深入解析LMT86：高精度模拟温度传感器的卓越之选

在电子设备设计中，温度传感器是至关重要的组件，它能帮助我们实时监测设备的温度，确保设备的稳定运行。今天，我们就来深入了解一款优秀的模拟温度传感器——LMT86。

文件下载：lmt86.pdf

一、LMT86简介

LMT86是一款由德州仪器（TI）推出的高精度CMOS温度传感器，具有 ±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成反比。它的工作电压低至 2.2V，静态电流仅 5.4μA，上电时间仅 0.7ms，非常适合电池供电的应用，如无人机和传感器节点。此外，LMT86LPG 的通孔 TO - 92S 封装具有快速热时间常数，支持对时间 - 温度敏感的应用，如烟雾和热探测器。

二、产品特性

高精度测量

LMT86 在宽温度范围内具有出色的精度，典型精度可达 ±0.4°C，能满足大多数对温度测量精度要求较高的应用场景。例如在工业自动化中，精确的温度测量对于保证生产过程的稳定性和产品质量至关重要。

低功耗设计

2.2V 的低工作电压和 5.4μA 的静态电流，使得 LMT86 在电池供电的设备中表现出色，能够有效延长设备的续航时间。这对于一些需要长期运行且不便频繁更换电池的设备，如无线传感器节点，具有重要意义。

宽温度范围

其工作温度范围为 -50°C 至 150°C，能够适应各种恶劣的环境条件。无论是在极寒的户外环境，还是高温的工业现场，LMT86 都能稳定工作。

输出保护与驱动能力

输出具有短路保护功能，增强了设备的可靠性。同时，推挽输出具有 ±50µA 的驱动能力，能够直接驱动一些负载，简化了电路设计。

兼容性与成本优势

LMT86 的引脚布局与行业标准的 LM20/19 和 LM35 温度传感器兼容，方便工程师进行替换升级。而且，它是热敏电阻的经济有效替代方案，在保证性能的同时降低了成本。

三、应用领域

信息娱乐与集群系统

在汽车的信息娱乐系统和仪表盘集群中，LMT86 可以实时监测设备的温度，确保系统的稳定运行，为用户提供更好的体验。

动力总成系统

在汽车发动机等动力总成系统中，精确的温度测量对于发动机的性能和寿命至关重要。LMT86 能够及时反馈温度信息，帮助控制系统进行精确的调节。

烟雾和热探测器

LMT86LPG 的快速热时间常数使其非常适合用于烟雾和热探测器，能够快速响应温度变化，及时发出警报。

无人机

无人机在飞行过程中，各个部件会产生热量，LMT86 可以实时监测无人机的温度，确保其在安全的温度范围内运行，提高飞行的可靠性。

家电

在家电产品中，如冰箱、空调等，LMT86 可以精确控制温度，提高家电的性能和节能效果。

四、设备对比

不同封装类型

LMT86 提供了多种封装类型，包括 SOT（SC70）、TO - 92 和 TO - 92S 等。不同的封装类型适用于不同的应用场景，例如 SOT 封装适合表面贴装，而 TO - 92 封装则更适合通孔安装。	ORDER NUMBER	PACKAGE	PIN	BODY SIZE (NOM)	MOUNTING TYPE
LMT86DCK	SOT (AKA : SC70, DCK)	5	2.00 mm × 1.25 mm	Surface Mount
LMT86LP	TO - 92 (AKA : LP)	3	4.30 mm × 3.50 mm	Through - hole; straight leads
LMT86LPG	TO - 92S (AKA : LPG)	3	4.00 mm × 3.15 mm	Through - hole; straight leads
LMT86LPM	TO - 92 (AKA : LPM)	3	4.30 mm × 3.50 mm	Through - hole; formed leads
LMT86DCK - Q1	SOT (AKA : SC70, DCK)	5	2.00 mm × 1.25 mm	Surface Mount

