應(yīng)用描述
為了符合新出臺的法規(guī)要求，提高燃油經(jīng)濟(jì)性和減少排放，汽車必須更加環(huán)保。只有通過改進(jìn)傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)效率，才能滿足這些要求，這一目標(biāo)要通過改進(jìn)燃燒傳感和控制性能付諸實(shí)現(xiàn)，因而需要更高的傳感器和信號調(diào)理精度和集成度。車輛中通常有超過100個傳感器，通常按功能可以分為6類，包括壓力傳感器、電流傳感器、電容傳感器、位置傳感器、速度傳感器和溫度傳感器。
系統(tǒng)需求與設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)
車輛傳感器可用于動力總成系統(tǒng)、底盤/安全和車身系統(tǒng)。要改善燃油經(jīng)濟(jì)性、排放量和車輛性能，必須同時改進(jìn)動力總成系統(tǒng)。對于傳感器而言，這需要顯著改善性能和/或?qū)崿F(xiàn)各種功能，但在動態(tài)范圍、精度、診斷和穩(wěn)定性(EMC、ESD、溫度等)方面實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)具有很大挑戰(zhàn)性。
壓力傳感器
在高壓惡劣環(huán)境下，我們需要很多壓力傳感器來測量氣體或流體壓力。例如，有些動力總成系統(tǒng)需要測量缸內(nèi)、變速箱油、柴油共軌、GDI燃油、柴油微粒濾清器(DPF)和廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR)的壓力。安全應(yīng)用包括制動液和乘客檢測系統(tǒng)的重量或壓力。高壓惡劣環(huán)境應(yīng)用要求傳感器元件(容性或壓阻)必須與信號調(diào)理芯片分隔開。例如，壓阻(應(yīng)變片)解決方案可以測量最高達(dá)到2,800 bar的壓力。應(yīng)變片技術(shù)基于電阻電橋。四個應(yīng)變片附加到一個薄膜上，形成薄膜式壓力傳感器。輸出信號小至10 mV。系統(tǒng)誤差包括機(jī)械輸出、熱輸出、容差和應(yīng)變系數(shù)誤差?？傉`差可以達(dá)到最高100%的FSR。因此，調(diào)理電路必須高度精確，具有低漂移。另外還需要基于增益、失調(diào)、溫度和線性度相關(guān)的多變量補(bǔ)償。壓力傳感器主要放置在惡劣環(huán)境中。典型工作溫度范圍為?40°C至+125°C，在某些情況下高達(dá)150°C。這些傳感器還需要高抗電磁干擾能力和診斷功能。
電流傳感器
為改進(jìn)燃料經(jīng)濟(jì)性和能源管理，必須精確控制電磁閥在燃油噴射系統(tǒng)和自動變速箱中的位置。此外，還必須更加精確地監(jiān)控“按需”功率的電機(jī)電流。我們通常遇到的設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)包括在惡劣環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高精度、低失調(diào)(失調(diào)必須小于5 mV，失調(diào)漂移必須小于20 μV)、高帶寬(有些情況需要高達(dá)500 kHz)、寬共模電壓范圍(最高65 V)、寬工作溫度范圍(高達(dá)125°C)。
電容傳感器
電容傳感器具有多種優(yōu)勢，例如低系統(tǒng)成本、不同形狀可行性和低功耗。它們通常在無鑰匙進(jìn)入門控系統(tǒng)接近傳感器、雨量探測器、濕度傳感器、燃油液位/品質(zhì)傳感器中應(yīng)用。電容傳感器對環(huán)境變化敏感，因而必須具有很高的分辨率、精度、可調(diào)共模電容和抗電磁干擾能力。
位置和速度傳感器
ADI在旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器(RDC)市場擁有廣泛的產(chǎn)品組合和悠久的歷史。AD2S1205和AD2S1210能夠處理高達(dá)3,125 RPS的跟蹤速率。它們的精度可以達(dá)到±2.5弧分。AD2S1205是12位RDC，AD2S1210的10/12/14/16位分辨率可由用戶設(shè)置。芯片具有差分輸入和增量式編碼器輸出，以及可編程故障檢測閾值。它們可在變速箱、EPS和HEV/EV電機(jī)中用于電機(jī)軸角度和速度測量。
溫度傳感器
ADI的TMP36精度達(dá)到滿量程±2°C和線性度達(dá)到滿量程0.5°C，溫度范圍為?40°C到+125°C，具有模擬輸出。ADI的ADT7311和ADT7312精度達(dá)到滿量程±1°C，溫度范圍為?40°C至+150°C，具有數(shù)字SPI輸出?；诼闫庋b，ADT7312的溫度范圍可以增加到-40至+175°C。
