應用描述

為了符合新出臺的法規要求，提高燃油經濟性和減少排放，汽車必須更加環保。只有通過改進傳統內燃機效率，才能滿足這些要求，這一目標要通過改進燃燒傳感和控制性能付諸實現，因而需要更高的傳感器和信號調理精度和集成度。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。

系統需求與設計挑戰

車輛傳感器可用于動力總成系統、底盤/安全和車身系統。要改善燃油經濟性、排放量和車輛性能，必須同時改進動力總成系統。對于傳感器而言，這需要顯著改善性能和/或實現各種功能，但在動態范圍、精度、診斷和穩定性(EMC、ESD、溫度等)方面實現這個目標具有很大挑戰性。

壓力傳感器

在高壓惡劣環境下，我們需要很多壓力傳感器來測量氣體或流體壓力。例如，有些動力總成系統需要測量缸內、變速箱油、柴油共軌、GDI燃油、柴油微粒濾清器(DPF)和廢氣再循環系統(EGR)的壓力。安全應用包括制動液和乘客檢測系統的重量或壓力。高壓惡劣環境應用要求傳感器元件(容性或壓阻)必須與信號調理芯片分隔開。例如，壓阻(應變片)解決方案可以測量最高達到2,800 bar的壓力。應變片技術基于電阻電橋。四個應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。系統誤差包括機械輸出、熱輸出、容差和應變系數誤差。總誤差可以達到最高100%的FSR。因此，調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、溫度和線性度相關的多變量補償。壓力傳感器主要放置在惡劣環境中。典型工作溫度范圍為?40°C至+125°C，在某些情況下高達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

為改進燃料經濟性和能源管理，必須精確控制電磁閥在燃油噴射系統和自動變速箱中的位置。此外，還必須更加精確地監控“按需”功率的電機電流。我們通常遇到的設計挑戰包括在惡劣環境中實現高精度、低失調(失調必須小于5 mV，失調漂移必須小于20 μV)、高帶寬(有些情況需要高達500 kHz)、寬共模電壓范圍(最高65 V)、寬工作溫度范圍(高達125°C)。

電容傳感器

電容傳感器具有多種優勢，例如低系統成本、不同形狀可行性和低功耗。它們通常在無鑰匙進入門控系統接近傳感器、雨量探測器、濕度傳感器、燃油液位/品質傳感器中應用。電容傳感器對環境變化敏感，因而必須具有很高的分辨率、精度、可調共模電容和抗電磁干擾能力。

位置和速度傳感器

ADI在旋變數字轉換器(RDC)市場擁有廣泛的產品組合和悠久的歷史。AD2S1205和AD2S1210能夠處理高達3,125 RPS的跟蹤速率。它們的精度可以達到±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電機中用于電機軸角度和速度測量。

溫度傳感器

ADI的TMP36精度達到滿量程±2°C和線性度達到滿量程0.5°C，溫度范圍為?40°C到+125°C，具有模擬輸出。ADI的ADT7311和ADT7312精度達到滿量程±1°C，溫度范圍為?40°C至+150°C，具有數字SPI輸出。基于裸片封裝，ADT7312的溫度范圍可以增加到-40至+175°C。