电子设计中的热问题。ADI的温度传感器强调了原因

新ADT7422from Analog Devices提供的误差可低至±0.1°C，但热响应时间(我们将在本文中讨论)是最大限度提高测量精度的重要部分。

电气工程师热设计

像ADT7422这样的元件为我们提供了一个很好的机会来记住电子设计中热问题的重要性。

虽然我们可能不得不依赖机械或热工程师进行复杂的分析和模拟，但我们应该能够处理更基本的问题，这实际上在电源、传感器和电机驱动电路的设计中经常出现。

你可以在AAC的文章中找到关于重要热点话题的信息带有外露热垫的IC封装,PCB热管理技术,吸热的晶体管,线性调节器的热设计。

在这篇文章中，我想简单地讨论一下自加热和响应时间。

这幅热图像显示了PCB温度的局部变化。图片由加雷思Halfacree。(2.0 CC冲锋队]

环境温度与IC温度

减少温差

在许多应用中，温度传感器IC的目标是测量周围环境的温度。这比听起来难一点，因为一个功能集成电路是以热量的形式耗散能量的，而热量会影响集成电路的温度和紧接在集成电路周围的空气的温度。

因此，温度传感器设计的一个重要方面是尽量减小当地温度和环境温度之间的差异。

这项任务的一部分是集成电路设计人员的业务。他们可以通过制造高效的温度传感器来帮助我们，这些传感器可以有效地将芯片内部的热量传递到PCB上。

然而，电路板设计者也必须考虑到足够的散热路径。的数据表的ADT7422可能会提供一些PCB布局实践的建议，以确保良好的热性能，尽管我不记得这是否普遍与传感器ic。

但是，在任何情况下，您都可以使用标准的布局实践——热布局通过，铜面积大，小心外露垫包装的模板设计-帮助将热量从传感器转移到电路板上。

该PCB布局的电源部分展示了热过孔和大尺寸铜浇口的使用。

提高响应时间

通过电路板散热，可以减小ic与pcb之间的温差。但是我们的目标是降低ic与环境的温差，因此我们也必须考虑PCB的物理特性。

即使环境温度发生变化，具有相对较大热质量的PCB也会保持当前的温度。这就是响应时间发挥作用的地方。

即使我们管理达到一个非常低的错误在稳态温度条件下,缓慢的响应时间将导致可怜的准确性,如果环境温度变化快(我假设,我们期望我们的传感器捕获这些只在平均温度的变化,如果你有兴趣,响应时间并不是一个大问题)。

ADT7422 datasheet清楚地指出了减缓响应时间的解决方案:“将传感器安装在尽可能小的PCB上。”如果一个大型PCB的热质量使您的测量对短期温度变化的响应较差，您可以考虑为传感器创建一个单独的、较小的PCB，并通过板对板布线传输测量数据。

用于医疗、商业和工业应用的温度传感

ADT7422提供的精度高达±0.10°C的温度从25°C至50°C和±0.25°C从−20°C至+105°C;全工作温度范围为−40°C至+125°C。无需用户校准，测量数据以16位分辨率数字化，并通过我²C。

高效的MCU接口由两个用户可配置的中断信号促进:一个用于“临界超温”条件，一个用于(假定为非临界)超温和低温条件。

ADT7422框图。图片由模拟设备

正如您在下面的示意图中所看到的，很少需要外部组件，如果您已经有了一些好的I²从上一个项目的C代码，合并ADT7422到一个新的设计应该是相当简单的。

典型的I²C接口连接。图片由模拟设备

电源噪声

数据表特别提到开关调节器产生的输出噪声会对ADT7422的精度产生负面影响。

对于那些想要最小化测量误差的人，Analog Devices建议使用RC滤波器，可以降低传感器V的噪声幅度_DD引脚到小于1mv。

但是不要忘记响应时间!他们还指出，这个过滤器应该放置在离传感器尽可能远的地方，以便其热质量不会降低动态性能。

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你有什么技术可以最大限度地提高温度传感器电路的性能吗?请在下面的评论区告诉我们。