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中科银河芯@@温度@@传感器@@@@IC助力可穿戴@@行业解决方案@@

judy — Mon, 25 Dec 2023 02:18:37 +0000

生命体征监测@@(VSM)功能已越来越多的@@内置于手机@@、手表@@、耳机和@@其他智能@@可穿戴@@设备中@@，这些设备能够测量各种生命体征和@@健康指标@@，例如体温@@、心率@@、呼吸@@、血氧饱和@@度@@(SpO2)、血压@@、血糖和@@身体成分等@@@@，对健康状况起到积极有效的@@监控@@，让可穿戴@@设备实现真正意义上的@@医疗级应用是发展方向@@。

体温监测一直是人们关注的@@一项重要健康指标@@，正常范围内@@体温数据的@@波动反映出身体平衡状态@@，偏高或@@偏低的@@体温数据让我们及时发现身体的@@异常@@，实时了解自己的@@身体状况和@@生理周期@@，可以@@实现健康评估和@@早期疾病诊断@@，尤其是特定人群@@（运动员@@、生病期@@、老年人@@）体温数据形成系统化温度@@监测数据@@，这对感知前端的@@@@“人体测温传感器芯片@@”提出了新变革@@。

手表@@内置入温度@@传感器@@芯片实现人体测温监测@@

就可穿戴@@设备而言要想实现精准的@@人体测温@@，在@@硬件方面筛选出匹配的@@温度@@@@传感器@@芯片@@，有哪些更精准的@@测温解决方案@@？在@@这场技术变革中测温芯片技术突破点在@@哪里@@？技术的@@创新将提供哪些商业化应用场景的@@入口@@？

以@@中科银河芯@@的@@人体测温芯片@@GXT310为样本@@，针对以@@上的@@问题做出分析@@，通过深度洞察人体测温传感器芯片@@的@@需求发现@@，可穿戴@@设备由于内部空间受限@@，要求硬件产品@@，体积小@@、精度高@@、功耗低@@、传输速度快@@。

首先@@，精度是传感器产品技术有效创新的@@标志@@，GXT310的@@典型精度可达@@±0.1℃（医用体温计规定@@，电子体温计在@@@@35.3℃-41.0℃区间的@@最大允许误差为@@±0.2℃，37℃-39℃范围内@@＜0.1℃），完全符合人体测温产品的@@医用规定@@。

其次@@，要求响应速度快@@，产品的@@体积小@@@@，可靠性强@@，GXT310的@@封装@@面积仅@@0.73*0.73毫米@@，如此微小体积@@在@@快速热传导的@@同时@@还减少了自发热的@@产生@@，非常适用于可穿戴@@设备及医疗级人体测温设备的@@应用@@。

在@@考虑到可穿戴@@设备的@@手腕测温@@、指环测温与腋下测温存在@@差异性@@，推荐使用@@@@2颗温度@@传感器@@分别测量环境@@温度@@和@@皮肤温度@@@@，通过补偿可得出更为精准的@@温度@@@@数据@@，GXT310支持@@两线通信@@，最多可挂载@@8个从机@@，兼容@@绝大部分@@MCU和@@SoC的@@I2C或@@SMBus接口@@，完全符合可穿戴@@设备的@@选型要求@@，是当@@前最匹配的@@可穿戴@@设备解决方案之一@@。

GXT310性能参数@@（专为人体测温优化@@）

测温精度@@：±0.1°C（+30°C to +45°C）

电源电压@@：1.6V ~ 5.5V

工作温度@@@@：-55°C ~ +150°C

转换电流@@：40 uA

待机电流@@：0.5μA

分辨率@@：16位@@（0.0078125°C）

通信接口@@@@：I2C, SMBus™

封装@@形式@@：WLCSP4/DFN6/MCLGA

封装@@尺寸@@：0.73mm×0.73mm(WLCSP4)

GXT310系列@@电路图@@

应用领域@@

GXT310 封装@@产品图@@

中科银河芯@@在@@可穿戴@@设备中还有多款产品供客户自主选型@@，比如@@：GXT110、GX112X，GXTS02S/03D/04等@@，这些产品都具备精度高@@@@、体积小@@、功耗低@@的@@优势@@，更多信息可以@@查阅官网@@或@@电话联系我们@@（010-82090928）。

在@@温度@@传感器@@创新的@@路上我们一直在@@努力@@，近期中科银河芯@@还推出了新品@@GXT311系列@@，这是一款高精度@@@@、低功耗@@的@@数字温度@@传感器@@@@@@，GXT311H在@@-40°C至@@+125°C的@@正常工作@@范围内@@@@，可提供@@≤±0.3C的@@测温精度@@@@；GXT311N在@@-40°C至@@+125°C的@@正常工作@@范围内@@@@，可提供@@≤±0.5C的@@温度@@@@精度@@；GXT311系列@@均具有良好的@@温度@@@@线性度@@。GXT311系列@@可提供@@扩展测温模式@@@@，将测温范围@@扩展为@@-55°C至@@+150°C。

