Dünyanın her yerindeki otomotiv üreticileri, araç elektrifikasyonuna odaklanmıştır. Otomobillerin tek bir şarjla daha hızlı şarj edilmesi ve daha geniş bir menzile sahip olması gerekiyor. Bu, araç içindeki elektrik ve elektronik devresinin aşırı yüksek güçle başa çıkabilmesi ve kayıpları etkili bir şekilde yönetmesi gerektiği anlamına gelir. Güvenlik açısından kritik uygulamaların çalışır durumda kalmasını sağlamak için sağlam termal yönetim çözümlerine ihtiyaç vardır.
Aracın kendi ürettiği ısıya ek olarak, geniş ortam sıcaklığı aralıklarıyla başa çıkabilmek için aracınızın ve elektronik aksamının sahip olması gereken tüm termal toleransı bir düşünün. Örneğin, Hindistan'da en soğuk bölgeler kışın 0 ° C'nin çok altında sıcaklıkla karşı karşıyadır ve diğer bazı bölgeler için yazın 45 ° C'yi geçebilir.
Elektrikli Araç (EV) içindeki her bir alt sistem, sıcaklık izleme gerektirir. Yerleşik şarj cihazı, DC / DC dönüştürücü ve İnvertör / motor kontrolü, güç anahtarını (MOSFET / IGBT / SiC) korumak için güvenli ve verimli kontrol gerektirir. Batarya yönetim sistemleri (BMS) ayrıca hücre seviyesinde hassas sıcaklık ölçümü çözünürlüğü gerektirir. Sistemi korumak için aşırı sıcaklıklarda hassas olması gereken tek bileşen şüphesiz sıcaklık sensörüdür. Doğru sıcaklık bilgisi, işlemcinin sistemi sıcaklık dengelemesine izin verir, böylece elektronik modüller performanslarını optimize edebilir ve sürüş koşulları ne olursa olsun güvenilirliklerini en üst düzeye çıkarabilir. Bu, güç anahtarlarının, güç manyetik bileşenlerinin, ısı alıcılarının, PCB'nin vb. Sıcaklık algılamasını içerir. Sıcaklık verileri ayrıca soğutma sisteminin kontrollü bir şekilde çalıştırılmasına yardımcı olur.
Negatif sıcaklık katsayısı (NTC) ve PTC (pozitif sıcaklık katsayısı) termistörleri, sıcaklıkları izlemek için kullanılan en yaygın cihazlar arasındadır. NTC pasif bir dirençtir ve bir NTC'nin direnci sıcaklığa göre değişir. Daha spesifik olarak, bir NTC etrafındaki ortam sıcaklığı arttıkça, NTC'nin direnci azalır. Mühendisler, bir mikro denetleyicinin (MCU) analogdan dijitale dönüştürücü (ADC) kanalına okunan voltaj bölücünün çıkış sinyali ile NTC'yi bir voltaj bölücüye yerleştirecek.
Bununla birlikte, bir otomotiv ortamında kullanımını zorlaştırabilecek birkaç NTC özelliği vardır. Daha önce belirtildiği gibi, bir NTC'nin direnci sıcaklıkla ters orantılı olarak değişir, ancak ilişki doğrusal değildir. Aşağıdaki şekil, tipik bir NTC tabanlı voltaj bölücünün bir örneğini göstermektedir.
EV içindeki çeşitli alt sistemlerden üretilen ısıyı ve dünyanın farklı bölgelerinde bulunan iklimleri düşündüğünüzde, bir aracın yarı iletken bileşenlerinin geniş bir sıcaklık aralığına (-40 ° C ila 150 ° C) maruz kalacağı netleşiyor. Geniş bir sıcaklık aralığında, NTC'nin doğrusal olmayan davranışı, bir voltaj okumasını gerçek bir sıcaklık ölçümüne çevirirken hataları azaltmayı zorlaştıracaktır. Bir NTC'nin doğrusal olmayan eğrisinden kaynaklanan hata, herhangi bir NTC tabanlı sıcaklık okumasının doğruluğunu düşürür.