与其他同类设备对比

与 LMT84、LMT85 和 LMT87 相比，LMT86 的平均输出传感器增益为 -10.9mV/°C，电源供应范围为 2.2V 至 5.5V。不同的增益和电源范围使得它们适用于不同的应用场景，工程师可以根据具体需求进行选择。	DEVICE NAME	AVERAGE OUTPUT SENSOR GAIN	POWER SUPPLY RANGE
LMT84	–5.5 mV/°C	1.5 V to 5.5 V
LMT85	–8.2 mV/°C	1.8 V to 5.5 V
LMT86	–10.9 mV/°C	2.2 V to 5.5 V
LMT87	–13.6 mV/°C	2.7 V to 5.5 V

五、引脚配置与功能

LMT86 的引脚配置简单明了，主要包括 GND（接地）、OUT（模拟输出）和 VDD（电源）。不同封装类型的引脚定义略有不同，但功能基本一致。	PIN	SOT (SC70)	TO - 92	TO - 92S	EQUIVALENT CIRCUIT	FUNCTION
GND	1, 2	3	2	Ground	Power Supply Ground
OUT	3	2	1	Analog Output	Outputs a voltage that is inversely proportional to temperature
VDD	4, 5	1	3	Power	Positive Supply Voltage

六、规格参数

绝对最大额定值

LMT86 的绝对最大额定值规定了其正常工作的极限条件，如电源电压范围为 -0.3V 至 6V，输出引脚电压范围为 -0.3V 至 (VDD + 0.5)V 等。在设计电路时，必须确保各个参数在额定值范围内，以避免损坏设备。

ESD 评级

LMT86 具有一定的静电放电（ESD）防护能力，不同封装类型的 HBM（人体模型）和 CDM（充电设备模型）评级不同。在使用过程中，要注意静电防护，避免因静电放电导致设备损坏。

推荐工作条件

推荐工作温度范围为 -50°C 至 150°C，电源电压范围为 2.2V 至 5.5V。在这些条件下，LMT86 能够发挥最佳性能。

热信息

热信息包括结到环境的热阻、结到外壳的热阻等参数。这些参数对于评估设备的散热性能和温度变化非常重要。例如，结到环境的热阻 (R_{theta JA}) 可以帮助我们计算设备在工作时的温度上升情况。	THERMAL METRIC	DCK (SOT/SC70)	LP/LPM (TO - 92)	LPG (TO - 92S)	UNIT
RθJA	275	167	130.4	°C/W
RθJC(top)	84	90	64.2	°C/W
RθJB	56	146	106.2	°C/W
ψJT	1.2	35	14.6	°C/W
ψJB	55	146	106.2	°C/W

精度特性

LMT86 的精度特性在不同的温度范围和电源电压条件下有所不同。例如，在 40°C 至 150°C 且 VDD = 2.2V 至 5.5V 的条件下，温度精度为 -2.7°C 至 2.7°C。在设计应用时，要根据具体的精度要求选择合适的工作条件。

电气特性

电气特性包括平均传感器增益、负载调节、线路调节、电源电流等参数。这些参数对于理解设备的电气性能和设计电路非常重要。例如，平均传感器增益为 -10.9mV/°C，这意味着温度每变化 1°C，输出电压将变化 -10.9mV。

七、详细描述

工作原理

LMT86 的温度传感元件由一个简单的基极 - 发射极结组成，该结由电流源正向偏置。传感元件的信号经过放大器缓冲后，通过 OUT 引脚输出。放大器采用推挽输出级，提供低阻抗输出源。

传输函数

LMT86 的输出电压与温度之间的关系可以通过传输表来表示。传输表给出了在不同温度下的输出电压值，这些值是确定 LMT86 精度规格的参考。同时，还可以使用抛物线方程或线性近似方程来计算输出电压与温度的关系。 [V_{TEMP }(mV)=1777.3 mV-left[10.888 frac{mV}{^{circ} C}left(T - 30^{circ} Cright)right]-left[0.00347 frac{mV}{^{circ} C^{2}}left(T - 30^{circ} Cright)^{2}right]]