GXT311性能参数@@（高精度数字温感@@）

测温范围@@：-55°C ~ +150°C

测温精度@@：

GXT311H： ±0.1°C （0°C to +50°C）

±0.3°C（-40°C ~ +125°C）

GXT311N：±0.5°C（-40°C ~ +125°C）

封装@@形式@@：8-Pin DFN

封装@@尺寸@@：3.00 mm × 3.00 mm

电源电压@@：1.4V ~ 5.5V

低静态电流@@

正常工作@@：40μA

关断模式@@@@：0.2μA

分辨率@@：16bits、0.00390625°C

数字输出@@@@：兼容@@SMBus™、I2C接口@@

GXT311系列@@温度@@误差曲线图@@

应用领域@@

以@@GXT310/GXT311为样本@@的@@可穿戴@@测温解决方案为可穿戴@@产品提供健康监测为主的@@增值功能@@，开辟新线@@，助力可穿戴@@产品市场增长空间@@。

基于健康意识的@@提高和@@运动习惯的@@增加@@，未来监测个人身体状况的@@需求将继续增加@@，连续体温监测@@，特别是监测体温变化数据@@，普通的@@测温设备的@@单次体温测量是不能满足特需场景需求的@@@@，不适用于需长期连续监测体温的@@人群及场景@@，测温芯片的@@监测发热告警可以@@让我们覆盖到日常家居办公@@、睡眠@@、运动等@@更多场景@@。

随着疫情及流感的@@反复波动@@，可穿戴@@设备的@@测温需求已经逐渐在@@医疗健康领域获得广泛推广@@，比如@@智能@@手表@@手环@@、TW蓝牙耳机@@、智能@@AR/VR、智能@@戒指@@/指环等@@这些新型的@@商业化应用场景逐渐显现@@，通过具有体温测量功能的@@可穿戴@@设备随时随地了解自身健康状况@@，实现自我防护@@，为个人用户提供更多的@@健康管理和@@监测选项@@，同时@@提高医疗服务的@@效率和@@质量@@。

本文转载自@@：中科银河芯@@GXCAS

中科银河芯@@推出高精度数字温度@@传感器@@@@@@GX112

judy — Wed, 01 Jun 2022 02:43:52 +0000

温度@@的@@变化影响着环境@@@@、家居产品@@、工业设备@@、汽车@@、服务器@@、电脑等@@诸多行业@@。如今@@，越来越多的@@智能@@产品都与温度@@息息相关@@，并且对温度@@参数的@@监测和@@控制提出了极高要求@@。而温度@@传感器@@也正在@@智能@@化的@@加持下@@，不断从模拟式向数字式@@，集成化向智能@@化@@、网@@络化方向演进@@，小型化@@、集成化和@@低功耗@@已经成为数字温度@@传感器@@@@@@IC的@@核心特质@@。

根据赛迪顾问@@2021年对全球@@30多家工业智能@@传感器企业的@@统计分析@@，排名前十的@@传感器类型分别是压力@@、液位@@@@、温度@@、光电@@、编码器@@、接近@@、超声波@@、流量@@、视觉@@/图像@@、振动@@。从企业分布来看@@，美国企业的@@产品类型主要集中在@@编码器@@@@、振动@@、温度@@、超声波@@传感器@@；日韩企业主要集中在@@视觉@@@@/图像@@、编码器@@和@@接近@@传感器@@；欧洲企业主要集中在@@流量@@@@、接近@@、超声波@@传感器@@；中国企业则主要集中在@@压力@@、温度@@和@@加速度传感器@@。

作为国内领先的@@中高端环境@@传感器@@IC提供商@@，中科银河芯@@日前面向高端电子设备@@、服务器@@、数据中心等@@板@@级测温场景@@，以@@及消费类电子@@、环境@@、工业和@@仪器仪表温度@@监测应用@@，最新推出了高精度数字温度@@传感器@@@@@@GX112。出色的@@性能@@、小尺寸@@、量身定制的@@通信功能@@，使得@@GX112一经推出便成为当@@前最贴合通信需求的@@一款智能@@温度@@传感器@@爆品@@。

数字智能@@温度@@传感器@@成主流@@

GX112是一款高精度@@、低功耗@@、可替代@@NTC/PTC热敏电阻的@@数字温度@@传感器@@@@@@，在@@-40°C至@@+125°C的@@正常工作@@范围内@@@@，可提供@@≤±0.5°C的@@典型温度@@精度@@，并具有@@良好的@@温度@@@@线性度@@。当@@被用于一些特定场景时@@，GX112还可提供@@扩展测温模式@@@@，将测温范围@@扩展为@@-55°C至@@+150°C。GX112的@@额定工作电压范围为@@1.4V~5.5V，在@@整个工作范围内@@典型平均静态电流为@@7µA（测温频率@@4Hz），集成在@@芯片内部的@@@@12位@@ADC分辨率@@低至@@@@0.0625°C，温度@@转换时间最快可达@@26ms。

