意法半导体LM335Z温度传感器中文详细资料

一、型号与类型

意法半导体（STMicroelectronics）生产的LM335Z是一款精密的温度传感器，属于LM系列中的一员，该系列还包括LM135和LM235等型号。LM335Z以其高精度、线性输出和易于校准的特性，在温度测量与控制领域得到了广泛应用。其封装形式为TO-92，这是一种常见的三引脚直插式封装，便于在电路板上安装和使用。

　　厂商名称：ST意法半导体

　　元件分类：温度传感器

　　中文描述： 温度传感器，精确度±5°C，电压，模拟接口通孔，3引脚，TO-92封装

　　英文描述： Temp Sensor Analog 3-Pin TO-92 Bag

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　　LM335Z概述

　　LM335Z是可以轻松校准的精密温度传感器。它们用作2端稳压管，击穿电压与10mV/°K的绝对温度成正比。

　　该电路的动态阻抗小于1Ω，可在450?A至5mA的电流范围内工作，而不会改变其特性。

　　LM135，LM235和LM335在+25°C下校准，在100°C温度范围内的典型误差小于1°C。与其他传感器不同，LM135，LM235，LM335具有线性输出。

　　主要特性

　　直接校准°K

　　在450?A至5mA的电流范围内工作

　　1°C初始精度

　　动态阻抗小于1Ω

　　LM335Z中文参数 

　　LM335Z引脚图

二、工作原理

LM335Z温度传感器的工作原理基于其内部的双端齐纳二极管（也称为温度补偿二极管）特性。这种二极管的击穿电压与绝对温度成正比，具体比例为10mV/°K。当温度变化时，二极管的击穿电压会相应变化，通过测量这一电压变化，即可推算出当前的温度值。

LM335Z工作时，通常需要外部提供一个稳定的电流源，该电流源通过传感器的两个主要引脚流入，第三个引脚则输出与温度成正比的电压信号。这一电压信号可以直接被模拟电路读取，或通过模数转换器（ADC）转换为数字信号，供微处理器等数字系统处理。

三、特点

1. 高精度：LM335Z在+25°C下校准，其典型误差在100°C的温度范围内小于1°C，表现出极高的测量精度。

2. 线性输出：与其他温度传感器相比，LM335Z的输出电压与温度之间呈严格的线性关系，这使得温度测量和计算变得更加简单和准确。

3. 易于校准：LM335Z的校准过程相对简单，用户可以根据需要自行调整校准点，以适应不同的应用场景。

4. 宽温度范围：该传感器的工作温度范围覆盖了-40°C至+100°C，能够满足大多数工业和商业应用的需求。

5. 低功耗：LM335Z在较低的电流下即可正常工作，有助于降低整个系统的功耗。

6. 稳定性好：该传感器具有优异的长期稳定性和重复性，能够在各种环境条件下保持稳定的性能。

四、应用

LM335Z温度传感器因其高精度、线性输出和易于校准等特点，在多个领域得到了广泛应用：

1. 工业自动化：在工业自动化控制系统中，LM335Z可用于监测设备的温度，确保设备在安全的温度范围内运行。

2. 消费电子：在智能手机、平板电脑等消费电子产品中，LM335Z可用于电池温度监测，防止电池过热引发安全问题。

3. 医疗设备：在医疗设备中，如体温计、恒温箱等，LM335Z可用于精确测量和控制温度，确保医疗过程的准确性和安全性。

4. 环境监测：在气象站、温室等环境监测系统中，LM335Z可用于测量环境温度，为环境控制和预测提供数据支持。

5. 汽车电子：在汽车电子系统中，LM335Z可用于发动机温度监测、空调温度控制等场景，提高汽车的性能和安全性。

五、参数

以下是LM335Z温度传感器的主要参数：

• 型号：LM335Z

• 制造商：STMicroelectronics（意法半导体）

• 封装形式：TO-92-3

• 引脚数：3

• 工作电源电压（最小）：2.92V

• 工作电源电压（最大）：3.04V（也有资料指出最大可达40V，但实际应用中需根据具体电路设计确定）

• 工作温度范围：-40°C至+100°C

• 精度：±5°C（也有资料指出在特定条件下精度可达±1°C）

• 增益：10mV/K

• 动态阻抗：小于1Ω

• 工作电流范围：450µA至5mA

• 尺寸：5mm x 3.7mm x 5.03mm

• 接口类型：模拟

• RoHS标准：符合

六、总结

意法半导体LM335Z温度传感器以其高精度、线性输出、易于校准和宽温度范围等特点，在工业自动化、消费电子、医疗设备、环境监测和汽车电子等多个领域得到了广泛应用。通过对其工作原理、特点和参数的深入了解，可以更好地选择和使用这款传感器，以满足不同应用场景的需求。同时，随着技术的不断进步和市场的不断发展，相信LM335Z温度传感器将在更多领域发挥其重要作用。

