為你的汽車應(yīng)用挑選一款溫度感測(cè)解決方案

當(dāng)你駕車在很小的行駛范圍內(nèi)穿越多個(gè)主要?dú)夂驇r(shí)，你需要感謝汽車工程師們所做的工作。以加州為例，死谷的溫度會(huì)達(dá)到+55°C，而幾小時(shí)后，當(dāng)你行駛到莫諾縣時(shí)，溫度會(huì)低至-35°C。你可以想一想，為了能夠應(yīng)對(duì)這些很大的溫度變化，你的車和車內(nèi)的電子元器件一定要在耐熱性方面表現(xiàn)出色—最常見的就是車體內(nèi)部的極端工作條件以及引擎蓋下的應(yīng)用。

毫無(wú)疑問，汽車行業(yè)越來(lái)越需要符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的集成電路 (IC) 組件所具有的可靠性。一整天都處于陽(yáng)光照射下的電子后視鏡或微型、密封攝像頭模塊也許需要高達(dá)125°C的AEC-Q100 1 級(jí)組件。引擎蓋下的引擎控制單元越來(lái)越需要0級(jí)組件，它可以在高達(dá)150°C的環(huán)境中額定運(yùn)行1000小時(shí)—甚至有時(shí)候這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。如果說(shuō)有一個(gè)組件必須在這些極端溫度環(huán)境中保持準(zhǔn)確性，才能保護(hù)系統(tǒng)不受影響的話，那這個(gè)組件絕對(duì)是溫度傳感器。準(zhǔn)確的溫度信息使得處理器能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，這樣的話，不論在怎樣的行駛條件下，電子模塊都可以優(yōu)化其性能，并且盡可能提高它們的可靠性。

IC溫度傳感器與熱敏電阻、電阻式溫度檢測(cè)器 (RTD) 和熱電偶等其它感測(cè)技術(shù)屬于同一市場(chǎng)類別，不過，當(dāng)需要在寬溫度范圍內(nèi)，比如說(shuō)AEC-Q100 0 級(jí)范圍（-40°C至150°C），實(shí)現(xiàn)良好精度時(shí)，集成電路 (IC) 就會(huì)表現(xiàn)出某些優(yōu)勢(shì)。首先，數(shù)據(jù)表中給出的IC溫度傳感器的準(zhǔn)確度限值以攝氏度為單位，并且是整個(gè)工作范圍內(nèi)的值；相反地，一個(gè)常見的負(fù)溫度系數(shù) (NTC) 熱敏電阻也許只指定了單個(gè)溫度點(diǎn)上的電阻精度，單位為百分比。然后，在使用熱敏電阻時(shí)，你需要仔細(xì)計(jì)算整個(gè)溫度范圍內(nèi)的總體系統(tǒng)精度。事實(shí)上，請(qǐng)小心檢查那些指定了任何一個(gè)電阻器精度的運(yùn)行條件。例如，具有通用額定值的IC將給出電源電壓范圍內(nèi)的精度，而不僅僅是一個(gè)特定電壓上的準(zhǔn)確度。

另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)就是IC溫度傳感器是高度線性的，這就最大限度地減少了對(duì)軟件補(bǔ)償?shù)男枰?。圖1是一個(gè)模擬IC溫度傳感器與一個(gè)熱敏電阻之間的線性比較。

圖1：IC溫度傳感器與一個(gè)典型正溫度系數(shù) (PTC) 熱敏電阻之間的線性比較

在選擇一個(gè)IC時(shí)，要牢記，它們有多種類型—對(duì)于不同的汽車應(yīng)用具有各有其優(yōu)點(diǎn)。

模擬輸出。諸如LMT84（可提供符合AEC-Q100 0級(jí)器件）等器件是簡(jiǎn)單的、3引腳解決方案；這些解決方案提供多個(gè)增益選項(xiàng)，以便與你所選擇的模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 實(shí)現(xiàn)最佳匹配，這也使你能夠確定總分辨率。此外，與熱敏電阻相比，這種器件在溫度范圍內(nèi)始終保持更低的運(yùn)行功耗，這也是其所具有的另外一個(gè)優(yōu)勢(shì)。這意味著，你不必為了獲得更好的噪聲性能而在功耗方面做出讓步。模擬器件是用于信息娛樂系統(tǒng)的高成本有效性解決方案。

數(shù)字輸出。一個(gè)針對(duì)引擎蓋下方應(yīng)用的常見接口就是SPI。諸如LM71（可提供符合AEC-Q100 0級(jí)器件）等器件特有一個(gè)13位分辨率，采用小型SOT-23封裝，而簡(jiǎn)單又可靠的SPI接口是這種器件的優(yōu)勢(shì)所在。其它諸如LM95172的器件提供高達(dá)16位的分辨率，附加特性，以及額定值達(dá)到200°C的封裝選項(xiàng)。與這些器件相似的溫度傳感器在動(dòng)力總成，以及傳動(dòng)控制和電子剎車等底盤應(yīng)用中很常見。諸如TMP102等符合1級(jí)應(yīng)用的I2C器件能夠支持需要微型解決方案的信息娛樂和儀表盤應(yīng)用。

溫度開關(guān)。很多的TI汽車用開關(guān)集成了恒溫器功能和模擬輸出。它們提供簡(jiǎn)單、可靠的過溫警告，用模擬溫度值來(lái)提前表示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，在溫度達(dá)到臨界值之前，你可以根據(jù)這個(gè)值將系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)節(jié)到受限的工作范圍內(nèi)。通過使用LM26LV，前照燈從簡(jiǎn)單、可靠的工廠預(yù)設(shè)閥值中受益。由于其惡劣的運(yùn)行環(huán)境，傳動(dòng)控制也從LM57中所具有可編程閥值、超寬運(yùn)行溫度范圍和電路內(nèi)運(yùn)行驗(yàn)證所帶來(lái)的高可靠性中受益（兩款I(lǐng)C均符合AEC-Q100 0級(jí)標(biāo)準(zhǔn)）。

遠(yuǎn)程二極管。諸如信息娛樂系統(tǒng)和儀表盤等高級(jí)處理應(yīng)用從TMP411和 TMP451等高精度器件中受益。這些符合AEC-Q100 1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的傳感器從CPU/FPGA內(nèi)的基板熱晶體管或二極管，或者從巧妙放置在電路板其它位置上的遠(yuǎn)程二極管連接的晶體管中獲得輸入。它們還集成了它們的本地溫度傳感器，并且通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的兩線制接口進(jìn)行通信。

TI豐富的符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的溫度傳感器產(chǎn)品組合包括支持?jǐn)U展溫度范圍的器件。

審核編輯：郭婷