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怎么保证汽车信息娱乐和机群体系的热安全性?

目前,下一代汽车配备了越来越复杂的信息娱乐和机群系统。但是现代汽车中电子器件的数量增加会消耗更多能量,从而产生更多热量。由于驾驶座热量增加,汽车仪表盘已经暴露在阳光和高温下。整个信息娱乐和机群系统的热

现在,下一代轿车装备了越来越杂乱的信息文娱和机群体系。可是现代轿车中电子器材的数量添加会耗费更多能量,然后产生更多热量。由于驾驭座热量添加,轿车仪表盘现已暴露在阳光和高温下。

整个信息文娱和机群体系的热量会不断添加,所以轿车制造商现在有必要战胜新的热办理难题。为招引客户,他们需求在有限的预算的前提下,供给功用丰厚且舒适的驾驭体会,一起保证这些体系供给的要害功用可以安全牢靠地运转。

图1显现了各类信息文娱和机群运用程序,每种运用程序都有各自的散热问题。

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图1:信息文娱和机群体系的要害问题是热问题

维护轿车头部单元中过载的微处理器

轿车的头部单元已成为信息文娱体系的主操控面板,汇集了许多从前涣散在整个轿车中的不同功用,并配有各种按钮。这种集中化使得此头部单元成为信息文娱体系的“大脑”,具有运用处理器的重要处理才能,且跟着处理负载的添加,处理器往往会快速升温。

大部分的热量和风险来自这些微处理器的中心。为取得最牢靠的温度丈量,无论是基底热敏晶体管仍是处理器裸片中的二极管,一般是经过P-N接点进行遥感监测。

德州仪器针对这些遥感状况规划了TMP451-Q1,无论是在长途通道(处理器内核)仍是本地(放置温度传感器的当地),其典型精度在-40°C至125°C规模内均为±1°C,可为体系供给两个温度读数。为约束功耗以及由此影响温度精度的自热,TMP451-Q1运用1.7V至3.6V的低电源供电,仅耗费27 µA的作业电流,且每秒进行0.0625次转化。

TMP451-Q1还具有8针脚、2mm x 2mm的极薄型小外形无引线封装,因而也十分合适空间受限的音响主机PCB电路板。该封装还有一个2.5mmx2.5mm的可湿性旁边面,也契合轿车工业中用于在电子板上进行快速焊料验证的主动光学查看(AOI)工艺。

该器材具有警报功用,可在温度升高到特定阈值以上时用作中止,然后修正体系行为。两种警报功用:THERM和ALERT/THERM2供给了对体系热办理的更多操控。

如图2所示,将首个中止(THERM2)设置为85°C作为正告,可触发电扇、冷却体系或下降微处理器的功用,然后下降过热风险。第二个中止(THERM)的温度为110°C,实践上会封闭体系,防止损坏体系。例如,它可指令电源封闭并开端体系重置,直到温度降至THERM滞后以下。

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图2:TMP451-Q1中的THERM和THERM2中止操作

在可重新配置的机群中准确丈量体系温度

轿车仪表盘可供给重要信息,例如速度、RPM、燃油油位和油温表 —— 这些信息将影响驾驭员的决议计划。

可是现在,类似于音响主机的数字化,仪表盘正在晋级为可重新配置的机群。这些可重新配置的机群供给个性化显现,包含导航、媒体、联系人等。这对微处理器要求极端严苛。跟着加工需求的添加,微处理器会主动加热,特别是由于方向盘后边的空间极端有限,一般无法通风。

为取得相关的温度丈量值,可在微处理器邻近放置极小的温度传感器,这将有助于进步读取精度。凭借高度准确的读数,您可经过挑选标准较低的微处理器来使体系功用挨近其热规划限值,或下降体系本钱。

确实,虽然大多数处理器都内置了温度传感器,可是由于晶圆和其他各种批次之间的差异,精度仅在±4°C时保持一致。由于读数精度存在这种差异,因而您有必要考虑比±1°C精度读数更宽的安全裕度。这种状况下,微处理器将具有3°C的额定功用空间,而不会过于挨近热规划限值(请参见图3)。

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图3:经过高精度热监测进步体系功用

TMP235-Q1在-40°C至150°C(0级)规模内具有±0.5°C的精度。该器材占板面积极小(2.00 mmx1.25 mm —— 见图4)且功耗低。

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图4:TMP235-Q1模仿温度传感器

维护体系和USB充电器免受热损坏

新式USB充电器不只支撑USB Type A,而且现在支撑USB Type-C™,一般具有60 W至100 W的功率传输才能。假如您有多个端口,则此瓦数会成倍添加,会变热并存在潜在风险。USB操控器集成电路(IC)一般具有可编程的电缆下垂补偿,以协助便携式器材在重负载下以最佳电流和电压充电。完成用于智能热办理的热敏电阻可向USB操控器供给温度指示,并使它们将输出电流限值更改为较低电平,以下降温度。

例如,TMP61-Q1是具有正热系数的热敏电阻,可在极小的封装中供给线性输出:1 mm x 0.5 mm。

当温度超越由电阻器、电压或工厂编程设定的特定阈值时,温度开关还可经过向USB操控器IC发送警报来维护体系免受过热影响。该警报可绕过微操控器(MCU)做出更快、更直接的决议计划。依据温度阈值,MCU也可能在低于温度传感器的温度下产生毛病。因而,需求一种可封闭轿车的这种非要害功用的维护体系,以保证乘客安全并防止热失控。此外,与离散完成比较(图5),运用温度开关具有本钱优势,由于无需运用比较器和基准电压源之类的额定电路就可检测阈值。

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图5:温度开关的离散完成

TMP390-Q1电阻器可编程温度开关掩盖-40°C至+ 125°C的温度规模,最大精度为±3.0°C。它具有两个通道,可一起进行独立的过温(热)和低温(冷)检测(见图6)。TMP390-Q1仍是热敏电阻的低功耗替代品,由于它可供给1.62至5.5 V的电源,并在25°C时耗费0.5 µA的电流。该器材供给了最简易的热维护完成计划,而且也是高度集成的器材,由于该器材在一个芯片中一起供给了冷热维护功用。

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图6:TMP390-Q1的低温文过热维护

信息文娱体系中有多种处理温度监测和维护的办法,还有许多其他方面需求考虑。跟着轿车内各种功用和显现器数量的添加,轿车加工要求也在不断上升,保证热安全关于防止事端至关重要。

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