七、高级应用与电路设计

7.1 精密温度测量系统

在需要高精度温度测量的应用中，如科学实验、高精度工业控制等，LM335Z可以配合高精度运算放大器、ADC（模数转换器）以及微控制器（MCU）来构建一个完整的温度测量系统。通过选择低噪声、高精度的外围元件，可以进一步提升整个系统的测量精度和稳定性。

• 电路设计：在设计中，应确保为LM335Z提供稳定的电流源，这通常通过精密电阻与固定电压源组合实现。同时，为了减小噪声干扰，可以在电路中加入滤波电容，特别是在传感器的电源线和输出线上。

• 校准与补偿：虽然LM335Z本身具有较高的精度，但在实际应用中，由于环境因素的影响（如温度梯度、电磁干扰等），可能还需要进行额外的校准和补偿。这可以通过软件算法实现，或者通过硬件电路（如温度补偿二极管网络）进行。

7.2 远程温度监测

在需要远程监测温度的应用中，如分布式温度传感网络、物联网（IoT）应用等，LM335Z可以与无线传输模块结合使用，实现温度的远程监测和数据传输。

• 无线传输：通过连接蓝牙、Zigbee、LoRa等无线传输模块，LM335Z可以将其测量到的温度数据实时传输到远程接收端，如手机APP、云服务器等。

• 低功耗设计：在无线传输应用中，为了延长系统的续航时间，需要对整个系统进行低功耗设计。这包括选择低功耗的无线传输模块、优化MCU的休眠与唤醒策略、以及减少不必要的传感器读数等。

7.3 温度控制回路

在需要精确控制温度的应用中，如恒温箱、温控烤箱等，LM335Z可以作为温度反馈元件，与控制器（如PID控制器）一起构成闭环温度控制回路。

• PID控制：PID（比例-积分-微分）控制器是温度控制中最常用的控制器之一。通过将LM335Z测量的温度与设定温度进行比较，PID控制器可以计算出控制量（如加热功率、冷却速率等），并通过执行机构（如加热器、冷却风扇）对温度进行精确控制。

• 系统稳定性与响应速度：在设计温度控制回路时，需要关注系统的稳定性和响应速度。通过调整PID控制器的参数（比例系数、积分时间、微分时间），可以在稳定性和响应速度之间找到最佳平衡点。

八、故障排查与维护

在使用LM335Z温度传感器时，可能会遇到一些故障或问题。以下是一些常见的故障排查方法和维护建议：

• 输出不稳定：检查电源是否稳定，是否存在电压波动或噪声干扰。同时，检查传感器与电路板的连接是否牢固，是否存在接触不良的情况。

• 测量误差大：首先确认传感器的校准状态，必要时进行重新校准。同时，检查电路中的其他元件（如电阻、电容等）是否老化或损坏，导致测量误差增大。

• 温度响应慢：检查传感器是否受到周围环境的热阻或热容影响，导致温度响应变慢。此外，还可以考虑增加散热措施或优化传感器在系统中的布局。

• 长期稳定性：为了保持传感器的长期稳定性，建议定期进行校准和检查。同时，注意避免传感器暴露在极端温度、湿度或腐蚀性环境中，以免损坏传感器或影响其性能。

九、结论

意法半导体LM335Z温度传感器以其高精度、线性输出、易于校准和宽温度范围等特点，在多个领域得到了广泛应用。通过深入了解其工作原理、特点、参数以及高级应用与电路设计等方面的知识，我们可以更好地选择和使用这款传感器，以满足不同应用场景的需求。同时，通过合理的故障排查和维护措施，可以确保传感器在长期使用中保持稳定的性能和可靠性。随着技术的不断发展，相信LM335Z温度传感器将在更多领域发挥其重要作用，为温度测量与控制领域的发展做出更大的贡献。