ผู้ผลิตยานยนต์ทั่วโลกให้ความสำคัญกับการใช้พลังงานไฟฟ้าของรถยนต์ มีความจำเป็นที่รถยนต์จะต้องชาร์จไฟให้เร็วขึ้นและมีช่วงขยายที่มากขึ้นในการชาร์จครั้งเดียว นี่หมายความว่าวงจรไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ภายในรถควรสามารถรองรับพลังงานที่สูงมากและจัดการความสูญเสียได้อย่างมีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องมีโซลูชันการจัดการความร้อนที่มีประสิทธิภาพเพื่อให้แน่ใจว่าแอปพลิเคชันที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัยยังคงใช้งานได้
นอกเหนือจากความร้อนที่เกิดจากยานพาหนะด้วยตัวเองแล้วเพียงแค่คิดถึงความทนทานต่อความร้อนทั้งหมดที่รถและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของคุณต้องมีเพื่อจัดการกับช่วงอุณหภูมิที่กว้าง ตัวอย่างเช่นในอินเดียภูมิภาคที่หนาวที่สุดต้องเผชิญกับอุณหภูมิต่ำกว่า 0 ° C ในช่วงฤดูหนาวและอาจสูงเกิน 45 ° C ในช่วงฤดูร้อนสำหรับภูมิภาคอื่น ๆ
ระบบย่อยแต่ละระบบภายในรถยนต์ไฟฟ้า (EV) ต้องการการตรวจสอบอุณหภูมิ เครื่องชาร์จบนบอร์ดตัวแปลง DC / DC และการควบคุมอินเวอร์เตอร์ / มอเตอร์ต้องการการควบคุมที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพเพื่อป้องกันสวิตช์เปิด / ปิด (MOSFET / IGBT / SiC) ระบบการจัดการแบตเตอรี่ (BMS) ยังต้องการความละเอียดในการวัดอุณหภูมิในระดับเซลล์ องค์ประกอบหนึ่งที่ต้องมีความแม่นยำที่อุณหภูมิสูงเพื่อปกป้องระบบอย่างไม่ต้องสงสัยก็คือเซ็นเซอร์อุณหภูมิ ข้อมูลอุณหภูมิที่แม่นยำช่วยให้โปรเซสเซอร์สามารถชดเชยอุณหภูมิให้กับระบบเพื่อให้โมดูลอิเล็กทรอนิกส์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพและเพิ่มความน่าเชื่อถือสูงสุดไม่ว่าจะอยู่ในสภาพการขับขี่ ซึ่งรวมถึงการตรวจจับอุณหภูมิของสวิตช์ไฟส่วนประกอบแม่เหล็กไฟฟ้าแผงระบายความร้อน PCB และอื่น ๆ ข้อมูลอุณหภูมิยังช่วยให้ระบบทำความเย็นทำงานในลักษณะที่ควบคุมได้
ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ (NTC) และเทอร์มิสเตอร์ PTC (ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิบวก) เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ทั่วไปที่ใช้ในการตรวจสอบอุณหภูมิ NTC เป็นตัวต้านทานแบบพาสซีฟและความต้านทานของ NTC จะแปรผันตามอุณหภูมิ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออุณหภูมิโดยรอบรอบ NTC เพิ่มขึ้นความต้านทานของ NTC จะลดลง วิศวกรจะวาง NTC ลงในตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าพร้อมกับสัญญาณเอาต์พุตของตัวแบ่งแรงดันที่อ่านลงในช่องตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล (ADC) ของไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU)
