LM75：基于双线接口的数字温度传感器与热监控芯片
LM75是一种集成数字温度传感器，其内置Delta-Sigma模数转换器，并配备I²C串行接口，适用于广泛的热管理与保护应用。该器件能够实时监测环境温度，并在温度超过设定阈值时触发输出信号，具有多种可配置模式和低功耗特性。
关键特性
- 提供SOP-8与Mini-SOP-8（MSOP）两种封装，空间利用率高。
- 内置I²C总线接口，兼容标准串行通信协议。
- 支持开漏输出引脚，可用于中断或恒温器输出。
- 支持寄存器回读功能，方便系统调试。
- 具备上电默认配置，支持独立运行。
- 提供关闭模式，有效降低静态功耗。
- 单条I²C总线最多支持连接8个LM75器件。
- 获得UL认证，符合安全标准。
主要技术规格
- 供电电压范围：3.0V至5.5V。
- 供电电流：
- 运行模式：250µA（典型值）；1mA（最大）。
- 关闭模式：4µA（典型值）。
- 温度测量范围：
- −25°C至100°C，精度±2°C（最大）。
- −55°C至125°C，精度±3°C（最大）。
典型应用领域
- 系统级热管理。
- 个人电脑。
- 办公自动化设备。
- 电子测试与测量仪器。
产品概述
LM75集成了温度传感、模数转换与数字温度检测功能，通过I²C接口与主控系统通信。系统主控可随时读取当前温度值，同时可在温度超出设定阈值时触发开漏输出信号。该输出信号可配置为比较器或中断模式，从而实现灵活的热响应机制。
温度报警阈值（TOS）与回差温度（THYST）均可通过I²C接口进行编程设置。三个地址引脚（A0、A1、A2）支持最多8个独立设备的地址配置。在比较器模式下，上电默认阈值设定为TOS=80°C，THYST=75°C。
该器件的宽电压范围、低功耗设计以及I²C接口使其成为个人计算设备、测试仪器及办公电子系统中热管理应用的理想选择。
功能详解
LM75内部集成带隙温度传感器与9位Delta-Sigma ADC，可将温度信号转换为数字输出。温度数据通过I²C总线提供，主控可随时访问。同时内置数字比较器，支持可编程的温度设定点与滞后值。
LM75B的增强特性
- SDA与SCL线路上集成低通滤波器，提升在高噪声环境中的通信稳定性。
- 具备总线故障超时机制，当SDA信号持续低电平超过tTIMEOUT（75ms至325ms）时，器件将自动重置为闲置状态。
O.S.输出与温度阈值控制
在比较器模式下，O.S.输出行为类似恒温器：当温度超过TOS阈值时输出变为低电平，温度回落至THYST以下时输出恢复高电平。此模式适用于控制风扇启停、系统关机或降低处理频率等场景。
在中断模式下，O.S.输出将在温度超出设定值后持续保持低电平，直至通过I²C接口读取任意寄存器进行复位。该模式适用于需要中断机制的热保护系统。
电源管理
LM75在上电时进入已知初始状态，包括比较器模式、TOS=80°C、THYST=75°C等默认配置。若未连接I²C总线，可作为独立恒温器运行。
当电源电压低于约1.7V时，器件进入断电状态，当电压恢复至标称阈值以上时，内部寄存器将自动恢复为默认值。
I²C接口功能
LM75作为I²C从设备运行，支持7位地址寻址。地址中前4位固定为“1001”，后3位由A0至A2引脚设定。因此，完整地址格式为：
温度数据格式
温度寄存器中存储的数据为9位二进制补码格式，其中最低有效位（LSB）对应0.5°C的温度变化。
关机模式
通过配置寄存器设置关机位可启用关机模式，此时电源电流下降至4µA以下。在该模式下，O.S.输出若之前已激活，将被清除；但比较器模式下的输出状态未定义。
故障队列机制
LM75支持最多6个连续故障的队列机制，以防止在噪声环境下误触发O.S.输出。
中断与比较器模式
两种模式在触发条件上相同，但响应方式不同。中断模式下O.S.输出一旦激活将保持低电平，直至读取寄存器进行复位。
输出特性
O.S.输出为开漏结构，无内部上拉。为确保正确电平输出，建议在外部添加上拉电阻，推荐值不超过30kΩ以减少误差。
极性配置
O.S.输出极性可通过配置寄存器设置为低电平（默认）或高电平。在高电平模式下，输出状态将反转。
寄存器架构
LM75包含4个可访问寄存器，由指针寄存器选择。寄存器访问支持读写操作，温度寄存器为只读。
读写操作需包括地址字节与指针字节。TOS与THYST寄存器需要两个数据字节，配置寄存器仅需一个字节。
读取操作可通过直接访问指针寄存器完成。若需切换寄存器位置，主设备需发送重复起始条件并更新指针。
系统集成建议
为获得最佳温度测量精度，建议将LM75的GND引脚作为主要热传导路径。在MSOP-8封装中，GND引脚直接连接芯片核心，提供最有效的散热。
在探针式应用中，LM75可安装于金属密封管内，用于液体或油箱温度监测。此时需注意防潮与绝缘处理，以避免因冷凝造成腐蚀。
数字抗噪声设计
LM75B在SCL与SDA线路上集成低通滤波器，有效抑制总线噪声。推荐通过合理布线减少开关电源对数字信号的影响。
若SDA或SCL线路上耦合噪声幅值超过400mVpp，或电压超过供电电压300mV、低于地电压300mV，可能影响通信可靠性。为增强抗干扰能力，建议在SCL引脚串联5kΩ电阻，与LM75的寄生电容共同构成6MHz至12MHz的低通滤波器。