部分應用要求電子產品運行的溫度高于該器件規定的最高工作結溫。油井攝像頭設計就是一個很好的例證。
任何電子器件的使用壽命均取決于其工作溫度。在較高溫度下器件會加快老化，使用壽命會縮短。但某些應用要求電子產品工作在器件最大額定工作結溫下。以石油天然氣產業為例來說明這個問題以及解決方案。
一位客戶請求我們 Aphesa 的團隊設計一款能夠在油井中工作的高溫攝像頭(如圖 1 所示)。該器件要求使用相當大的 FPGA 而且溫度要求至少高達 125℃——即系統的工作溫度。作為一家開發定制攝像頭和包括 FPGA代碼及嵌入式軟件在內的定制電子產品的咨詢公司，我們在高溫工作條件方面擁有豐富的經驗。但就這個項目而言，我們還得多花些精力。
該產品是一種用于油井檢查的井下雙色攝像頭(如圖 2 所示)。它能執行嵌入式圖像處理、色彩重構和通信。該系統具有存儲器、LED 驅動器和高動態范圍 (HDR) 成像功能。針對該項目，我們選擇使用賽靈思提供的 XA6SLX45 器件(Spartan?-6 LX45 車用器件)，因為它具有寬泛的工作溫度范圍、穩健可靠、封裝尺寸小、擁有大型嵌入式存儲器和大量單元。
該項目非常具有挑戰性，也有大量樂趣。下面介紹我們如何完成該項目，首先回顧一下溫度的部分概念，包括結溫、熱阻和其他現象。我們將了解器件中溫升的原因并列出我們的解決方案。我們還將應對可能的熱點問題并提出相應的解決方案。
在這個特定項目中，熱電冷卻方式的使用受限，我們不得不尋找其他解決方案。