C数据通信的开始。 I2C 主设备依次发送从设备的 7 位地址，然后发送 R/W 控制位以选择读/写操作。识别地址后，从设备在第九个 SCL（ACK）周期内将 SDA 拉低以生成确认信号。当 SCL 为高且 SDA 从低变为高时，标志着 I2C 数据通信的结束。SCL 为高时，SDA 上的数据必须保持稳定，并且只有当 SCL 为低时才能更改。

3.TO-46金属管封装及尺寸

3.1 引脚定义

3.2 结构设计要求

对于采用金属光学杯的型号，如果结构允许，传感器镜头可以延伸到设备外壳的顶面之外。如果出于美观限制而需要将组件凹进，则设计必须确保结构不会遮挡设备的视野。

对于因特殊需求而需要使用TO46裸传感器芯片的产品，传感器的固有视场角（FOV）约为90度。由于红外热电堆传感器对光和热非常敏感，稳定的环境温度可最大程度地减少杂散光干扰，从而获得更准确的测量结果。一般不建议使用传感器直接测量；产品应用需要结构集成。传感器本身带有硅滤光片，会衰减红外信号并导致测量结果降低。除非绝对必要，否则不应添加额外的滤光片。

4.1 热设计要求

环境温度对测量精度有显著影响，因此必须将传感器放置在稳定的环境中，以避免热源的干扰。因此，传感器应远离高发热元件。在 PCB 上，建议在传感器周围设计插槽，将其放置在隔离区域。

4.2 测量距离

近距离测量时（一般在传感器镜头20mm内），传感器输出特性受距离影响较大，因此测量人体体温时建议距离约为2-5cm，测量其他物体时，只要满足视野要求，距离可以适当延长。

5. 程序设计

5.1 标准模式： 在此模式下，I2C 配置通过寄存器设置实现，允许直接读取 I2C 数据。

5.2 睡眠模式：

在睡眠模式下，SDA 线将用作 INT 输出，并且 I2C 禁用，而 SCL 保持高电平。仅比较传感器通道，而不比较内部温度传感器输出。在 I2C 空闲模式下，设置 sleep_en = 1 和 mode_en = 1 可进入睡眠模式，持续时间为 100 ms 至 25.6 s（8 位）。唤醒后，将进行转换以获取 ADC 校准输出。使用校准后的 ADC 原始数据与阈值进行通道组合检查，如果满足条件则触发中断。可以配置寄存器，以便在值超过或低于设定阈值时触发中断。比较完成后，设备返回睡眠模式。默认情况下，SDA 保持高电平；发生中断时，SDA 被拉低，并在 50 ms 后恢复为高电平。此中断信号可以唤醒 MCU。一旦 MCU 检测到 INT 信号，它会将 SCL 拉低超过 10 ms，然后返回 I2C 空闲模式，sleep_en = 0。

6. 设计注意事项

在应用设计上，需了解量测物件（液体、固体、人体）的特性、量测距离、温度范围等，并针对应用环境进行算法优化，以提升量测准确度。

原始芯片算法的设计目的仅在于确保在热平衡和等温条件下（传感器封装内没有温差）达到规定的精度。传感器封装内的任何温度梯度都会对测量精度产生不利影响。可能导致温差的情况包括位于传感器底部或侧面或附近的发热元件，或者传感器的位置非常靠近被测物体，这可能导致传感器局部发热。

如果您对产品和应用解决方案有任何疑问或要求 SLKOR，请随时联系我们。我们随时为您提供专门的支持和帮助！