在前三篇文章中，我们介绍了温度传感器的基本原理以及如何监测电路板的温度。在许多应用中，环境空气温度监测对于控制环境条件或确保安全运行条件非常重要。准确测量环境温度通常是一项挑战，因为传感器可能不会完全暴露在外部环境中，并且可能会受到系统中其他组件自加热的影响。TI的高精度、低功耗单通道和多通道温度传感器采用紧凑型封装，可以实现更快的热响应。
精确测量环境温度的布局考虑
使用表面贴装器件测量环境温度可能具有挑战性，因为来自其他大功率电子元件的热传递会影响传感器的温度读数。
为了精确测量环境温度，必须采用良好的布局方法，例如了解主要导热路径、隔离传感器封装以及将器件远离干扰热源。下图显示了使用这些方法的简单恒温器设计。
温度传感器恒温器设计散热和印刷电路板布局
上图中，系统自热产生的被动气流吸入温度传感器a上方的外界空气，传感器放置在远离主热源(中央处理器)进气口的位置，并进行绝缘处理，确保测量更加准确。
和热辐射印刷电路板布局
首先，需要知道哪些部件散热最多，避免热源附近布线。下图是Mentor Graphics的FloTHERM热分析工具捕获的热图像，显示了热源附近空气中的温度分布。
测试板上辐射的热量
如果组件放在外壳中，热量分布可能会更集中。切记温度传感器要远离热源，以免在室外场景和机箱内出现温度读数错误的情况。下表列出了不同热源温度下传感器和热源之间的推荐距离。
如果传感器靠近热源，最好创建一个隔离岛，最大化传感器和热源之间的空气间隙。空气间隙越大，环境温度的测量结果越好。然而，当传感器离得更远时，间隙不能提供额外的屏蔽。然而，该间隙可以改善传感器的热响应时间。
槽宽0.8毫米的散热气隙
上图显示切口宽0.8毫米时温度读数约为38.5，下图显示切口宽1.8毫米时温度读数约为35.5。这些图像显示了较大的隔离间隙如何影响环境温度读数。
槽宽1.8毫米的散热气隙
隔离岛印刷电路板布局
在设计温度传感器的印刷电路板时，采用良好的布局方法非常重要。上图显示了带有隔离岛的印刷电路板的布局和轮廓布线，下图显示了一种替代设计，其中安装温度传感器的区域周围有穿孔。
穿孔印刷电路板布局
在这两块小电路板上，尺寸极小，只能部署传感器和旁路电容。岛的热质量越小，热响应越好。这些设计大大减少了来自其他部件的热量传递。
温差
在要求更高测量精度的应用中，请考虑使用温差设计。这种设计在高温部件之外增加了额外的传感器。但是，这种设计需要一个关于 t与环境温度之间相关性的模型，并且该模型将根据系统应用而变化。设计将考虑自热的影响，从而提供更精确的算法来估计环境温度。
设备建议
TMP112和TMP116是专为环境监测和恒温控制等高精度、低功耗应用而设计的数字温度传感器。TMP112的精度为0C至65C0.5C，而TMP116的精度为-10C至85C0.2C
两个温度传感器都具有高线性度、免校准和可编程报警功能。TMP112采用紧凑的1.60mm x 1.20mm小尺寸晶体管(SOT)-563封装，而TMP116采用2mm x 2mm超薄小尺寸无引脚(WSON)封装。
点击原文，快速定位TI仿真专栏，查看更多TI传感器产品最新最全的信息。同时，在接下来的几篇文章中，我们将重点介绍各种应用的设计考虑因素，评估温度精度和应用尺寸之间的权衡，并讨论传感器的放置方法。
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