深入解析LMT84：高精度模擬溫度傳感器的卓越之選

在電子設(shè)備中，溫度的精確測量至關(guān)重要，它直接影響著設(shè)備的性能和穩(wěn)定性。LMT84作為一款由德州儀器（TI）推出的模擬溫度傳感器，以其高精度、低功耗和寬溫度范圍等特性，在眾多溫度傳感應(yīng)用中脫穎而出。今天，我們就來深入了解一下這款優(yōu)秀的溫度傳感器。

文件下載：lmt84.pdf

產(chǎn)品概述

LMT84是一款精密的CMOS溫度傳感器，具備±0.4°C的典型精度（最大±2.7°C），其線性模擬輸出電壓與溫度呈反比關(guān)系。它能夠在1.5V的低電壓下運(yùn)行，靜態(tài)電流僅為5.4μA，上電時(shí)間為0.7ms，這使得它非常適合用于如無人機(jī)和傳感器節(jié)點(diǎn)等電池供電的應(yīng)用，能夠有效實(shí)現(xiàn)電源循環(huán)架構(gòu)，從而降低功耗。

產(chǎn)品特性

高精度測量

LMT84具有±0.4°C的典型精度，在不同的溫度范圍和電源電壓下都能保持較高的測量準(zhǔn)確性。例如，在70°C至150°C的溫度范圍內(nèi)，電源電壓為1.5V至5.5V時(shí)，其精度可達(dá)±0.6°C；在0°C至70°C的范圍內(nèi)，精度為±0.9°C；在 -50°C至 +0°C的范圍內(nèi)，電源電壓為1.6V至5.5V時(shí)，精度同樣為±0.9°C。這種高精度的測量能力使得它在對溫度測量要求嚴(yán)格的應(yīng)用中表現(xiàn)出色。

低功耗運(yùn)行

僅需1.5V的低電壓即可運(yùn)行，平均靜態(tài)電流低至5.4μA，這使得它在電池供電的設(shè)備中具有顯著的優(yōu)勢，能夠有效延長電池的使用壽命。

寬溫度范圍

可在 -50°C至150°C的寬溫度范圍內(nèi)工作，滿足了各種不同環(huán)境下的溫度測量需求。

快速熱響應(yīng)

LMT84LPG（TO - 92S封裝）具有快速的熱時(shí)間常數(shù)，典型值為10s（1.2m/s氣流），能夠快速響應(yīng)溫度變化，適用于對時(shí)間 - 溫度敏感的應(yīng)用，如煙霧和熱探測器。

輸出保護(hù)與驅(qū)動(dòng)能力

輸出具有短路保護(hù)功能，并且采用推挽輸出，驅(qū)動(dòng)能力為±50μA，能夠穩(wěn)定地驅(qū)動(dòng)負(fù)載。

兼容性與成本優(yōu)勢

其引腳布局與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的LM20/19和LM35溫度傳感器兼容，同時(shí)價(jià)格成本較低，是熱敏電阻的經(jīng)濟(jì)替代方案。

產(chǎn)品應(yīng)用

信息娛樂與集群系統(tǒng)

在汽車的信息娛樂和集群系統(tǒng)中，LMT84可以精確測量溫度，確保系統(tǒng)在不同的環(huán)境溫度下穩(wěn)定運(yùn)行。

動(dòng)力系統(tǒng)

在汽車動(dòng)力系統(tǒng)中，對溫度的精確監(jiān)測有助于保證發(fā)動(dòng)機(jī)等關(guān)鍵部件的正常工作，LMT84的高精度和寬溫度范圍使其能夠滿足這一需求。

煙霧和熱探測器

快速的熱響應(yīng)特性使得LMT84非常適合用于煙霧和熱探測器，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地檢測到溫度變化，為安全提供保障。

無人機(jī)

低功耗和寬溫度范圍的特性使其成為無人機(jī)溫度監(jiān)測的理想選擇，能夠在保證飛行安全的同時(shí)，延長無人機(jī)的續(xù)航時(shí)間。

家電

在家電產(chǎn)品中，如冰箱、空調(diào)等，LMT84可以精確控制溫度，提高家電的性能和節(jié)能效果。

產(chǎn)品規(guī)格

絕對最大額定值

• 電源電壓： - 0.3V至6V
• 輸出引腳電壓： - 0.3V至（VDD + 0.5）V
• 輸出電流： - 7mA至7mA
• 任何引腳的輸入電流： - 5mA至5mA
• 最大結(jié)溫：150°C
• 存儲(chǔ)溫度： - 65°C至150°C

ESD額定值

• LMT84LP（TO - 92/TO - 92S封裝）：人體模型（HBM）為±2500V，充電設(shè)備模型（CDM）為±1000V
• LMT84DCK（SC70封裝）：人體模型（HBM）為±2500V，充電設(shè)備模型（CDM）為±1000V

推薦工作條件

• 溫度范圍： - 50°C至150°C
• 電源電壓（VDD）：1.5V至5.5V

熱信息

不同封裝的LMT84具有不同的熱阻參數(shù)，如DCK（SOT/SC70）封裝的結(jié) - 環(huán)境熱阻（RθJA）為275°C/W，LP/LPM（TO - 92）封裝為167°C/W，LPG（TO - 92S）封裝為130.4°C/W。

