CN108519116A - 一种基于壳温实时反馈的cmos图像传感器老炼方法 - Google Patents

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谭立英
马晶
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Abstract

一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法，本发明涉及一种CMOS图像传感器老炼方法。本发明的目的是为了解决现有CMOS图像传感器在老炼过程中，器件自身处于工作状态，器件本身也存在发热情况，器件温度可能超过标准要求，对器件会造成一定的损伤的问题。过程为：采用温度传感器对CMOS图像传感器芯片的壳温进行实时测温；发送给数字处理板；环境温度传感器对当前的环境温度进行实时测温，发送给数字处理板；数字处理板对温度值进行数字PID运算，得到温度控制量；控温仪对温度控制量进行控温处理，使CMOS图像传感器芯片的壳温稳定在老炼控制温度±1℃范围内。本发明用于CMOS图像传感器老炼领域。

Description

一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法
技术领域
本发明涉及一种CMOS图像传感器老炼方法。
背景技术
对元器件进行可靠性保证，通常采用的手段是采用温度老炼方法，使不合格的器件早期失效，如果元器件通过老炼试验，则证明元器件可满足空间应用要求。目前，对于CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器的老炼试验有明确的温度要求，通常器件老炼试验在固定的恒温箱内完成。由于CMOS图像传感器在老炼过程中，器件自身处于工作状态，器件本身也存在发热情况，器件温度可能超过标准要求，对器件会造成一定的损伤。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有CMOS图像传感器在老炼过程中，器件自身处于工作状态，器件本身也存在发热情况，器件温度可能超过标准要求，对器件会造成一定的损伤的问题，而提出一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法。
一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法具体过程为：
步骤一、采用器件温度传感器对CMOS图像传感器芯片的壳温进行实时测温；
步骤二、将步骤一测得的温度值发送给数字处理板；
步骤三、环境温度传感器对当前的环境温度进行实时测温，将当前测得的环境温度值发送给数字处理板；
步骤四、数字处理板对步骤一测得的温度值和当前的环境温度值进行数字PID运算，得到温度控制量，将温度控制量发送给控温仪；
步骤五、控温仪对步骤四得到的温度控制量进行控温处理，使CMOS图像传感器芯片的壳温稳定在老炼控制温度±1℃范围内。
本发明的有益效果为：
本发明提出一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法，利用半导体制冷器、低噪声风扇、高精度温度传感器和数字处理板，对CMOS图像传感器芯片进行精确控温，使CMOS图像传感器芯片的壳温稳定在老炼控制温度±1℃范围内，器件温度不会超过标准要求，对器件不会造成损伤，同时具有良好的实时性。
附图说明
图1为本发明基于壳温温度实时反馈方法示意图；
图2为本发明温度控制装置的结构图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2说明本实施方式，本实施方式的一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法具体过程为：
步骤一、采用器件温度传感器对CMOS图像传感器芯片的壳温进行实时测温；
步骤二、将步骤一测得的温度值发送给数字处理板；
步骤三、环境温度传感器对当前的环境温度进行实时测温，将当前测得的环境温度值发送给数字处理板；
步骤四、数字处理板对步骤一测得的温度值和当前的环境温度值进行数字PID运算，得到温度控制量，将温度控制量发送给控温仪；
步骤五、控温仪对步骤四得到的温度控制量进行控温处理，使CMOS图像传感器芯片的壳温稳定在老炼控制温度±1℃范围内。
温度传感器和制冷装置需要安装在CMOS图像传感器芯片的附近区域，方便测温以及制冷控制。数字处理板会根据环境温度传感器以及高精度温度传感器进行实时控制，驱动控温仪进行调整。
具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述步骤四中数字处理板对步骤一测得的温度值和当前的环境温度值进行数字PID运算，得到温度控制量，将温度控制量发送给控温仪；具体过程为：
当前的环境温度值为r(t)，步骤一测得的温度值为y(t)，温度偏差量e(t)＝r(t)-y(t)，数字处理板根据温度偏差量计算温度控制量u(t)，其目的是最终使得温度偏差量e(t)＝0，即实际温度量与控温目标值相等。
温度控制器设计采用经典的PID算法，公式为
其中Kp，Ki和Kd均为PID系数，取值为正数(根据当前的环境温度值r(t)和步骤一测得的温度值y(t)计算得出)；t为时间。
具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是：所述步骤五中控温仪对步骤一测得的温度值和步骤四得到的温度控制量进行控温处理，使CMOS图像传感器芯片的壳温稳定在老炼控制温度±1℃范围内；具体过程为：
控温仪会根据温度控制量进行控制，如果温度控制量为负值，则启动制冷装置，进行散热降温处理，使CMOS图像传感器芯片的壳温稳定在老炼控制温度±1℃范围内；