Analog çıkışlı bir IC sıcaklık sensörü, yukarıdaki şekilde gösterildiği gibi NTC'lere kıyasla daha doğrusal bir yanıta sahip olacaktır. Ve MCU, voltajı daha doğru ve hızlı bir şekilde sıcaklık verilerine kolayca çevirebilir. Son olarak, analog sıcaklık sensörü IC'leri genellikle NTC'lere kıyasla yüksek sıcaklıklarda üstün sıcaklık hassasiyetine sahiptir. IC sıcaklık sensörleri, termistörler, direnç sıcaklık dedektörleri (RTD) ve termokupllar gibi diğer algılama teknolojileriyle bir pazar kategorisini paylaşır, ancak IC'ler, AEC-Q100 Grade 0 aralığı (-40 ° C) gibi geniş sıcaklıklarda iyi doğruluk gerektiğinde bazı önemli avantajlara sahiptir. 150 ° C'ye kadar). İlk olarak, bir IC sıcaklık sensörünün doğruluk sınırları, tüm çalışma aralığı boyunca veri sayfasında Santigrat derece olarak verilmiştir; tersine,tipik bir negatif sıcaklık katsayısı (NTC) termistörü, direnç doğruluğunu yalnızca tek bir sıcaklık noktasında yüzde olarak belirtebilir. Daha sonra bir termistör kullanırken tam sıcaklık aralığı için toplam sistem doğruluğunu dikkatlice hesaplamanız gerekir. Aslında, herhangi bir sensörün doğruluğunu belirten çalışma koşullarını kontrol etmeye dikkat edin.
Bir IC seçerken, farklı otomotiv uygulamaları için çeşitli avantajlara sahip birkaç tip olduğunu unutmayın.
- Analog çıkış: LMT87-Q1 gibi cihazlar (AEC-Q100 Grade 0'da mevcuttur), seçtiğiniz analogdan dijitale dönüştürücü (ADC) ile en iyi şekilde eşleşmek için birden fazla kazanç seçeneği sunan basit, üç pimli çözümlerdir ve bu da size izin verir. genel çözünürlüğü belirleyin. Ayrıca, bir termistöre kıyasla sıcaklık aralığında nispeten tutarlı olan düşük çalıştırma güç tüketimi avantajından da yararlanabilirsiniz. Bu, gürültü performansı için güçten vazgeçmenize gerek olmadığı anlamına gelir.
- Dijital çıkış: Termal yönetim uygulamanızı daha da basitleştirmek için TI, sıcaklığı I²C veya Seri Çevresel Arayüz (SPI) gibi arayüzler üzerinden doğrudan iletecek dijital sıcaklık sensörleri sunar. Örneğin, TMP102-Q1, sıcaklığı -40 ° C ile + 125 ° C arasında ± 3.0 ° C hassasiyetle izler ve sıcaklığı I²C üzerinden MCU'ya doğrudan iletir. Bu, bir polinom fonksiyonuna dayalı her türlü arama tablosu veya hesaplama ihtiyacını tamamen ortadan kaldırır. Ayrıca LMT01-Q1 cihazı, otomotivde yerleşik ve araç dışı uygulamalar için uygun hale getiren, kullanımı kolay darbe sayımlı akım döngü arayüzüne sahip, yüksek hassasiyetli, 2 pinli bir sıcaklık sensörüdür.
- Sıcaklık anahtarı: TI'nin otomotiv onaylı anahtarlarının çoğu, örneğin TMP302-Q1 gibi basit, güvenilir aşırı sıcaklık uyarıları sağlar. Ancak analog sıcaklık değerine sahip olmak, sisteminize, kritik bir sıcaklığa ulaşmadan önce sınırlı çalışmaya geri ölçeklemek için kullanabileceğiniz erken bir gösterge sağlar. EV alt sistemleri aynı zamanda programlanabilir eşiklerden, ultra geniş çalışma sıcaklığı aralığından ve zorlu çalışma ortamı nedeniyle LM57-Q1'in devre içi operasyonel doğrulamasından yüksek güvenilirlikten faydalanabilir (her iki IC de AEC-Q100 Grade 0'da mevcuttur). IC tabanlı sıcaklık sensörü parçalarının eksiksiz portföyü için şu adresi ziyaret edebilirsiniz:
EV altsistemlerinin çoğunda MCU, güç anahtarlarından ve sıcaklığı algılanan diğer bileşenlerden izole edilmiştir. Dijital çıkış sıcaklık sensöründen gelen veriler, TI'nin ISO77xx-Q1 cihaz ailesi gibi basit dijital izolatörler kullanılarak kolayca izole edilebilir. Gerekli izole edilmiş dijital iletişim hatlarının sayısına ve izolasyona bağlı olarak buradan uygun bir parça seçilebilir:
Aşağıda bir izolasyon bariyeri üzerinden dijital darbe çıkışı sağlayan TIDA-00752 referans tasarımının blok şeması bulunmaktadır.
Özetle, NTC termistörleri genellikle sıcaklığı izlemek için kullanılır, ancak doğrusal olmayan sıcaklık tepkileri otomotiv çözümleri için sorunlu olabilir. TI'nin analog ve dijital sıcaklık sensörü çözümleri, birçok otomotiv sisteminin sıcaklığını hem doğru hem de kolayca izlemenizi sağlar.
yazar hakkında
