Today’s cars now come equipped with ever-more-complex infotainment and cluster systems that provide drivers and passengers with a large assortment of applications in the Head Unit or Integrated Cockpit such as navigation, car diagnostic information, wireless and Bluetooth connectivity, music selection, video entertainment, and more. While the increased electronic content on vehicle dashboards offers a much more intuitive and enjoyable experience passengers, it also consumes more energy and, therefore, generates more heat.
整个信息娱乐和集群系统的热量增加了驾驶汽车制造商以克服新的热管理挑战。他们需要提供具有富有功能丰富舒适的驾驶体验，呼吁客户吸引客户，同时确保这些系统提供的重要功能的安全可靠运行 - 所有这些系统在有限预算范围内。
监视常见信息娱乐系统中的高性能处理器的温度，例如中央处理单元（CPU），图形处理单元（GPU），应用专用集成电路（ASIC）和现场可编程门阵列（FPGA）是复杂的。通过热敏监控，这些系统不仅可以启动安全系统关闭，而且可以利用温度动态调整性能。图1识别各种信息娱乐和群集应用，每个信息应用都具有各自的热问题。
图1。热问题的信息和集群系统是关键问题。
为了有效监控，高性能处理器有两种设计考虑因素：汽车中的温度精度和传感器放置。
在汽车头部单元中固定过载的微处理器
汽车头部单元已成为信息娱乐系统的主控制面板，汇总了以前分散在整个汽车的许多不同功能，以各种按钮为服务。这种集中化使得该头部单元是信息娱乐系统的大脑，通过应用处理器具有重要的处理能力，其倾向于随着处理负荷增加而快速加热。
大多数发热和风险来自这些微处理器的核心。为了获得最可靠的温度测量，常见的是通过P-N结远远程感应，无论是处理器的模具中的基板热晶体管或二极管。
TI设计了TMP451-Q1对于这些遥感情况，具有-40°C至125°C的±1°C典型精度，用于远程通道（处理器核心）或本地（放置温度传感器），提供两个温度读数系统。为了限制功耗，从而影响温度精度的自加热，TMP451-Q1的电源低1.7V至3.6V电源，仅在每秒制作0.0625次转换时耗电为27μA的工作电流。
TMP451-Q1也非常适合于空间约束的头部单元PCB板，归功于其8引脚，2毫米×2毫米非常非常薄的小轮廓无铅封装。该套餐的2.5毫米×2.5毫米可湿的侧翼版本，也符合汽车行业中的自动光学检测（AOI）过程，用于电子板上的快速焊接验证。
设备具有警报功能，该功能用作在温度上升到特定阈值高于特定阈值时修改系统行为的中断。两个警报功能，THERM和ALERT / THER2，提供对系统热管理的更多控制。
如图2所示，将第一中断（Therm2）设置为85°C作为警告可以触发风扇，冷却系统或降低微处理器的性能，以降低过热的风险。
图2。TMP451-Q1中的Therm和Therm2中断操作。
在110°C时，第二个中断（Therm）将实际关闭系统以保存其损坏。例如，它可以使电源关闭并开始系统复位，直到温度低于Ther Tot The Tother滞后水平。
在可重新配置的簇中准确测量系统温度
汽车仪器集群提供了重要信息，如速度，rpms，燃料水平和油温仪表 - 将影响驾驶员决策的信息。
但今天，类似于头部单位的数字化，仪器集群正在升级到可重新配置的集群。这些可重新配置的集群提供了一个具有导航，媒体，联系人等的个性化显示。这对微处理器来说非常苛刻，微处理器随着加工需求的增加而自动加热，特别是由于通风通常不存在，因为在方向盘后面的空间非常有限。
为了获得相关的温度测量，可以将非常小的温度传感器靠近微处理器置于微处理器，这将有助于阅读精度。通过高度准确的阅读，您可以通过选择具有较低规格的微处理器来推动系统的性能更接近其热设计限制或降低系统成本。
实际上，虽然大多数处理器具有内置的温度传感器，因此由于晶圆和其他各种批次的变化，但精度在±4°C时才一致。具有读取精度的这种差异，您必须考虑更广泛的安全率，而不是读取±1°C的准确性。在这种情况下，微处理器将具有3°C的额外性能室，而不会靠近热设计限制（见图3）。
图3。通过高精度热监测提高系统性能。
这TMP235-Q1自平-40°C至150°C（0级），吹出±0.5°C精度。该装置具有非常小的占地面积（2.00 mm×1.25 mm - 见图4）和低功耗。
图4。TMP235-Q1模拟温度传感器。
保护系统和USB充电器免受热损伤
新的USB充电器不仅支持USB Type-A但现在USB Type-C™，其通常包括从60W到100W的电源传递功能。如果您有多个端口，则该瓦塔乘以，危险地升温，可能会危险。USB控制器集成电路（IC）通常具有可编程电缆下垂补偿，以帮助便携式设备充电，以最佳的电流和负载下的电压。为智能热管理实现热敏电阻可以指示USB控制器的温度，使它们将其输出电流限制变为较低级别，以降低温度。
这TMP61-Q1例如，是具有正热系数的热敏电阻，在非常小的封装中提供线性输出：1mm×0.5mm。
当温度通过电阻器，电压或工厂编程设置的特定阈值时，温度开关还可以通过向USB控制器IC发送警报来保护系统免受过温度。此警报可以绕过微控制器（MCU）以取得更快，更直接的决定。取决于温度阈值，MCU也可能在较低的温度下失效而不是温度传感器（PDF）。因此，需要是一种保护系统，可以关闭汽车的这种非临界功能进行乘客安全，避免热失控。此外，与离散实现相比（图5）相比，使用温度开关是具有成本竞争力的（图5），因为没有必要具有额外的电路，如比较器和电压引用来检测阈值。
图5。离散实施温度开关
这TMP390-Q1电阻器可编程温度开关覆盖-40°C至+ 125°C温度范围，最大精度±3.0°C。它具有两个通道，可同时启用独立的过温（热）和温度（冷）检测（参见图6）。
图6。用TMP390-Q1进行温度和过温保护。
TMP390-Q1也是热敏电阻的低功耗替代方案，因为它可以从1.62V到5.5V的功率供电，并在25°C下消耗0.5μA。该器件提供最简单的热保护实现，也是最集成的，因为它包括一个芯片中的寒冷和热量的保护。
有各种方法可以在信息娱乐系统中处理温度监测和保护，以及许多其他方面需要考虑。随着越来越多的特征和在正在增加处理所需的汽车中，确保热安全至关重要，以避免事故。
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