精度特性

在不同的溫度范圍和電源電壓下，LMT84的溫度精度有所不同，具體數(shù)據(jù)可參考文檔中的精度特性表格。

電氣特性

• 傳感器增益： - 5.5mV/°C
• 負(fù)載調(diào)節(jié)：源電流≤50μA，（VDD - VOUT）≥200mV時(shí)，為 - 1mV至 - 0.22mV；灌電流≤50μA，VOUT≥200mV時(shí)，為0.26mV至1mV
• 線路調(diào)節(jié)：200μV/V
• 電源電流：TA = 30°C至150°C，（VDD - VOUT）≥100mV時(shí)，典型值為5.4μA，最大值為8.1μA；TA = - 50°C至150°C，（VDD - VOUT）≥100mV時(shí)，典型值為5.4μA，最大值為9μA
• 輸出負(fù)載電容：1100pF
• 上電時(shí)間：CL = 0pF至1100pF時(shí)，典型值為0.7ms，最大值為1.9ms
• 輸出驅(qū)動(dòng)：±50μA

產(chǎn)品設(shè)計(jì)與應(yīng)用

功能框圖

LMT84的溫度傳感元件由一個(gè)簡單的基極 - 發(fā)射極結(jié)組成，通過電流源進(jìn)行正向偏置，然后經(jīng)過放大器緩沖后輸出到OUT引腳。放大器采用推挽輸出級(jí)，提供低阻抗輸出源。

傳輸函數(shù)

LMT84的輸出電壓與溫度之間的關(guān)系可以通過傳輸表（Table 3）來表示，也可以使用拋物線方程進(jìn)行計(jì)算： [V_{TEMP }(mV)=870.6 mV-left[5.506 frac{mV}{^{circ} C}left( T-30^{circ} Cright)right]-left[0.00176 frac{mV}{^{circ} C^{2}}left(T-30^{circ} Cright)^{2}right]] 對于不太精確的線性近似，可以使用兩點(diǎn)方程進(jìn)行計(jì)算。

安裝與熱導(dǎo)率

LMT84可以像其他集成電路溫度傳感器一樣輕松應(yīng)用，可以粘貼或固定在表面。為了確保良好的熱導(dǎo)率，LMT84芯片的背面直接連接到GND引腳。同時(shí)，要注意LMT84其他引腳的焊盤和走線溫度也會(huì)影響溫度讀數(shù)。此外，LMT84還可以安裝在密封端金屬管內(nèi)，浸入浴液中或擰入水箱的螺紋孔中。

輸出噪聲考慮

推挽輸出使LMT84能夠吸收和提供較大的電流，適用于驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)負(fù)載，如模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC）的輸入級(jí)。在測試中，測量了LMT84的電源噪聲增益，輸出負(fù)載電容可以幫助過濾噪聲。在噪聲較大的環(huán)境中，建議在LMT84附近約5厘米的電源上添加旁路電容。

電容性負(fù)載處理

LMT84能夠很好地處理電容性負(fù)載。在極嘈雜的環(huán)境中，或驅(qū)動(dòng)ADC的開關(guān)采樣輸入時(shí)，可能需要添加一些濾波措施以減少噪聲耦合。在沒有任何預(yù)防措施的情況下，LMT84可以驅(qū)動(dòng)小于或等于1100pF的電容性負(fù)載；對于大于1100pF的電容性負(fù)載，可能需要在輸出端添加一個(gè)串聯(lián)電阻。

輸出電壓偏移

由于NMOS或PMOS軌到軌緩沖器的固有特性，當(dāng)電源電壓在設(shè)備的工作范圍內(nèi)變化時(shí)，輸出可能會(huì)出現(xiàn)輕微的偏移。這種偏移通常發(fā)生在VDD - VOUT = 1V時(shí)，但由于偏移發(fā)生在較寬的溫度變化范圍內(nèi)（5°C至20°C），VOUT始終是單調(diào)的，并且精度規(guī)格已經(jīng)考慮了這種可能的偏移。

典型應(yīng)用案例

連接到ADC

在將LMT84連接到ADC時(shí)，大多數(shù)CMOS ADC在對采樣電容充電時(shí)需要從模擬源（如LMT84）獲取瞬時(shí)電荷。通過添加一個(gè)電容（CFILTER）可以輕松滿足這一需求。CFILTER的大小取決于采樣電容的大小和采樣頻率。

關(guān)機(jī)節(jié)能

由于LMT84的功耗小于9μA，可以直接由任何邏輯門輸出供電，甚至可以直接由微控制器的GPIO供電。在電池供電的系統(tǒng)中，可以通過將LMT84的VDD引腳直接連接到微控制器的邏輯關(guān)機(jī)信號(hào)來實(shí)現(xiàn)關(guān)機(jī)節(jié)能。

總結(jié)

LMT84作為一款高性能的模擬溫度傳感器，憑借其高精度、低功耗、寬溫度范圍和快速熱響應(yīng)等特性，在眾多溫度傳感應(yīng)用中具有廣泛的應(yīng)用前景。無論是在汽車、無人機(jī)、家電還是其他領(lǐng)域，LMT84都能夠?yàn)闇囟葴y量提供可靠的解決方案。電子工程師在設(shè)計(jì)過程中，可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇LMT84的封裝和工作條件，以實(shí)現(xiàn)最佳的性能和成本效益。

你在使用LMT84的過程中遇到過哪些問題？或者你對LMT84的應(yīng)用有什么獨(dú)特的見解？歡迎在評論區(qū)留言分享！