【導讀】您的第一輛汽車也許就像我的一樣，缺少攝像頭、雷達和激光雷達等傳感器模塊，而正是這些模塊使得現代高級駕駛輔助係統 (ADAS) 的安全特性（如盲點檢測、泊車輔助和防撞）成(cheng)為(wei)可(ke)能(neng)。由(you)於(yu)這(zhe)些(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)模(mo)塊(kuai)收(shou)集(ji)的(de)數(shu)據(ju)與(yu)乘(cheng)客(ke)安(an)全(quan)直(zhi)接(jie)相(xiang)關(guan)，因(yin)此(ci)確(que)保(bao)它(ta)們(men)始(shi)終(zhong)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)。遺(yi)憾(han)的(de)是(shi)，一(yi)個(ge)常(chang)見(jian)的(de)損(sun)壞(huai)原(yuan)因(yin)就(jiu)是(shi)長(chang)時(shi)間(jian)過(guo)熱(re)運(yun)行(xing)或(huo)暴(bao)露(lu)在(zai)潮(chao)濕(shi)環(huan)境(jing)中(zhong)。

攝像頭
、雷達和激光雷達中的精確溫度傳感器有助於延長其壽命並增強安全性和可靠性。首先，我們來看看溫度對汽車攝像頭模塊的影響。

攝像頭

圖 1 顯xian示shi每mei輛liang汽qi車che可ke能neng有you多duo達da六liu個ge攝she像xiang頭tou。這zhe些xie攝she像xiang頭tou需xu要yao高gao動dong態tai範fan圍wei和he快kuai速su響xiang應ying時shi間jian以yi及ji出chu色se的de弱ruo光guang靈ling敏min度du。為wei了le滿man足zu這zhe些xie要yao求qiu，設she計ji人ren員yuan必bi須xu避bi免mian圖tu像xiang傳chuan感gan器qi在zai高gao溫wen下xia長chang時shi間jian運yun行xing。

圖 1：現代汽車中的ADAS傳感器概覽

如圖 2 所示，汽車攝像頭通常是小型 (1.4in³) 封閉立方體，沒有主動冷卻功能，因而非常容易積累熱量和快速升溫。圖像傳感器的額定工作溫度通常為 –40°C 至 125°C（結溫）和 –40°C 至 105°C（環境溫度）。如果達到這些範圍的上限或下限
，電子控製單元 (ECU) jiangbudebujiangdijinrutuxiangchuanganqidegonglvhuojiangchuanganqiwanquanguanbi，zhidaowenduhuifudaozhengchanggongzuotiaojianweizhi。yinci
，zhunquehuoqushexiangtoudewendufeichangzhongyao。

圖 2：小型汽車的攝像頭模塊

圖像傳感器通常采用嵌入式溫度傳感器，其誤差範圍為 ±6°C。這麼大的誤差意味著 ECU 可能會通過提前或延後關閉來限製攝像頭的使用。這些錯誤計算可能會對圖像傳感器造成損壞
，暫時限製 ADAS 功能，直到它得到維護為止。

解決方案是添加一個獨立的溫度傳感器
，該傳感器可提供誤差小於 ±1°C 的準確溫度測量值。應用手冊“通過精確溫度傳感提高汽車和工業攝像頭的係統可靠性”對於為特定攝像頭拓撲選擇溫度傳感器有所幫助

雷達

毫米波 (mmWave) 傳感器的接收器 (RX) 靈敏度、增益、輸入噪聲甚至輸出發射器 (TX) 功率都可能隨溫度而變化。在圖3中，主機處理器嚐試通過在運行期間定期調整電路配置，來減輕溫度變化帶來的影響，以使 RX 增益和 TX 功率盡量接近所配置的設置水平。

圖 3：RX 增益 (a) 和 TX 功率 (b) 隨溫度的變化

之zhi所suo以yi需xu要yao高gao精jing度du溫wen度du測ce量liang，是shi因yin為wei要yao盡jin可ke能neng在zai更geng大da限xian度du地di提ti高gao雷lei達da性xing能neng和he防fang止zhi因yin高gao溫wen而er產chan生sheng熱re損sun壞huai之zhi間jian取qu得de平ping衡heng。為wei了le達da到dao這zhe種zhong平ping衡heng，雷lei達da傳chuan感gan器qi必bi須xu在zai溫wen度du限xian值zhi附fu近jin工gong作zuo，同tong時shi能neng夠gou在zai盡jin可ke能neng接jie近jin限xian值zhi時shi可ke靠kao地di關guan閉bi。實shi現xian這zhe一yi點dian可ke能neng很hen難nan
，因yin為wei：