อย่างไรก็ตามมีลักษณะเฉพาะของ NTC บางประการที่ทำให้ใช้งานได้ยากในสภาพแวดล้อมยานยนต์ ดังที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ความต้านทานของ NTC แปรผกผันตามอุณหภูมิ แต่ความสัมพันธ์ไม่เชิงเส้น รูปด้านล่างแสดงตัวอย่างของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าแบบ NTC ทั่วไป
เมื่อคุณพิจารณาความร้อนที่เกิดจากระบบย่อยต่างๆภายใน EV และสภาพอากาศที่มีอยู่ในภูมิภาคต่างๆของโลกจะเห็นได้ชัดว่าส่วนประกอบเซมิคอนดักเตอร์ของรถจะสัมผัสกับอุณหภูมิที่หลากหลาย (-40 ° C ถึง 150 ° C) ในช่วงอุณหภูมิกว้างพฤติกรรมที่ไม่เป็นเชิงเส้นของ NTC จะทำให้ยากต่อการลดข้อผิดพลาดเมื่อคุณแปลการอ่านแรงดันไฟฟ้าเป็นการวัดอุณหภูมิจริง ข้อผิดพลาดที่เกิดจากเส้นโค้งแบบไม่เชิงเส้นของ NTC ช่วยลดความแม่นยำของการอ่านค่าอุณหภูมิตาม NTC
เซ็นเซอร์อุณหภูมิ IC เอาต์พุตแบบอะนาล็อกจะมีการตอบสนองเชิงเส้นมากกว่าเมื่อเทียบกับ NTC ดังแสดงในรูปด้านบน และ MCU สามารถแปลแรงดันไฟฟ้าเป็นข้อมูลอุณหภูมิได้อย่างง่ายดายด้วยความแม่นยำและความเร็วที่มากขึ้น สุดท้าย IC เซ็นเซอร์อุณหภูมิอะนาล็อกมักมีความไวต่ออุณหภูมิที่เหนือกว่าที่อุณหภูมิสูงเมื่อเทียบกับ NTC เซ็นเซอร์อุณหภูมิ IC แบ่งหมวดหมู่ตลาดกับเทคโนโลยีการตรวจจับอื่น ๆ เช่นเทอร์มิสเตอร์เครื่องตรวจจับอุณหภูมิความต้านทาน (RTD) และเทอร์โมคัปเปิล แต่ IC มีประโยชน์ที่สำคัญบางประการเมื่อต้องการความแม่นยำที่ดีในอุณหภูมิกว้างเช่นช่วง AEC-Q100 เกรด 0 (-40 ° C ถึง 150 ° C) ประการแรกขีดจำกัดความแม่นยำของเซ็นเซอร์อุณหภูมิ IC จะได้รับในหน่วยองศาเซลเซียสในแผ่นข้อมูลตลอดช่วงการทำงานเต็มรูปแบบ ตรงกันข้ามเทอร์มิสเตอร์สัมประสิทธิ์อุณหภูมิเชิงลบ (NTC) ทั่วไปอาจระบุความแม่นยำของความต้านทานเป็นเปอร์เซ็นต์ที่จุดอุณหภูมิเดียวเท่านั้น จากนั้นคุณจะต้องคำนวณความแม่นยำของระบบทั้งหมดอย่างรอบคอบสำหรับช่วงอุณหภูมิเต็มเมื่อใช้เทอร์มิสเตอร์ ในความเป็นจริงโปรดตรวจสอบสภาพการทำงานโดยระบุความแม่นยำของเซ็นเซอร์อย่างระมัดระวัง
เมื่อเลือก IC โปรดทราบว่ามีหลายประเภทด้วยข้อดีสำหรับการใช้งานยานยนต์ที่แตกต่างกัน
- อะนาล็อกเอาท์พุท t: อุปกรณ์เช่น LMT87-Q1 (มีอยู่ใน AEC-Q100 เกรด 0) เป็นโซลูชันแบบสามขาที่เรียบง่ายซึ่งมีตัวเลือกการขยายหลายตัวเพื่อให้เข้ากันได้ดีที่สุดกับตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอล (ADC) ที่คุณเลือกซึ่งช่วยให้คุณ กำหนดความละเอียดโดยรวม นอกจากนี้คุณยังได้รับประโยชน์จากการใช้พลังงานในการทำงานที่ต่ำซึ่งเทียบได้กับช่วงอุณหภูมิเทียบกับเทอร์มิสเตอร์ ซึ่งหมายความว่าคุณไม่จำเป็นต้องแลกกับประสิทธิภาพเสียงรบกวน