同时@@，GX112还有针对于通信的@@特殊功能@@：SMBus ALERT总线上多个不同地址位@@的@@@@GX112，主机可通过发送命令甄别哪个@@ALERT引脚被激活@@（即@@产生过温状态@@），被激活引脚的@@@@GX112会返回其地址@@。若此时@@多个@@GX112的@@ALERT引脚同时@@被激活@@，则地址位@@较小的@@@@GX112将优先返回其地址@@，从而可为高端电子设备@@、服务器@@、数据中心等@@板@@级测温场景@@带来新的@@应用价值及解决方案@@。

下图展示了@@GX112在@@额定电压下的@@测温误差曲线@@。可以@@清楚的@@看出@@，与竞品相比@@，GX112精度范围控制在@@@@0.2%左右@@，误差曲线非常集中@@，体现出了极高的@@稳定性@@。

GX112采用小体积@@@@1.6mm×1.6mm的@@SOT563/DFN6封装@@，兼容@@SMBus和@@I2C接口@@，在@@一条总线上可最多挂载四个从机@@@@，并具有@@SMBus报警功能@@。报警功能@@的@@温度@@@@值可由主机处理器@@通过对芯片内部的@@配置寄存器进行设置@@，从而将@@GX112配置为多种不同工作模式@@@@，适用于不同场景的@@报警信号可在@@温度@@超过阈值时通过芯片的@@@@ALERT引脚输出@@并提醒用户@@。

●连续转换模式@@@@：此模式@@下@@，GX112将以@@一定的@@速率持续地转换温度@@@@，GX112支持@@0.25Hz、1Hz、4Hz和@@8Hz的@@测温速率选择@@。测温速率越高@@，测温时的@@平均功耗越大@@。

●扩展模式@@@@：若需使用@@@@GX112测量高于@@128℃的@@温度@@@@，则需将@@GX112配置为扩展模式@@@@@@，此时@@GX112输出@@13bits有效位@@数来表示温度@@@@。若此时@@仍使用@@正常模式@@测温@@，则温度@@输出@@均为@@7FF。

●关断模式@@@@：此模式@@下@@，GX112仅保持通信接口@@@@的@@正常工作@@@@，内部其他电路全部关断@@，从而将@@电流功耗降至@@@@0.5μA（典型值@@）。该模式@@便于在@@不使用@@芯片时最大程度地降低功耗@@@@。

●单次转换模式@@@@：即@@One Shot模式@@。若需开启@@该模式@@@@，须先将@@GX112配置为关断模式@@@@@@。当@@One Shot结束后@@，GX112将重新返回至@@关断模式@@@@@@。通过将芯片持续地配置为该模式@@@@，可使@@GX112以@@更快的@@测温速率工作@@，每秒可转换@@30余次@@。

● 高速通信@@：Fast mode下以@@@@0~400KHz的@@频率通信@@，发送高速模式@@命令后@@，开启@@high speed mode，通信频率可达@@2.85MHz。

解决系统温度@@监测挑战@@

众所周知@@，电路中的@@热问题可能会影响系统性能和@@损坏昂贵的@@部件@@。对于许多系统设计来说@@，精准监测@@PCB板@@、处理器@@(CPU)、现场可编程门阵列@@(FPGA)、DSP、ASIC等@@关键组件的@@温度@@@@@@，都是为了使设计人员能够在@@提高性能的@@同时@@保持在@@安全限制内@@，或@@者是利用温度@@数据来动态调整芯片性能@@。

而为了实现高效的@@温度@@@@监测@@，高性能处理器@@内部通常都内置集成温度@@传感器@@@@，但其精度往往较低@@，加之高性能处理器@@本身具有复杂的@@电路并会引起自发热@@，因此会产生随温度@@增加的@@温度@@@@误差@@。所以@@@@，在@@不少应用中@@，额外添加外部温度@@传感器@@可以@@提高管芯温度@@精度并提升系统性能@@。

使用@@NTC热敏电阻是一种常用的@@监测处理器@@温度@@的@@方法@@，但测量精度不佳@@，并会导致必要的@@热安全裕度增大@@；另一种方法是处理器@@通过专用引脚与直接位@@于处理器@@管芯上的@@温度@@@@传感器@@相连@@，因此具有更高的@@精度@@，并能以@@与@@NTC相同的@@方法集成到系统中@@。

得益于@@1.6mm x 1.6mm封装@@，GX112可以@@靠近处理器@@使用@@@@。与集成在@@处理器@@内部的@@温度@@@@传感器@@精度相比@@，GX112器件的@@@@0.2%精度可以@@最大限度提高性能@@。

结语@@

GX112的@@推出正处于国产替代的@@进行时@@，但中科银河芯@@的@@产品标准绝非是使用@@低价策略进行替代@@，而是依据市场需求设计出高于替代性能的@@更优质产品@@，将高精度@@、低功耗@@、高稳定性@@、小体积@@、智能@@化特性集于一身@@，为系统设计人员提供更简洁的@@电路设计@@，更方便快捷的@@数据读取@@，以@@及更多的@@选型方案@@。

本文转载自@@：芯师爷微信公众号@@