在前三篇文章中，我們已經就溫度傳感器的基本原理以及如何監(jiān)測電路板溫度進行了介紹。在許多應用中，環(huán)境空氣溫度監(jiān)測對于控制環(huán)境條件或確保安全操作條件至關重要。準確快速地測量環(huán)境溫度通常面臨挑戰(zhàn)，因為傳感器可能不會完全暴露于外部環(huán)境并可能受到系統中其他組件的自發(fā)熱影響。TI 的高精度、低功耗單通道和多通道溫度傳感器采用緊湊型封裝，可實現更快的熱響應。

精確測量環(huán)境溫度的布局注意事項

使用表面貼裝器件來測量環(huán)境溫度可能具有挑戰(zhàn)性，因為來自其他高耗電電子元件的熱傳遞會影響傳感器的溫度讀數。

要精確測量環(huán)境溫度，必須采用良好的布局方法，例如了解主要的導熱路徑、隔離傳感器封裝以及將器件放置在遠離干擾熱源的位置。下圖顯示了一種使用這些方法的簡單恒溫器設計。

溫度傳感器恒溫器設計熱輻射和印刷電路板 (PCB) 布局

在上圖中，系統自發(fā)熱產生的被動氣流在溫度傳感器A上方吸入外部空氣。傳感器放置在遠離主要熱源（中央處理單元）的進氣口處，并經過隔熱以確保更精確的測量。

熱輻射和 PCB 布局

必須首先了解哪些組件輻射最多的熱量以避免在熱源附近布線。下圖是使用 Mentor Graphics 的 FloTHERM 熱分析工具捕獲的熱感圖像，其中顯示了熱源附近空氣中的溫度分布。

在測試板上輻射的熱量

如果將組件放置在外殼內，則熱量分布可能更加集中。請記住應將溫度傳感器遠離熱源放置，從而避免在露天場景中和外殼內出現錯誤的溫度讀數。下表列出了各種熱源溫度下傳感器和熱源之間的建議距離。

如果傳感器靠近熱源，最好創(chuàng)建一個隔離島，并最大限度增加傳感器與熱源之間的氣隙。氣隙越大，環(huán)境溫度測量結果越好。然而，當傳感器離得更遠時，間隙不能提供額外的屏蔽。但是，間隙可以改善傳感器的熱響應時間。

槽寬為 0.8mm 時的散熱氣隙

上圖顯示切口為 0.8mm 寬時的溫度讀數大約為 38.5°C，而下圖顯示切口為 1.8mm 寬時的溫度讀數大約為 35.5°C。這些圖像顯示了較大的隔離間隙如何影響環(huán)境溫度讀數。

槽寬為 1.8mm 時的散熱氣隙

隔離島 PCB 布局

在設計溫度傳感器的 PCB 時，采用良好的布局方法非常重要。上圖顯示了具有隔離島的 PCB 布局以及輪廓布線，而下圖顯示了一種替代設計，其中在安裝溫度傳感器的區(qū)域周圍有穿孔。

穿孔的 PCB 布局

在這兩塊小型電路板上，尺寸極小，只能部署傳感器和旁路電容器；隔離島的熱質量越小，熱響應就越好。這些設計極大地減少了來自其他組件的熱傳遞量。

溫差

在需要更高測量精度的應用中，請考慮使用溫差設計。這種類型的設計在高溫組件旁邊增加了額外的傳感器，然而，這種設計需要關于 ΔT 與環(huán)境溫度之間相關性的模型，且該模型將根據系統應用而變化。溫差設計會考慮自發(fā)熱的影響，從而提供更準確的算法來估算環(huán)境溫度。

器件建議

TMP112 和 TMP116 是專為諸如環(huán)境監(jiān)測和恒溫控制之類的高精度、低功耗應用而設計的數字溫度傳感器。TMP112 在 0°C 至 65°C 范圍內的精度為 ±0.5°C，而TMP116 在 -10°C 至 85°C 范圍內的精度為 ±0.2°C。

這兩款溫度傳感器都具有高線性度，無需校準，并具有可編程警報功能。TMP112 采用緊湊的 1.60mm x 1.20mm小外形晶體管 (SOT)-563 封裝，而 TMP116 采用 2mm x 2mm 超薄小外形無引線 (WSON) 封裝。