在对湿度传感器进行 PCB 设计时,需要了解的最重要概念是湿度传感器的结温需要尽可能与环境温度相匹配。这是由于为了获得准确的相对湿度结果,传感器测量的温度需要来自环境空气,因为相对湿度取决于温度。实际上,这意味着尽可能减小 HDC3120 和环境空气之间的热阻,并尽可能增大 HDC3120 和 PCB 热源之间的热阻。为实现这些目标,TI 建议:
- 将所有热源与 HDC3120 隔开。该设计意味着要将 HDC3120 放置在远离电池、显示屏或微控制器等功耗密集型电路板元件的位置。电源旁路电容器更适合作为唯一靠近 HDC3120 的板载组件。如需了解更多信息,可参阅“布局示例”部分。
消除器件下方和周围连接到 PCB 上其他潜在发热元件或携带来自其他来源的热能的铜层(GND、VDD)。
- 可以将一个未与任何信号电气连接的小型外露背面铜层放置在 HDC3120(焊接有散热焊盘)下方。然后,可以添加散热过孔,以更好地将 HDC3120 封装与背面铜平面进行热连接。该铜平面的用途是为环境空气温度提供另一条到达 HDC3120 的路径。铜平面在暴露于环境空气中时会加热或冷却,然后通过散热过孔将温度变化传递给 HDC3120。这样 HDC3120 不仅通过 PCB 顶部的封装主体接收环境空气温度,还通过传导热传递来接收。
- 在器件周围使用槽或切口以减少热质量,并更快地响应突然的环境变化。
- “布局示例”部分的布线直径为 6mm。对于 PCB 中的开槽具体应为多宽不作建议,用户必须验证 PCB 上存在的外部热梯度是否被充分隔离。TI 建议在 HDC3120 周围布置尽可能大的开槽。对于其他散热切口示意图以及其他布局指南与信息,可参阅《优化湿度传感器的布局和布线》应用手册。
- 按照节 11 中所示的示例电路板布局布线和模板设计示例进行操作。
- 德州仪器 (TI) 建议在 VDD 与 GND 引脚之间连接一个 0.1μF 的多层陶瓷旁路 X7R 电容器。
- 一般情况下,最好将封装散热焊盘焊接到保持电气悬空的电路板焊盘上。但是,封装散热焊盘可以保持未焊接状态,以便最大限度减少热泄漏,从而最大限度提升加热器效率。如需了解有关让散热焊盘保持未焊接状态可能对用户应用有益的更多信息,可参阅 《HDC3x 器件用户指南》。