ZHDA136 May 2026 HDC1080 , HDC2010 , HDC2021 , HDC2022 , HDC2080 , HDC3020 , HDC3020-Q1 , HDC3021 , HDC3021-Q1 , HDC3022 , HDC3022-Q1 , HDC3120 , HDC3120-Q1
| %RH 设定点 | 初始 %RH 误差 (%RH) | 90%RH 暴露后 %RH 误差 (%RH) | 全功率加热 1 分钟后的 %RH 误差 (%RH) | 全功率加热 2 分钟后的 %RH 误差 (%RH) | 全功率加热 5 分钟后的 %RH 误差 (%RH) |
|---|---|---|---|---|---|
| 30%RH | -0.46 | 1.79 | -0.01 | -0.01 | -0.58 |
| 60%RH | 0 | 3.52 | 0.77 | 0.31 | -0.12 |
| 90%RH | 1.01 | 4.16 | 2.53 | 1.81 | 1.73 |
| 场景 | 连续加热时序 | 最终 RH 漂移 (%RH) |
|---|---|---|
| 场景 1 | 每小时 1 分钟、全功率、3.3V VDD | 3.75 |
| 场景 2 | 每小时 5 分钟、全功率、3.3V VDD | 3.73 |
| 场景 3 | 每小时 15 秒、全功率、3.3V VDD | 4.00 |
| 场景 4 | 每分钟 1 秒、默认功率、3.3V VDD | 2.42 |
| 场景 5 | 每分钟 1 秒、全功率、1.8V VDD | 3.27 |
| 场景 6 | 每分钟 1 秒、全功率、3.3V VDD | 0.18 |
| 场景 7 | 每 30 秒 1 秒、全功率、3.3V VDD | -1.77 |
有许多变量会影响使用加热器缓解高湿条件所致 RH 误差的有效性。用户必须通过测试来确定适合其系统的加热器设置和运行方案。为了优化加热器性能，用户需要重点关注其控制范围内的变量，以最有效缓解 RH 漂移。用户可以控制的两个主要方面是 PCB 设计和加热方案。
PCB 设计可归结为两个因素：对环境的热阻 (RθJA) 和热质量 (MT)。PCB 的热质量还将决定最终的上升时间，并可能对加热器性能产生巨大影响。热质量较小的 PCB 在加热器工作时的散热效应较弱，从而使更多热量留在传感器中。这种热量差异可从表 6 看出，其中 ΔT (°C) 一列显示，无论 VDD 多大，柔性 PCB 的温升都远大于图 4-1 中所示的刚性 FR4 PCB。
对环境的热阻将决定加热器产生的热量在传感器中的保留程度。RθJA 越大，保留的热量越多，意味着温升效果越好。RθJA 越小，散逸到空气中的热量就越多，留在传感器中的热量就越少，导致温升效果变差。焊接散热焊盘可降低 RθJA，因为焊盘提供了一条低热阻路径，使能量得以从传感器逸出。因此，要使用加热器达到更高的最终温度，建议不焊接散热焊盘。实际上，如果相对于环境的温升较大，则在连续校正期间加热器的激活频率可能不需要那么高。反之，如果温升很小，加热器将无法有效缓解 RH 漂移。场景 4 证实了这一点，其中默认加热器功率水平无法提供足够的热量，无法以与水汽进入传感器相同的速率将其去除。
表 5 表明，计算得出的柔性 PCB 热阻远高于本文收集的所有加热器校正数据所用的刚性 FR4 测试 PCB。再加上热质量小得多，柔性 PCB 使用加热器时产生的温升要大得多。表 5 还显示，即使是刚性 FR4 PCB，将电源电压从 3.3V 提高到 5V 也会显著提高加热器的最终温度。就本文档而言，表 7-3 中 PCB 上的所有 RH 传感器均已焊接散热焊盘。
| VDD (V) | I Avg (mA) | P (mW) | ΔT (°C) | RθJA (°C/W) | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 加热器关闭 | 柔性 | 5 | 0.17 | 0.87 | 0.61 | 700.17 |
| 3.3 | 0.16 | 0.54 | 0.38 | 694.40 | ||
| 刚性 FR4 PCB | 5 | 0.17 | 0.87 | 0.22 | 253.03 | |
| 3.3 | 0.16 | 0.54 | 0.12 | 229.49 | ||
| 加热器开启 | 柔性 | 5 | 23.5 | 117.50 | 78.89 | 671.44 |
| 3.3 | 17.5 | 57.75 | 39.42 | 682.74 | ||
| 刚性 FR4 PCB | 5 | 26.2 | 131 | 32.39 | 247.21 | |
| 3.3 | 18.7 | 61.71 | 14.53 | 235.58 |
无论是不使用全加热功率配置，还是使用较低的电压（如 1.8V），降低加热器功率水平都会削弱加热器缓解 RH 误差随时间增长的能力。使用 FR-4 PCB 的实验结果表明，无论是 1.8V 全加热器功率还是 3.3V 默认加热器功率，都不足以提供足够的热量来阻止测试期间 RH 漂移的增长。如果用户因电流消耗限制或较低的 VDD 电平而被迫使用较低的加热器功率水平，可以通过进一步优化 PCB 布局和组装来提高加热器的效率。例如，使用柔性 PCB 甚至更薄的 FR4 PCB（例如 31mil）将减小 PCB 的热质量，使更多热量留在 RH 传感器内，从而产生更大的温升。
为成功缓解 RH 漂移，这些 PCB 设计要素需要是经过深思熟虑的选择，以在加热器能力与更广泛的系统制约因素之间取得平衡，而非随意决定或事后弥补。一旦确定 PCB 设计，可能需要进行反复测试来得到优化的合适加热方案，以便按必要的频率使用加热器，同时避免过度使用以尽量减少功耗（如果这是关注重点）。用户应当对部署传感器的最终应用温度和湿度条件有所了解。这些条件应尽可能在实验室环境中复现，理想情况下使用恒温恒湿箱。
如果应用场景中会反复出现冷凝、清洗暴露或存在进水风险，应考虑在设计中纳入带防护罩的器件型号及机械屏蔽，而非仅依赖加热器的作用。
对于连续的高湿校正，与以更长时间间隔进行更长时间的加热器激活相比，更频繁地执行短时热脉冲的效果要好得多。这表明用户无需让加热器达到稳态高温即可产生效果。事实证明，以每分钟 1 秒脉冲的方式运行加热器是缓解 RH 漂移的有效策略，且每分钟加热 1 秒（在 3.3V 和全加热功率下）的效果最佳，TI 建议用户在调试如何利用加热器缓解连续 RH 漂移时，以此作为起点。这实现了最佳平衡，既缓解了 RH 漂移，同时又高效利用了加热器并避免了过多的电流消耗。
对于因孤立的高湿时段而产生 RH 漂移的单次加热校正，在全加热功率下持续加热 2 分钟或 5 分钟的较长时间优于不进行校正或仅加热 1 分钟。与加热 2 分钟相比，加热 5 分钟仅带来略微改善，而加热 2 分钟足以使传感器在 50%RH 下恢复到规格要求。由于不同用户系统之间存在差异，确定合适的加热时间量同样需要进行测试，但达到持续几分钟的稳态加热温度对于单次 RH 漂移恢复最为有用。