深入解析LMT84：高精度模擬溫度傳感器的卓越之選

在電子設備中，溫度的精確測量至關重要，它直接影響著設備的性能和穩定性。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，在眾多溫度傳感應用中脫穎而出。今天，我們就來深入了解一下這款優秀的溫度傳感器。

文件下載：lmt84.pdf

產品概述

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系。它能夠在1.5V的低電壓下運行，靜態電流僅為5.4μA，上電時間為0.7ms，這使得它非常適合用于如無人機和傳感器節點等電池供電的應用，能夠有效實現電源循環架構，從而降低功耗。

產品特性

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確性。例如，在70°C至150°C的溫度范圍內，電源電壓為1.5V至5.5V時，其精度可達±0.6°C；在0°C至70°C的范圍內，精度為±0.9°C；在 -50°C至 +0°C的范圍內，電源電壓為1.6V至5.5V時，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格的應用中表現出色。

低功耗運行

僅需1.5V的低電壓即可運行，平均靜態電流低至5.4μA，這使得它在電池供電的設備中具有顯著的優勢，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的寬溫度范圍內工作，滿足了各種不同環境下的溫度測量需求。

快速熱響應

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

輸出保護與驅動能力

輸出具有短路保護功能，并且采用推挽輸出，驅動能力為±50μA，能夠穩定地驅動負載。

兼容性與成本優勢

其引腳布局與行業標準的LM20/19和LM35溫度傳感器兼容，同時價格成本較低，是熱敏電阻的經濟替代方案。

產品應用

信息娛樂與集群系統

在汽車的信息娛樂和集群系統中，LMT84可以精確測量溫度，確保系統在不同的環境溫度下穩定運行。

動力系統

在汽車動力系統中，對溫度的精確監測有助于保證發動機等關鍵部件的正常工作，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

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

無人機

低功耗和寬溫度范圍的特性使其成為無人機溫度監測的理想選擇，能夠在保證飛行安全的同時，延長無人機的續航時間。

家電

在家電產品中，如冰箱、空調等，LMT84可以精確控制溫度，提高家電的性能和節能效果。

產品規格

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
• 最大結溫：150°C
• 存儲溫度： - 65°C至150°C

ESD額定值

• LMT84LP（TO - 92/TO - 92S封裝）：人體模型（HBM）為±2500V，充電設備模型（CDM）為±1000V
• LMT84DCK（SC70封裝）：人體模型（HBM）為±2500V，充電設備模型（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，如DCK（SOT/SC70）封裝的結 - 環境熱阻（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，具體數據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
• 負載調節：源電流≤50μA，（VDD - VOUT）≥200mV時，為 - 1mV至 - 0.22mV；灌電流≤50μA，VOUT≥200mV時，為0.26mV至1mV
• 線路調節：200μV/V
• 電源電流：TA = 30°C至150°C，（VDD - VOUT）≥100mV時，典型值為5.4μA，最大值為8.1μA；TA = - 50°C至150°C，（VDD - VOUT）≥100mV時，典型值為5.4μA，最大值為9μA
• 輸出負載電容：1100pF
• 上電時間：CL = 0pF至1100pF時，典型值為0.7ms，最大值為1.9ms
• 輸出驅動：±50μA

產品設計與應用

功能框圖

LMT84的溫度傳感元件由一個簡單的基極 - 發射極結組成，通過電流源進行正向偏置，然后經過放大器緩沖后輸出到OUT引腳。放大器采用推挽輸出級，提供低阻抗輸出源。

傳輸函數

LMT84的輸出電壓與溫度之間的關系可以通過傳輸表（Table 3）來表示，也可以使用拋物線方程進行計算： [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，可以使用兩點方程進行計算。

安裝與熱導率

LMT84可以像其他集成電路溫度傳感器一樣輕松應用，可以粘貼或固定在表面。為了確保良好的熱導率，LMT84芯片的背面直接連接到GND引腳。同時，要注意LMT84其他引腳的焊盤和走線溫度也會影響溫度讀數。此外，LMT84還可以安裝在密封端金屬管內，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，適用于驅動動態負載，如模數轉換器（ADC）的輸入級。在測試中，測量了LMT84的電源噪聲增益，輸出負載電容可以幫助過濾噪聲。在噪聲較大的環境中，建議在LMT84附近約5厘米的電源上添加旁路電容。

電容性負載處理

LMT84能夠很好地處理電容性負載。在極嘈雜的環境中，或驅動ADC的開關采樣輸入時，可能需要添加一些濾波措施以減少噪聲耦合。在沒有任何預防措施的情況下，LMT84可以驅動小于或等于1100pF的電容性負載；對于大于1100pF的電容性負載，可能需要在輸出端添加一個串聯電阻。

輸出電壓偏移

由于NMOS或PMOS軌到軌緩沖器的固有特性，當電源電壓在設備的工作范圍內變化時，輸出可能會出現輕微的偏移。這種偏移通常發生在VDD - VOUT = 1V時，但由于偏移發生在較寬的溫度變化范圍內（5°C至20°C），VOUT始終是單調的，并且精度規格已經考慮了這種可能的偏移。

典型應用案例

連接到ADC

在將LMT84連接到ADC時，大多數CMOS ADC在對采樣電容充電時需要從模擬源（如LMT84）獲取瞬時電荷。通過添加一個電容（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。

關機節能

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。在電池供電的系統中，可以通過將LMT84的VDD引腳直接連接到微控制器的邏輯關機信號來實現關機節能。

總結

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等特性，在眾多溫度傳感應用中具有廣泛的應用前景。無論是在汽車、無人機、家電還是其他領域，LMT84都能夠為溫度測量提供可靠的解決方案。電子工程師在設計過程中，可以根據具體的應用需求，合理選擇LMT84的封裝和工作條件，以實現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的應用有什么獨特的見解？歡迎在評論區留言分享！