- เอาต์พุตดิจิตอล: เพื่อให้การใช้งานการจัดการความร้อนของคุณง่ายขึ้น TI มีเซ็นเซอร์อุณหภูมิแบบดิจิทัลที่จะสื่อสารอุณหภูมิผ่านอินเทอร์เฟซเช่นI²Cหรือ Serial Peripheral Interface (SPI) โดยตรง ตัวอย่างเช่น TMP102-Q1 จะตรวจสอบอุณหภูมิด้วยความแม่นยำ± 3.0 ° C ตั้งแต่ -40 ° C ถึง + 125 ° C และสื่อสารอุณหภูมิที่มากกว่าI²Cไปยัง MCU โดยตรง สิ่งนี้จะขจัดความจำเป็นในการจัดเรียงตารางการค้นหาหรือการคำนวณตามฟังก์ชันพหุนาม นอกจากนี้อุปกรณ์ LMT01-Q1 ยังเป็นเซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ 2 พินที่มีความแม่นยำสูงพร้อมอินเทอร์เฟซลูปปัจจุบันนับพัลส์ที่ใช้งานง่ายซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานบนเครื่องบินและนอกบอร์ดในยานยนต์
- สวิตช์อุณหภูมิ:สวิตช์ที่มีคุณสมบัติสำหรับยานยนต์หลายตัวของ TI มีคำเตือนอุณหภูมิเกินที่ง่ายและเชื่อถือได้เช่น TMP302-Q1 แต่การมีค่าอุณหภูมิอะนาล็อกทำให้ระบบของคุณเป็นตัวบ่งชี้เบื้องต้นที่คุณสามารถใช้เพื่อปรับขนาดกลับไปสู่การทำงานที่ จำกัด ก่อนที่จะถึงอุณหภูมิวิกฤต ระบบย่อย EV ยังสามารถใช้ประโยชน์จากเกณฑ์ที่ตั้งโปรแกรมได้ช่วงอุณหภูมิการทำงานที่กว้างพิเศษและความน่าเชื่อถือสูงจากการตรวจสอบการทำงานในวงจรของ LM57-Q1 เนื่องจากสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรง (IC ทั้งสองมีอยู่ใน AEC-Q100 เกรด 0) สำหรับกลุ่มผลิตภัณฑ์ชิ้นส่วนเซ็นเซอร์อุณหภูมิที่ใช้ IC ทั้งหมดคุณสามารถเยี่ยมชม:
ในระบบย่อย EV ส่วนใหญ่ MCU จะแยกออกจากสวิตช์ไฟและส่วนประกอบอื่น ๆ ที่มีการตรวจจับอุณหภูมิ ข้อมูลที่มาจากเซ็นเซอร์อุณหภูมิเอาท์พุทดิจิทัลสามารถแยกได้อย่างง่ายดายโดยใช้ตัวแยกสัญญาณดิจิทัลแบบธรรมดาเช่นอุปกรณ์ตระกูล ISO77xx-Q1 จาก TI ตามจำนวนสายการสื่อสารดิจิทัลที่แยกจำเป็นและการแยกส่วนที่เหมาะสมสามารถเลือกได้จากที่นี่:
ด้านล่างนี้คือแผนภาพบล็อกของการออกแบบอ้างอิง TIDA-00752ซึ่งให้เอาต์พุตพัลส์ดิจิตอลผ่านอุปสรรคการแยก
โดยสรุปแล้วเทอร์มิสเตอร์ NTCมักใช้ในการตรวจสอบอุณหภูมิ แต่การตอบสนองต่ออุณหภูมิแบบไม่เชิงเส้นสามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นปัญหาสำหรับโซลูชันยานยนต์ โซลูชันเซ็นเซอร์อุณหภูมิอะนาล็อกและดิจิตอลของ TI ช่วยให้คุณตรวจสอบอุณหภูมิของระบบยานยนต์หลายระบบได้อย่างแม่นยำและง่ายดาย
เกี่ยวกับผู้แต่ง
