深入解析LMT84：高精度模拟温度传感器的卓越之选

在电子设备中，温度的精确测量至关重要，它直接影响着设备的性能和稳定性。LMT84作为一款由德州仪器（TI）推出的模拟温度传感器，以其高精度、低功耗和宽温度范围等特性，在众多温度传感应用中脱颖而出。今天，我们就来深入了解一下这款优秀的温度传感器。

文件下载：lmt84.pdf

产品概述

LMT84是一款精密的CMOS温度传感器，具备±0.4°C的典型精度（最大±2.7°C），其线性模拟输出电压与温度呈反比关系。它能够在1.5V的低电压下运行，静态电流仅为5.4μA，上电时间为0.7ms，这使得它非常适合用于如无人机和传感器节点等电池供电的应用，能够有效实现电源循环架构，从而降低功耗。

产品特性

高精度测量

LMT84具有±0.4°C的典型精度，在不同的温度范围和电源电压下都能保持较高的测量准确性。例如，在70°C至150°C的温度范围内，电源电压为1.5V至5.5V时，其精度可达±0.6°C；在0°C至70°C的范围内，精度为±0.9°C；在 -50°C至 +0°C的范围内，电源电压为1.6V至5.5V时，精度同样为±0.9°C。这种高精度的测量能力使得它在对温度测量要求严格的应用中表现出色。

低功耗运行

仅需1.5V的低电压即可运行，平均静态电流低至5.4μA，这使得它在电池供电的设备中具有显著的优势，能够有效延长电池的使用寿命。

宽温度范围

可在 -50°C至150°C的宽温度范围内工作，满足了各种不同环境下的温度测量需求。

快速热响应

LMT84LPG（TO - 92S封装）具有快速的热时间常数，典型值为10s（1.2m/s气流），能够快速响应温度变化，适用于对时间 - 温度敏感的应用，如烟雾和热探测器。

输出保护与驱动能力

输出具有短路保护功能，并且采用推挽输出，驱动能力为±50μA，能够稳定地驱动负载。

兼容性与成本优势

其引脚布局与行业标准的LM20/19和LM35温度传感器兼容，同时价格成本较低，是热敏电阻的经济替代方案。

产品应用

信息娱乐与集群系统

在汽车的信息娱乐和集群系统中，LMT84可以精确测量温度，确保系统在不同的环境温度下稳定运行。

动力系统

在汽车动力系统中，对温度的精确监测有助于保证发动机等关键部件的正常工作，LMT84的高精度和宽温度范围使其能够满足这一需求。

烟雾和热探测器

快速的热响应特性使得LMT84非常适合用于烟雾和热探测器，能够及时准确地检测到温度变化，为安全提供保障。

无人机

低功耗和宽温度范围的特性使其成为无人机温度监测的理想选择，能够在保证飞行安全的同时，延长无人机的续航时间。

家电

在家电产品中，如冰箱、空调等，LMT84可以精确控制温度，提高家电的性能和节能效果。

产品规格

绝对最大额定值

• 电源电压： - 0.3V至6V
• 输出引脚电压： - 0.3V至（VDD + 0.5）V
• 输出电流： - 7mA至7mA
• 任何引脚的输入电流： - 5mA至5mA
• 最大结温：150°C
• 存储温度： - 65°C至150°C

ESD额定值

• LMT84LP（TO - 92/TO - 92S封装）：人体模型（HBM）为±2500V，充电设备模型（CDM）为±1000V
• LMT84DCK（SC70封装）：人体模型（HBM）为±2500V，充电设备模型（CDM）为±1000V

推荐工作条件

• 温度范围： - 50°C至150°C
• 电源电压（VDD）：1.5V至5.5V

热信息

不同封装的LMT84具有不同的热阻参数，如DCK（SOT/SC70）封装的结 - 环境热阻（RθJA）为275°C/W，LP/LPM（TO - 92）封装为167°C/W，LPG（TO - 92S）封装为130.4°C/W。

