带有内部温度传感器的MAX1298 / MAX1299数字转换器在扩展温度范围(-40°C至85°C)内保证±1°C精度，这是业内任何部件在此范围内的最佳温度传感器精度。这篇文章解释了如何在给定的热和机械系统被使用的情况下实际达到这种精度水平。

MAX1298/MAX1299的典型内部温度误差如图1所示。达到这种精度水平需要仔细注意系统设计的热和机械方面。

由于MAX1298/MAX1299的封装必须与被测对象(OM)机械和热连接，因此如果设备和被测对象之间存在温差，则会在两者之间产生热流。此外，由于MAX1298/MAX1299温度传感器(TS)的封装必须机械地和热地连接到电源(PS)上，如果MAX1298/MAX1299和PS之间存在温差，它们之间会有热量流动。如果MAX1298/MAX1299和环境(AE)之间存在温差，它们之间也会有热流。

热“集总”系统定义如下:

• 一种由在r方向上隔热的导热材料相互连接的系统，这意味着导体在r方向上的导电性与沿其长度的导电性相比非常低(例如绝缘铜线)

• 一个由导热硅“润滑脂”连接的系统。

热集总系统中任意两个物体之间的热流速率可以表示为:

(dQ / dt) (12) = (T (1) - (2) K××(12)/ (x2-x1)焦耳/秒

上式中，T(1)和T(2)分别为物体1和物体2的温度(℃)，K为互连材料的导热系数[焦耳/(℃×米×秒)]，A(12)为互连材料的截面积(米²)，(x2 - x1)为互连材料的长度(米)。各种材料的导热系数(K)值见下表。

式1可简化为:

(dQ/dt)(12) = (T(1)- T(2)) × K(12)焦耳/秒

式中，K(12)为物体1和物体2之间互连的特定导热系数，单位为焦耳/(°C × sec)。

获得MAX1298/MAX1299温度传感器和周围环境(K(TSAE))之间的导热系数的估计有点复杂，因为从我们的2cm × 2cm温度传感器(TS) PC板到周围环境(AE)的关系不是真正的热集中过程，而更像是一个热分布过程。你可以估计K(TSAE)通过假设PC板实际上是一个黑体r。这允许使用斯特凡-玻尔兹曼公式，它只使用r向量(A)的表面积和两种温度T(TS)和T(AE)的四次方:

K (TSAE) = 56.697××(T (TS) (4) - T (AE)(4))×10 (9)J /秒

现在，为了简化，我们假设被测物体、电源和周围环境都是大的热储，当它们之间的热量交换时，它们的温度不会改变。请注意，由于MAX1298/MAX1299温度传感器的尺寸和质量较小，我们不能对其进行此假设。现在我们可以使用电学原理图来制作系统的热模型(参见图2)。

R(OMTS)表示被测物体的热源(V(OM))与温度传感器之间的热阻。R(OMTS)的热阻为1/K(OMTS)。同理，R(TSPS)表示温度传感器与电源蓄热器之间的热阻(V(PS))。R(TSPS)的热阻为1/K(TSPS)。最后，R(TSAE)表示温度传感器与环境热源之间的热阻(V(AE))。R(TSAE)的热阻为1/K(TSAE)。现在假设温度传感器本身不产生任何热量。然后注意温度传感器的温度(T(TS))与温度传感器节点的电压V(TS)是相等的。我们可以把它作为各种成分的函数来计算:

V (TS) = (V (OM)×K (OMTS) + V (PS)×K (tsp) + V (AE)×K (TSAE)) / (K (OMTS) + K (tsp) + K (TSAE))

现在让我们通过选择V(OM)和T(OM)之间1:1的关系来简化我们的工作。所以,让V (OM) = T (OM)(°C), V (PS) = T (PS)(°C), T和V (AE) = (AE)(°C)。

例如，设T(OM) = 75°C, T(PS) = 30°C, T(AE) = 25°C，则V(OM) = 75V, V(PS) = 30V, V(AE) = 25V。

为了求出K项的值，我们做如下假设:

K(OMTS)是由于在温度传感器PC板和被测物体之间应用了1mm厚，20mm x 20mm面积的硅散热器化合物。常用的有机硅散热器化合物的K值为18 × 10(-4) Cal/(°C × cm × sec) = 0.75 J/(°C × m × sec)。因此:

