汽车系统中传感器的使用

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汽车应用对电子元件施加了特别苛刻的工作条件，对寿命和可靠性的要求特别苛刻。对卓越特​​性的要求通常被巧妙地概括为“汽车合格”。有时，汽车合格部件和非汽车合格部件之间的唯一区别是工作温度范围更广。在其他情况下，符合汽车标准的消费部件不仅具有更强大的特性，而且实际上还具有明显不同的特性，例如一组额外的信号接口。
- @" l: Q" o& D' M; G那么，汽车制造商应该以什么理由为符合汽车标准的设备支付溢价？半导体制造商在将组件描述为符合汽车标准时是否都表示相同的意思？系统设计人员在选择用于汽车设计的组件时应该寻找哪些特性和属性？
/ i/ u, b& M) }; u3 g" A汽车合格件的共同特点
- J: \' l/ ~7 w: n) e7 F% {关于复杂的汽车认证领域，首先要了解的是，硅只是汽车零件可能不同的方式之一。某些消费级传感器可用于车辆，具体取决于位置和应用，以及 OEM 是否愿意放弃某些标准要求。例如，磁性旋转或线性位置传感器可用于检测安装在前排座椅头枕后部的显示屏是否处于观看位置。汽车 OEM 可以考虑为此应用使用消费部件，因为它不是安全关键且运行条件良好。使用非汽车合格部件通常可以从系统的物料清单 (BOM) 成本中节省至少几美分。
% A# H  K0 }- |6 A: {4 t然而，这个用例很不寻常。一般来说，汽车应用对可靠性有超高的要求，可能会暴露在极端的工作条件下。这如何反映在传感器 IC 制造商对其部件进行评级的典型参数中？被描述为“符合汽车标准”的传感器 IC 的最常见特性如下：
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• 温度范围：在大多数应用中为 -40°C 至 125°C 或 150°C，但机舱内为 -40°C 至 85°C
• 符合汽车电子委员会制定的 AEC-Q100 标准
• 符合 PPAP（生产件批准程序）
• 规定可耐受由 ESD（静电放电）引起的相对较高的电压
• 符合相关EMC（电磁兼容）要求；EMC 要求既指部件产生的辐射，也指部件承受外部干扰的能力。
• 根据 ISO 26262 功能安全标准的规定进行 ASIL（汽车安全完整性等级）评级
• 由 FMEDA 支持（故障模式影响和诊断分析）
• 支持汽车专用通信协议和信令接口
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该列表既不全面也不强制：没有单一的行业标准或测试来确定传感器 IC 是否可以描述为“汽车合格”。例如，气候控制系统的机舱温度传感器可能没有功能安全影响，在这种情况下，它不会有 ASIL 等级，也可能没有 FMEDA。
- m* q8 U/ T8 M2 t7 n5 O相反，最好将汽车零件的属性分为三大类：
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• 特殊功能和特性集
• 特殊测试制度
• 特殊验证和资格要求
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" x5 G+ S5 k8 m- Q( S& Y: z汽车专用功能
' k0 F1 M2 @2 T1 h$ {一些汽车零件需要消费品或工业产品根本不需要的功能。例如，用于安全关键系统（如加速器或制动踏板）中的位置传感器将需要某些可靠性特性以支持功能安全合规性：诊断标志、校验和，有时甚至是双芯片封装以提供冗余。但是，不打算用于安全关键应用的汽车位置传感器可能不包括这些功能，即使它满足下述测试和鉴定标准。
; c) [! C4 Z7 f3 P* @, Q) q一些用于传输传感器输出的通信协议很少或从未在汽车系统之外使用。虽然 PWM、SPI、I2C、ABI 和 UVW 接口通常用于工业和汽车环境，但艾迈斯半导体的汽车传感器也可能提供 PSI5、SENT 和 CAN 接口。
( }+ [6 b* Z" I( H/ _( N更严格的测试制度
零部件故障车辆的召回和维修成本是巨大的，这就是为什么汽车行业非常重视指定其所用零部件的质量和可靠性的原因。汽车传感器的质量要求要求 100% 下线测试：在艾迈斯半导体，每一个制造的汽车合格传感器都将在发货前进行测试，以验证芯片是否超过关键性能参数的最小值和最大值数据表中说明。这种测试要求延长了芯片在工厂中花费的时间，这必然会增加其成本。
汽车资质
( A3 s% h6 X1 K4 c- }0 m$ r. ^如果传感器用于汽车应用，通常需要符合 AEC-Q100 标准。合规性表明该部件已经过压力测试，以量化该部件对 IC 常见故障机制的敏感性。但艾迈斯半导体通过进行额外的设备和封装级压力测试，保证所有汽车产品都超过当前的 AEC-Q100 要求。这些额外的测试可能包括但不限于以下内容：
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• 动力循环
• 液体到液体热冲击测试，一种加速测试热循环和热冲击耐久性的方法
• 即时焊接冲击
• 100% 氧化物压力测试
  
  

这些严格的测试验证了艾迈斯半导体的产品在批量生产之前的稳健性。
在几乎所有情况下，汽车制造商还会要求供应商在企业层面遵守 ISO-TS16949 等行业质量标准。符合此标准并不能保证任何给定零件或制造单元的完整性，但它确实让客户相信 IC 制造商遵循严格的质量流程，并记录其符合这些流程。同样，遵守行业的 PPAP 旨在让客户相信设计和制造生产部件的过程是有效的，它们有详细的文档记录，并且部件的制造商在部件的整个生产生命周期内始终如一地实施它们。
7 a, c- @- h. M+ ]汽车资质种类繁多
对于传感器 IC，术语“汽车认证”有两个不同的方面：部件必须满足相关的质量、可靠性和安全标准，还必须满足应用的特定功能要求。对于任何给定类型的传感器，例如位置传感器或气体传感器，这两个方面都取决于其应用的性质。这意味着传感器制造商可能会将其设备标记为汽车合格，但这并不能保证其适用于所有汽车应用。因此，建议汽车设计师仔细查看他们选择进行评估的设备的规格、质量流程和测试结果
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传感器在汽车上面应用，主要是用来干什么呢？

刘工在线

温度系数还可以， -40°C 至 125°C

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汽车行业对可靠性的要求相对较高