OEM開始要求更高的環境溫度。

為了降低成本，製造商開始使用塑料模塊外殼而不是金屬外殼。金屬是更好的導熱體，通常用作散熱器以散發模塊內部產生的熱量。

雷達芯片功耗高
，會造成自發熱。

雷達芯片上的嵌入式溫度傳感器誤差範圍最高可達到 ±7°C，這限製了雷達芯片的性能。由於此誤差，穩妥起見
，您必須在距離工作限值 ±7°C 時關斷以防止損壞。

如今，設計人員的目標是讓雷達芯片內部裸片溫度的溫度精度達到 ±1°C。為此，您可以使用兩個獨立的溫度傳感器測量溫差，或者使用雷達芯片下方的超薄溫度傳感器，例如 TMP114。要了解更多有關實施溫差測量的信息
，請閱讀應用手冊“使用溫差測量進行元件溫度監測”。

有關元件下溫度監測的更多詳細信息，請閱讀應用手冊“使用超小型溫度傳感器進行元件下監測”。

激光雷達

如圖 4 所示，激光雷達傳感器可以捕獲短距離
、中距離和遠距離數據，提供深入的點雲，作為實現 ADAS 功能安全性的關鍵元件。激光雷達包含激光陣列、飛行時間 (ToF) 傳感器和控製器，所有這些都需要進行溫度補償以保持其性能。溫度變化會影響激光雷達距離測量，並且在 70°C 以上時

，激光陣列的性能可能會下降。ToF 傳感器具有高功耗

，這會導致自發熱，並且在 105°C 左右控製器往往需要降低其時鍾頻率或完全關閉以防止熱失控。

圖 4：汽車激光雷達範圍

激光雷達係統的一個重要設計考慮因素是目標汽車安全完整性等級 (ASIL)。應用手冊“使用遠程溫度傳感器滿足激光雷達係統的 ASIL 要求”提供了一些快速實現冗餘和多樣化溫度傳感器的想法

激光雷達和攝像頭模塊都有可能會破裂的透鏡，因此可能會因潮濕而損壞內部的光學元件。汽車級濕度傳感器（如 HDC3020-Q1）可測量相對濕度和溫度。它可以檢測水分（這可能表示發生泄漏）並計算何時超過露點（這會導致透鏡上出現冷凝），從而允許係統通知用戶采取糾正措施。

如何選擇溫度傳感器

在評估您的下一個溫度傳感器時，請考慮其最大精度、是否需要警報或其他功能以及您的通信渠道。例如，如果沒有任何可用的 ADC 通道（通常存在於環視和低端駕駛員監控攝像頭中），那麼您可以將數字溫度傳感器連接到 FPD-Link 串行器的 I2C 或 SPI 通道。如果您隻是想要具有遲滯功能的閾值警報，則可以使用連接到通用輸入/輸出的溫度開關。當您確實有可用的 ADC tongdaoshi，moniwenduchuanganqideshuchudianyayuwenduchengzhengbi，erbuhuixiangfenliremindianzujiejuefangannayangshouwaibuyuanjianrongchadeyingxiang。ruguoninqueshixuyaoremindianzu，keyikaolvguijixianxingremindianzu，takeyijiejuefuwenduxishu (NTC) 熱敏電阻存在的精度和可靠性問題，同時保持其低成本和小尺寸的優勢。

結語

高度敏感的光學需要準確診斷以便長時間保持卓越性能
，這一點和射頻 ADAS 模塊非常類似。這樣便需要采用精確的外部溫度傳感器，這是 ADAS 模塊的必要構建塊，正在迅速成為未來的安全關鍵型係統。

關於德州儀器(TI)

德州儀器（TI）（納斯達克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導體公司，致力於設計、製造
、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用於工業
、汽車、個人電子產品

、通(tong)信(xin)設(she)備(bei)和(he)企(qi)業(ye)係(xi)統(tong)等(deng)市(shi)場(chang)。我(wo)們(men)致(zhi)力(li)於(yu)通(tong)過(guo)半(ban)導(dao)體(ti)技(ji)術(shu)讓(rang)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)更(geng)經(jing)濟(ji)實(shi)用(yong)
，創(chuang)造(zao)一(yi)個(ge)更(geng)美(mei)好(hao)的(de)世(shi)界(jie)。如(ru)今(jin)

，每(mei)一(yi)代(dai)創(chuang)新(xin)都(dou)建(jian)立(li)在(zai)上(shang)一(yi)代(dai)創(chuang)新(xin)的(de)基(ji)礎(chu)之(zhi)上(shang)，使(shi)我(wo)們(men)的(de)技(ji)術(shu)變(bian)得(de)更(geng)小(xiao)巧(qiao)、更快速、更可靠、更實惠

，從而實現半導體在電子產品領域的廣泛應用
，這就是工程的進步。這正是我們數十年來乃至現在一直在做的事。 欲了解更多信息，請訪問公司網站www.ti.com.cn。

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