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ADI汽车传感器和传感器接口解决方案

作者:不爱吃窝瓜时间:2015-09-19

应用描述
为了符合新出台的法规要求,提高燃油经济性和减少排放,汽车必须更加环保。只有通过改进传统内燃机效率,才能满足这些要求,这一目标要通过改进燃烧传感和控制性能付诸实现,因而需要更高的传感器和信号调理精度和集成度。车辆中通常有超过100个传感器,通常按功能可以分为6类,包括压力传感器、电流传感器、电容传感器、位置传感器、速度传感器和温度传感器。
系统需求与设计挑战
车辆传感器可用于动力总成系统、底盘/安全和车身系统。要改善燃油经济性、排放量和车辆性能,必须同时改进动力总成系统。对于传感器而言,这需要显著改善性能和/或实现各种功能,但在动态范围、精度、诊断和稳定性(EMC、ESD、温度等)方面实现这个目标具有很大挑战性。
压力传感器
在高压恶劣环境下,我们需要很多压力传感器来测量气体或流体压力。例如,有些动力总成系统需要测量缸内、变速箱油、柴油共轨、GDI燃油、柴油微粒滤清器(DPF)和废气再循环系统(EGR)的压力。安全应用包括制动液和乘客检测系统的重量或压力。高压恶劣环境应用要求传感器元件(容性或压阻)必须与信号调理芯片分隔开。例如,压阻(应变片)解决方案可以测量最高达到2,800 bar的压力。
应变片技术基于电阻电桥。四个应变片附加到一个薄膜上,形成薄膜式压力传感器。输出信号小至10 mV。系统误差包括机械输出、热输出、容差和应变系数误差。总误差可以达到最高100%的FSR。因此,调理电路必须高度精确,具有低漂移。另外还需要基于增益、失调、温度和线性度相关的多变量补偿。
压力传感器主要放置在恶劣环境中。典型工作温度范围为-40°C至+125°C,在某些情况下高达150°C。这些传感器还需要高抗电磁干扰能力和诊断功能。
电流传感器
为改进燃料经济性和能源管理,必须精确控制电磁阀在燃油喷射系统和自动变速箱中的位置。此外,还必须更加精确地监控“按需”功率的电机电流。我们通常遇到的设计挑战包括在恶劣环境中实现高精度、低失调(失调必须小于5 mV,失调漂移必须小于20 μV)、高带宽(有些情况需要高达500 kHz)、宽共模电压范围(最高65 V)、宽工作温度范围(高达125°C)。
电容传感器
电容传感器具有多种优势,例如低系统成本、不同形状可行性和低功耗。它们通常在无钥匙进入门控系统接近传感器、雨量探测器、湿度传感器、燃油液位/品质传感器中应用。电容传感器对环境变化敏感,因而必须具有很高的分辨率、精度、可调共模电容和抗电磁干扰能力。
位置和速度传感器
在EPS和BLDC/PMSM电机控制应用中,位置/速度测量需要快速响应、良好精度(最高达到0.1°)、稳定性和低漂移。另外还需要诊断功能。
温度传感器
在变速箱控制等高温汽车应用中,必须具有宽温度范围和高精度。典型温度范围为-40°C至+150°C,在某些情况下高达175°C。此外,还必须达到±2°C或±1°C的精度。
ADI公司的解决方案
ADI与全球领先汽车供应商建立了长期良好关系,而且在高性能信号处理、高可靠性和高质量产品开发方面具有丰富经验,处于业界领先地位,能够提供优化解决方案业以应对这些挑战。

汽车传感器和传感器接口系统框图

 

注:以上信号链代表汽车传感器及其接口设计的系统框图。模块的技术要求可变化,下面列表中列出的产品代表满足部分要求的ADI解决方案。



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