如果温度控制量为正值，则启动加热装置，进行加热处理，使CMOS图像传感器芯片的壳温稳定在老炼控制温度±1℃范围内。
PID数字控制
根据上面的方法可以获得温度量的变化趋势，为了防止温度出现超调，这里采用数字PID控制方法，对控温仪进行实时控制调节，保证温度的控制精度和要求，具体计算如公式1所示。
其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是：所述器件温度传感器为高精度温度传感器；
所述高精度温度传感器的精度为0.1℃。
其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是：所述高精度温度传感器为NTC温度传感器，NTC温度传感器5个，温度采集精度为0.05℃。
其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是：所述控温仪为TC30-1L控温仪，上海奉申制冷控制器有限公司生产。
其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是：所述数字处理板采用TMS320F2812为核心处理器，时钟频率可达到150MHz，16路高精度AD采集通道。
其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是：所述制冷装置采用半导体制冷片(TEC1-12706)、风扇以及铝制散热片。
其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是：所述PID系数1≤Kp≤4000，Kp初值为1(无量纲)；
所述PID系数1≤Ki≤4000，Ki初值为1(无量纲)；
所述PID系数0≤Kd≤4000，Kd初值为0(无量纲)。
其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
实施例一：
本实施例基于温度实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法具体实现方案：
1.NTC温度传感器5个，温度采集精度为0.05℃。
2.控温仪TC30-1L，上海奉申制冷控制器有限公司生产。
3.数字处理板采用TMS320F2812为核心处理器，时钟频率可达到150MHz，16路高精度AD采集通道。
4.制冷器采用半导体制冷片(TEC1-12706)、风扇以及铝制散热片。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法，其特征在于：所述方法具体过程为：
步骤一、采用器件温度传感器对CMOS图像传感器芯片的壳温进行实时测温；
步骤二、将步骤一测得的温度值发送给数字处理板；
步骤三、环境温度传感器对当前的环境温度进行实时测温，将当前测得的环境温度值发送给数字处理板；
步骤四、数字处理板对步骤一测得的温度值和当前的环境温度值进行数字PID运算，得到温度控制量，将温度控制量发送给控温仪；
步骤五、控温仪对步骤四得到的温度控制量进行控温处理，使CMOS图像传感器芯片的壳温稳定在老炼控制温度±1℃范围内。
2.根据权利要求1所述一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法，其特征在于：所述步骤四中数字处理板对步骤一测得的温度值和当前的环境温度值进行数字PID运算，得到温度控制量，将温度控制量发送给控温仪；具体过程为：
当前的环境温度值为r(t)，步骤一测得的温度值为y(t)，温度偏差量e(t)＝r(t)-y(t)，数字处理板根据温度偏差量计算温度控制量u(t)，公式为
其中Kp，Ki和Kd均为PID系数，取值为正数；t为时间。
3.根据权利要求1或2所述一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法，其特征在于：所述步骤五中控温仪对步骤一测得的温度值和步骤四得到的温度控制量进行控温处理，使CMOS图像传感器芯片的壳温稳定在老炼控制温度±1℃范围内；具体过程为：
控温仪会根据温度控制量进行控制，如果温度控制量为负值，则启动制冷装置，进行散热降温处理，使CMOS图像传感器芯片的壳温稳定在老炼控制温度±1℃范围内；
如果温度控制量为正值，则启动加热装置，进行加热处理，使CMOS图像传感器芯片的壳温稳定在老炼控制温度±1℃范围内。
4.根据权利要求3所述一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法，其特征在于：所述器件温度传感器为高精度温度传感器；
所述高精度温度传感器的精度为0.1℃。
5.根据权利要求4所述一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法，其特征在于：所述高精度温度传感器为NTC温度传感器。
6.根据权利要求5所述一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法，其特征在于：所述控温仪为TC30-1L控温仪。
7.根据权利要求6所述一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法，其特征在于：所述数字处理板采用TMS320F2812为核心处理器。
8.根据权利要求7所述一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法，其特征在于：所述制冷装置采用半导体制冷片、风扇以及铝制散热片。
9.根据权利要求8所述一种基于壳温实时反馈的CMOS图像传感器老炼方法，其特征在于：所述PID系数1≤Kp≤4000；
所述PID系数1≤Ki≤4000；
所述PID系数0≤Kd≤4000。
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