K (OMTS) = 0.75×0.02×0.02)/ 1×10(3)= 0.3焦耳/(°C×秒)

K(TSPS)是由于4米长，16导体(假设MAX1298/MAX1299上的所有引脚都被使用)，π× (1mm)²绝缘铜电缆的截面积。(这是一根16芯、4米长、1mm-r us的铜线。这些电缆大多是圆形导体，而不是方形导体，因此π× r²面积项。MAX1298引脚很短，它们的贡献微不足道。)然后

K(TSPS) = 380 J/(m × s ×°C) × (16 ×π×(1×10(3米))²)/ 4 m = 0.0048焦耳/(°C×秒)

K(TSAE)是由于20mm × 20mm PC板直接连接到环境。从方程3,K (TSAE) =(0.02×0.02×56.697西北/ m²/°C(4)×(T (TS) (4) - T (AE)(4))。如果我们假设硅散热器化合物的热降相对较小，则T(TS) ~ T(OM)和

K (TSAE) ~(0.02×0.02)×56.697×10((9)×(T (OM) (4) - T (AE) (4)) = 709 uj /(°C×sec)

现在将K项的计算值与上面选择的电压值代入，得到:

V(tp) = (75 × 0.3 + 30 × 0.0048 + 25 × 0.000709)/(0.3 + 0.0048 + 0.000709) = 74.177v

最后，让我们考虑MAX1298/MAX1299以最大功率工作的情况，看看这对T(ERR)有什么影响。MAX1298/MAX1299的最大功率= 5.5V × 500µA = 2.75mW。对T(ERR)方程中这一项的一个很好的估计是在T(ERR)项上加上T(ERR)，使得T(ERR)为~ 2.75mW/K(OMTS) = 2.7 × 10(-3)/0.3 = 9 × 10(-3)°C ~ + 0.01°C。因此，在此设置中可以安全地忽略MAX1298/MAX1299对T(ERR)的贡献。

在这个例子中，我们发现温度传感器的温度为74.177°C。温度误差T(ERR) = T(TS) - T(OM) = 74.177 - 75000 = -0.823℃。这是一个相当大的误差，但因为它取决于不同的温度，它可以稍高或稍低。为了观察这一点，取方程4，将电压替换为与其相关的温度:

T (TP) = (T (OM)×K (OMTS) + T (PS)×K (tsp) + T (AE)×K (TSAE)) / (K (OMTS) + K (tsp) + K (TSAE))

因此:

T (ERR) = T (TS) - T (OM) = ((T (OM)×K (OMTS) + T (PS)×K (tsp) + T (AE)×K (TSAE)) / (K (OMTS) + K (tsp) + K (TSAE))) - T (OM)

图3显示了该系统的T(ERR)与T(OM)的关系图。

从图3可以看出，由于系统热特性导致的温度误差可能大于由于MAX1298/MAX1299温度传感器导致的误差。有几件事可以帮助减少这种错误(T(ERR)):

1. 减少电源(或其他环境温度下的设备)与温度传感器之间的导体数量。这可以通过不使用MAX1298/MAX1299提供的所有功能来实现。

2. 增加温度传感器pc板的尺寸。没有电连接到MAX1298/MAX1299并且覆盖板两侧的金属平面如果紧紧地拧入被测对象，则会增加KTSOM。MAX1298/MAX1299应该在PC板的被测对象一侧。

3. 延长连接温度传感器到电源(以及其他处于或接近环境温度的设备)的导体。这可以通过在电缆的电源端附近盘绕多余的电线来完成。电缆的电源端温度低于温度传感器端，因此任何“热”的额外绝缘体将有一个较小的得尔塔 T驱动它。请注意，MAX1298/MAX1299电源将需要在温度传感器PC板上进行局部电容去耦，因为电缆中有大量的串联电感。

4. 通过备用通道传输数字信号，如光隔离器或光纤电缆。这种交替通道串行数据可以在温度传感器上本地恢复。这将有助于减少所需导体的数量(见上文第1条)。

5. 使用电池为MAX1298/MAX1299供电。这与上面的3相结合，原则上可以完全消除导体，使T(ERR)可以忽略不计。这是一种可行的选择，因为MAX1298/MAX1299的功耗要求小，并且有许多下电选项。

从上面的例子可以看出，对于一个高精度的温度测量系统，在设计电气和机械部件之前，考虑设计的热方面是至关重要的。