在對濕度傳感器進行 PCB 設計時,需要了解的最重要概念是濕度傳感器的結溫需要盡可能與環境溫度相匹配。這是由于為了獲得準確的相對濕度結果,傳感器測量的溫度需要來自環境空氣,因為相對濕度取決于溫度。實際上,這意味著盡可能減小 HDC3120 和環境空氣之間的熱阻,并盡可能增大 HDC3120 和 PCB 熱源之間的熱阻。為實現這些目標,TI 建議:
- 將所有熱源與 HDC3120 隔開。該設計意味著要將 HDC3120 放置在遠離電池、顯示屏或微控制器等功耗密集型電路板元件的位置。電源旁路電容器更適合作為唯一靠近 HDC3120 的板載組件。如需了解更多信息,可參閱“布局示例”部分。
消除器件下方和周圍連接到 PCB 上其他潛在發熱元件或攜帶來自其他來源的熱能的銅層(GND、VDD)。
- 可以將一個未與任何信號電氣連接的小型外露背面銅層放置在 HDC3120(焊接有散熱焊盤)下方。然后,可以添加散熱過孔,以更好地將 HDC3120 封裝與背面銅平面進行熱連接。該銅平面的用途是為環境空氣溫度提供另一條到達 HDC3120 的路徑。銅平面在暴露于環境空氣中時會加熱或冷卻,然后通過散熱過孔將溫度變化傳遞給 HDC3120。這樣 HDC3120 不僅通過 PCB 頂部的封裝主體接收環境空氣溫度,還通過傳導熱傳遞來接收。
- 在器件周圍使用槽或切口以減少熱質量,并更快地響應突然的環境變化。
- “布局示例”部分的布線直徑為 6mm。對于 PCB 中的開槽具體應為多寬不作建議,用戶必須驗證 PCB 上存在的外部熱梯度是否被充分隔離。TI 建議在 HDC3120 周圍布置盡可能大的開槽。對于其他散熱切口示意圖以及其他布局指南與信息,可參閱《優化濕度傳感器的布局和布線》應用手冊。
- 按照節 11 中所示的示例電路板布局布線和模板設計示例進行操作。
- 德州儀器 (TI) 建議在 VDD 與 GND 引腳之間連接一個 0.1μF 的多層陶瓷旁路 X7R 電容器。
- 一般情況下,最好將封裝散熱焊盤焊接到保持電氣懸空的電路板焊盤上。但是,封裝散熱焊盤可以保持未焊接狀態,以便最大限度減少熱泄漏,從而最大限度提升加熱器效率。如需了解有關讓散熱焊盤保持未焊接狀態可能對用戶應用有益的更多信息,可參閱 《HDC3x 器件用戶指南》。