Relativdrucksensor-IC für EVAP-Systeme in Fahrzeugen

Druckmessung

Melexis stellt den Relativdrucksensor-IC MLX90821 vor, der für die Messung sehr niedriger Drücke in Automotive-Anwendungen entwickelt wurde. Er basiert auf MEMS-Technologie, die mit einer analogen Signalkette und digitaler Signalverarbeitung verknüpft ist. Der SIP-Baustein (System in Package) misst den Kraftstoffdampfdruck von 50 mbar bis zu 700 mbar und eignet sich für EVAP-Systeme (Evaporation), die für Fahrzeuge mit Verbrennungsmotoren oder Hybridfahrzeuge ausgelegt sind.

Um die Kraftstoffverdampfung in Treibstoffsystemen von Fahrzeugen einzudämmen, kommen so genannte EVAP-Systeme zum Einsatz. Diese werden für die Fahrzeughersteller immer wichtiger, da in immer mehr Regionen strenge Gesetze erlassen werden, die das Ablassen von Kraftstoffdampf in die Atmosphäre untersagen. Da sich Kraftstoffdampf in den Tanks und Kurbelgehäusen ansammelt, sind EVAP-Systeme so konzipiert, dass sie den Dampf auffangen, speichern und verantwortungsbewusst entsorgen. Sie verhindern damit, dass dieser in die Luft entweicht. Drucksensoren für sehr niedrige Drücke, wie der MLX90821, sind ein wesentlicher Bestandteil dieser Systeme, da sie selbst kleinste Lecks erkennen, die an einer beliebigen Stelle im EVAP-System auftreten können.

Die Messung des Kraftstoffdampfdrucks ist in Hybridfahrzeugen noch komplexer und erfordert leistungsfähigere Sensoren. Da EVAP-Systeme in Fahrzeugen mit Verbrennungs- oder Hybridmotor mehrere Drucksensor-ICs enthalten können, sind Designflexibilität und Einfachheit entscheidend. Da der Baustein klein genug ist, um in Modulen jeder Größe eingesetzt zu werden, ist das Design mit dem MLX90821 aufgrund seines hohen Integrationsgrads und SIP-Ansatzes einfach und im Wesentlichen ein „Plug & Play“-Prozess. Analoge und SENT-Ausgänge stehen zur Verfügung, und der DSP bietet die Möglichkeit, den schnellen und langsamen Kanal der SENT-Schnittstelle voll auszunutzen, Diagnosemeldungen hinzuzufügen und eine kundenspezifische Kalibrierung durchzuführen. Der MLX90821 bietet viele Funktionen für die Fahrzeugdiagnose, einschließlich Spannungsniveaus , Broken-Track-Diagnose und Diagnosen für interne Fehler.

Der SIP-Ansatz verwendet einen MEMS-Sensor, der durch rückseitiges Ätzen hergestellt wird. Dadurch kann das Sensorelement dem Dampf oder anderen Medien ausgesetzt werden und bietet gleichzeitig Schutz gegen Verunreinigungen, wie sie in rauen Umgebungen vorhanden sind. Der CMOS-Teil des Systems bietet Designflexibilität, und der gesamte Sensor bietet ein hohes Maß an EMV-Schutz und -Immunität, was das Design von EVAP-Systemen für Fahrzeuge mit Verbrennungs- und Hybridmotoren vereinfacht.

Jeder Sensor-IC wird in den letzten Fertigungsschritten kalibriert, wobei die Druckübertragungskurve und die Spannungsniveaus im internen EEPROM gespeichert werden. Die Messung erfolgt über den ratiometrischen Analogausgang oder als SENT-Ausgang, der auch Temperaturmessungen enthalten kann. Eine optionale NTC-Temperaturkompensationsfunktion nutzt einen externen NTC, der erforderlich sein kann, wenn die Anwendung auch eine genaue Temperaturmessung des überwachten Mediums aufzeichnen muss. Eine weitere Konfiguration ist mit Hilfe von Softwaretools möglich, die von Melexis bereitgestellt werden. Das robuste, einfach zu versiegelnde Gehäuse des Sensors ist für einen Betrieb zwischen -40 und +150 °C zertifiziert und bietet volle PPAP-Unterstützung.

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