设备功能模式

安装与热导率

LMT86 可以像其他集成电路温度传感器一样方便地安装，可以粘贴或固定在表面。为了确保良好的热导率，LMT86 芯片的背面直接连接到 GND 引脚。同时，要注意其他引脚的焊盘和走线的温度也会影响温度读数。此外，LMT86 还可以安装在密封的金属管内，用于浸入液体或拧入螺纹孔中。在安装过程中，要确保设备和相关电路保持绝缘和干燥，避免因潮湿导致短路。

输出噪声考虑

LMT86 的推挽输出能够提供较大的源电流和灌电流，适合驱动动态负载，如 ADC 的输入级。在测试中，测量了 LMT86 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，建议在电源引脚附近添加旁路电容。

电容性负载

LMT86 能够较好地处理电容性负载。在噪声环境或驱动 ADC 的开关采样输入时，可能需要添加滤波措施来减少噪声耦合。当电容性负载小于等于 1100pF 时，不需要额外的去耦措施；当负载大于 1100pF 时，可能需要在输出端添加串联电阻。	C LOAD	MINIMUM R S
1.1 nF to 99 nF	3 kΩ
100 nF to 999 nF	1.5 kΩ
1 μF	800 Ω

输出电压偏移

由于 NMOS/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，输出电压可能会出现轻微偏移。这种偏移通常发生在 (V{DD}-V{OUT}=1V) 时，但偏移量较小（几毫伏），且在较宽的温度变化范围内（5°C 至 20°C）输出电压仍然是单调的。精度规格中已经考虑了这种可能的偏移。

八、应用与实现

连接到 ADC

LMT86 可以很方便地连接到 ADC 的输入级。大多数 CMOS ADC 在采样时需要瞬时电荷，LMT86 能够满足这一需求。通过添加滤波电容 (C_{FILTER}) 可以更好地适应 ADC 的输入要求。滤波电容的大小取决于采样电容的大小和采样频率。

关机节能

由于 LMT86 的功耗较低（小于 9μA），可以直接由逻辑门输出或微控制器的 GPIO 供电。通过将 (V_{DD}) 引脚直接连接到微控制器的逻辑关机信号，可以方便地实现设备的关机，从而节省电池电量。

九、电源供应建议

LMT86 的低电源电流和宽电源范围（2.2V 至 5.5V）使得它可以方便地由多种电源供电。电源旁路电容是可选的，主要取决于电源的噪声情况。在噪声较大的系统中，建议添加旁路电容来降低噪声对输出的影响。

十、布局建议

LMT86 的布局非常简单。如果使用电源旁路电容，应按照推荐的布局示例进行连接。不同封装类型的布局略有不同，但基本原则是保持电源和接地的良好连接，减少噪声干扰。

十一、设备与文档支持

文档更新通知

可以通过 ti.com 上的设备产品文件夹注册文档更新通知，每周接收产品信息的变化摘要。同时，可以查看修订历史了解具体的更改内容。

支持资源

TI E2E™ 支持论坛是工程师获取快速、准确答案和设计帮助的重要来源。可以在论坛上搜索现有答案或提出自己的问题。

静电放电注意事项

LMT86 是集成电路，容易受到静电放电的损坏。在处理和安装过程中，要采取适当的静电防护措施，避免因静电放电导致设备性能下降或损坏。

十二、总结

LMT86 是一款性能卓越的模拟温度传感器，具有高精度、低功耗、宽温度范围等优点。它适用于多种应用领域，并且提供了多种封装类型供选择。在设计电路时，要根据具体的应用需求选择合适的封装和工作条件，同时注意布局和电源供应等方面的问题。希望本文能够帮助电子工程师更好地了解和使用 LMT86，为设计出更优秀的电子设备提供参考。你在使用 LMT86 过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。