精度特性

在不同的温度范围和电源电压下，LMT84的温度精度有所不同，具体数据可参考文档中的精度特性表格。

电气特性

• 传感器增益： - 5.5mV/°C
• 负载调节：源电流≤50μA，（VDD - VOUT）≥200mV时，为 - 1mV至 - 0.22mV；灌电流≤50μA，VOUT≥200mV时，为0.26mV至1mV
• 线路调节：200μV/V
• 电源电流：TA = 30°C至150°C，（VDD - VOUT）≥100mV时，典型值为5.4μA，最大值为8.1μA；TA = - 50°C至150°C，（VDD - VOUT）≥100mV时，典型值为5.4μA，最大值为9μA
• 输出负载电容：1100pF
• 上电时间：CL = 0pF至1100pF时，典型值为0.7ms，最大值为1.9ms
• 输出驱动：±50μA

产品设计与应用

功能框图

LMT84的温度传感元件由一个简单的基极 - 发射极结组成，通过电流源进行正向偏置，然后经过放大器缓冲后输出到OUT引脚。放大器采用推挽输出级，提供低阻抗输出源。

传输函数

LMT84的输出电压与温度之间的关系可以通过传输表（Table 3）来表示，也可以使用抛物线方程进行计算： [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]] 对于不太精确的线性近似，可以使用两点方程进行计算。

安装与热导率

LMT84可以像其他集成电路温度传感器一样轻松应用，可以粘贴或固定在表面。为了确保良好的热导率，LMT84芯片的背面直接连接到GND引脚。同时，要注意LMT84其他引脚的焊盘和走线温度也会影响温度读数。此外，LMT84还可以安装在密封端金属管内，浸入浴液中或拧入水箱的螺纹孔中。

输出噪声考虑

推挽输出使LMT84能够吸收和提供较大的电流，适用于驱动动态负载，如模数转换器（ADC）的输入级。在测试中，测量了LMT84的电源噪声增益，输出负载电容可以帮助过滤噪声。在噪声较大的环境中，建议在LMT84附近约5厘米的电源上添加旁路电容。

电容性负载处理

LMT84能够很好地处理电容性负载。在极嘈杂的环境中，或驱动ADC的开关采样输入时，可能需要添加一些滤波措施以减少噪声耦合。在没有任何预防措施的情况下，LMT84可以驱动小于或等于1100pF的电容性负载；对于大于1100pF的电容性负载，可能需要在输出端添加一个串联电阻。

输出电压偏移

由于NMOS或PMOS轨到轨缓冲器的固有特性，当电源电压在设备的工作范围内变化时，输出可能会出现轻微的偏移。这种偏移通常发生在VDD - VOUT = 1V时，但由于偏移发生在较宽的温度变化范围内（5°C至20°C），VOUT始终是单调的，并且精度规格已经考虑了这种可能的偏移。

典型应用案例

连接到ADC

在将LMT84连接到ADC时，大多数CMOS ADC在对采样电容充电时需要从模拟源（如LMT84）获取瞬时电荷。通过添加一个电容（CFILTER）可以轻松满足这一需求。CFILTER的大小取决于采样电容的大小和采样频率。

关机节能

由于LMT84的功耗小于9μA，可以直接由任何逻辑门输出供电，甚至可以直接由微控制器的GPIO供电。在电池供电的系统中，可以通过将LMT84的VDD引脚直接连接到微控制器的逻辑关机信号来实现关机节能。

总结

LMT84作为一款高性能的模拟温度传感器，凭借其高精度、低功耗、宽温度范围和快速热响应等特性，在众多温度传感应用中具有广泛的应用前景。无论是在汽车、无人机、家电还是其他领域，LMT84都能够为温度测量提供可靠的解决方案。电子工程师在设计过程中，可以根据具体的应用需求，合理选择LMT84的封装和工作条件，以实现最佳的性能和成本效益。

你在使用LMT84的过程中遇到过哪些问题？或者你对LMT84的应用有什么独特的见解？欢迎在评论区留言分享！