汽车级 ISOTMP35-Q1 隔离式温度传感器深度解析

在电子设备的设计中，温度监测是一个至关重要的环节，特别是在高压环境下。今天我们要深入探讨的是德州仪器（TI）推出的 ISOTMP35-Q1 汽车级隔离式温度传感器，它在高压温度传感应用中表现出色。

文件下载：isotmp35-q1.pdf

产品概述

ISOTMP35-Q1 是业界首款集成隔离屏障的温度传感器 IC，将高达 3000VRMS 的耐受电压与模拟温度传感器相结合，该模拟温度传感器在 -40°C 至 150°C 的温度范围内具有 10mV/°C 的斜率。这种集成设计使得传感器能够与高压热源（如 HV FET、IGBT 或 HV 接触器）共置，而无需昂贵的隔离电路。与将传感器放置在较远位置以满足隔离要求的方法相比，与高压热源直接接触还能提供更高的精度和更快的热响应。

产品特性

高可靠性与安全性

• AEC-Q100 认证：满足温度等级 0（-40°C 至 150°C 环境温度范围），具备出色的抗静电能力，设备 HBM ESD 分类等级为 2，CDM ESD 分类等级为 C5。
• 功能安全能力：提供相关文档，助力功能安全系统设计。
• 强大的集成隔离屏障：耐受隔离电压达 3000VRMS，隔离工作电压为 500VRMS，隔离屏障寿命超过 50 年。

高精度温度测量

• 高精度：在 25°C 时典型精度为 ±0.5°C，在 0°C 至 70°C 范围内最大精度为 ±1.5°C，在 -40°C 至 150°C 范围内最大精度为 ±2.0°C。
• 正斜率传感器增益：10mV/°C，在 0°C 时具有 500mV 偏移。

快速响应与低功耗

• 快速热响应：响应时间小于 2 秒。
• 短路保护输出：确保传感器在异常情况下的安全性。
• 低功耗：典型功耗仅为 9µA。

封装与认证

• DFQ（SOIC-7）封装：便于安装和集成。
• 安全相关认证（计划中）：符合 UL 1577 标准的 3kV RMS 隔离 1 分钟。

应用领域

ISOTMP35-Q1 的特性使其适用于多种高压温度传感应用，包括：

• 碳化硅（SiC）功率 FET 温度监测
• 绝缘栅双极晶体管（IGBT）功率 FET 温度监测
• 混合动力汽车/电动汽车电池管理系统（BMS）
• 混合动力汽车/电动汽车车载充电器（OBC）和无线充电器
• 混合动力汽车/电动汽车 DC/DC 转换器
• 混合动力汽车/电动汽车逆变器和电机控制
• 动力系统温度传感器

详细规格

引脚配置与功能

PIN NAME	DFQ	TYPE	DESCRIPTION
GND	3	G	接地
NC	2	–	无连接
TSENSE	5、6、7	–	连接到高压热源的温度引脚
VDD	1	P	电源电压
VOUT	4	O	与温度成正比的输出电压

绝对最大额定值

PARAMETER	MIN	MAX	UNIT
电源电压（VDD）	-0.3	6	V
输出电压（VouT）	-0.3	VDD + 0.3	V
输出电流（VouT）	-30	30	mA
工作结温（Tj）	-60	155	°C
存储温度（Tstg）	-65	155	°C

电气特性

PARAMETER	TEST CONDITIONS	MIN	TYP	MAX	UNIT
温度精度（T ERR）	0°C 至 70°C	±0.5		±1.5	°C
温度精度（T ERR）	-40°C 至 150°C	–2.5	±0.5	2.5	°C
直流电源抑制比（PSR）		–0.1	0.02	0.1	°C/V
温度灵敏度（T SENS）	TA = -40°C 至 150°C
输出阻抗（Z OUT）	I LOAD = 100μA, f = 100Hz			20	Ω
输出阻抗（Z OUT）	I LOAD = 100μA, f = 500Hz			50	Ω
输出电流（I OUT）				500	μA
共模瞬态抗扰度（CMTI）	V CM = 500V, ΔV OUT < 200mV, 2μs			50	kV/μs

应用与实施

应用信息

ISOTMP35-Q1 可在低至 2.3V 的电源下工作，电流消耗仅为 9µA，非常适合电池应用。其线性输出特性（10mV/°C）使得在温度测量中具有良好的精度。

典型应用

在设计中，需要考虑 ADC 的输入特性，可能需要外部 (C{FILTER}) 。 (C{FILTER}) 的值取决于采样电容（ (C{SAMPLE}) ）的大小和采样频率，同时要确保总负载电容 (C{LOAD}) 不超过 1000pF。

电源供应建议

为了确保可靠运行，建议在 VDD 电源引脚处使用 0.1µF 的去耦电容，并将其尽可能靠近电源引脚放置。

布局指南

• 层数要求：ISOTMP35-Q1 至少需要两层 PCB。对于 4 层 PCB，建议采用标准层堆叠方法，信号走线可以位于顶层或底层，内层为实心接地和电源层。
• 空间要求：在器件下方保留一定空间，避免铺设任何平面、走线、焊盘和过孔，距离这些元素至少 10 密耳。

总结

ISOTMP35-Q1 是一款性能卓越的汽车级隔离式温度传感器，具有高精度、快速响应、低功耗和强大的隔离能力等优点。在高压温度传感应用中，它能够提供可靠的温度测量解决方案。电子工程师在设计相关系统时，可以充分利用其特性，同时注意引脚配置、电气规格和布局要求，以确保系统的稳定性和性能。你在使用类似传感器时遇到过哪些挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验。