利用混合信號技術(shù)和電源管理方案的RKE開(kāi)發(fā)應用

　　規范標準

　　免授權使得RKE和PKE產(chǎn)品得以在汽車(chē)應用中發(fā)展和采用。但是，諸如美國聯(lián)邦通信委員會(huì )(FCC)和歐洲電信標準協(xié)會(huì )(ETSI)等管理短距離、免授權設計的監管機構卻提出了一些重要的限制。當汽車(chē)廠(chǎng)商研發(fā)面向雙向通信的更復雜、數據密集型的先進(jìn)應用時(shí)，這些限制措施的影響可能更大。例如，監管機構規定不能傳輸語(yǔ)音、視頻或連續的數據，且傳輸時(shí)間不得超過(guò)5秒。其它限制涉及到影響作用范圍的最大允許場(chǎng)強度。

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　　行之有效的技術(shù)

　　除了要符合規范要求，令人激動(dòng)及渴望的第二代和第三代應用僅在克服各種技術(shù)挑戰及當成本水平在商業(yè)上可行的情況下，才能成為現實(shí)。

　　以極近的間距集成發(fā)射、接收和其它混合信號電路從來(lái)都不是一項簡(jiǎn)單任務(wù)。像安森美半導體這樣的公司擁有開(kāi)發(fā)支持RKE、PKE及其它演變功能實(shí)現的器件的經(jīng)驗，同樣也要對抗盡可能降低完全電池供電環(huán)境中的能耗的需求?？紤]遙控鑰匙中的電池和汽車(chē)電池本身都很重要。事實(shí)上，汽車(chē)射頻模塊的電源管理可能更為關(guān)鍵，因為這個(gè)模塊不斷檢測待激活的信號，因此一直在消耗一定量的電流。當引擎關(guān)閉時(shí)會(huì )出現這種情況，因此電池電量未被補充。系統必須利用各種可行的途徑來(lái)將工作電流降至最低，并限制“導通時(shí)間”，同時(shí)不影響總體性能。

　　當涉及RKE鑰匙、尺寸通常僅有信用卡大小的PKE收發(fā)器(transponder)或適合輪胎氣門(mén)嘴尺寸的TPMS時(shí)，為了讓傳感器/收發(fā)器模塊盡可能小和輕，通常會(huì )對電池尺寸施以嚴格的限制。物理屬性決定了隨著(zhù)電池尺寸減小，電池容量也減小，導致電池中總體可用能量減少。

　　隨著(zhù)汽車(chē)制造商通常指定工作壽命最少10年、總電量低至220毫安時(shí)(mAh)的電池，長(cháng)電池壽命已經(jīng)成為一項重要特征。這相當于一個(gè)典型的TPMS傳感器/發(fā)射器具有8.5萬(wàn)到9萬(wàn)小時(shí)的使用壽命，支持僅為2.5 μA的平均連續電流消耗。

　　為盡可能延長(cháng)電池的壽命(特別是在引擎關(guān)閉時(shí)由于RF模塊輪詢(xún)導致電量持續消耗的汽車(chē)主電池)，必須區分器件在不同工作模式時(shí)的能耗。作為該電源管理方案的一部分，器件可能包括“非工作”模式以及“工作”模式。在TPMS系統中，“工作”模式將由汽車(chē)移動(dòng)觸發(fā)，并會(huì )將胎壓讀取的重復率提高至“非工作”模式的100倍。TPMS應用的最大電流消耗模式出現在RF發(fā)射期間，此時(shí)的電流消耗比胎壓測量處理模式高出5倍。如果不頻繁發(fā)射胎壓測量數據或僅在測量到胎壓大幅下降時(shí)發(fā)射數據，就能夠節省額外的電能。

　　在雙向RKE系統實(shí)例中，工作模式可能在駕駛員按下某個(gè)特定按鍵時(shí)由遙控鑰匙發(fā)送的數據觸發(fā)。這類(lèi)例子包括遙控引擎啟動(dòng)和遙控駕駛艙溫度控制。這些信息在汽車(chē)引擎關(guān)閉時(shí)發(fā)送，因此必需采用高效的電源管理系統，以便電池不會(huì )因為車(chē)內收發(fā)器的周期性輪詢(xún)長(cháng)時(shí)間消耗電能。

　　電路中要求持續工作的部分是用于喚醒定時(shí)器的電阻電容(RC)振蕩器。另一持續消耗的電流是器件的漏電流。非工作模式在全部10年的壽命周期中預計約占90%，該模式下的平均電流消耗可能低至僅為500nA，這使得工作模式下的平均電流可以高至約2.8μA。

　　能夠快速到達期望的工作點(diǎn)就可以在典型RF收發(fā)器封裝中的數個(gè)電路上實(shí)現進(jìn)一步省電。其中通常要求較長(cháng)啟動(dòng)時(shí)間的電路是晶體振蕩器。對于這樣的情形，安森美半導體的“快速啟動(dòng)晶體振蕩器”知識產(chǎn)權(IP)被證實(shí)非常有益。這種自校準電路將振蕩器的啟動(dòng)時(shí)間縮短到5至10μs之間，相比之下，典型晶體振蕩器需要的啟動(dòng)時(shí)間為5至10ms。

　　所謂的“監聽(tīng)模式(sniff mode)”IP也很有用。在這種模式中，低端專(zhuān)用嵌入式微處理器邏輯被用于控制物理IP，從而降低芯片及其驅動(dòng)的外部元件的能耗。由于在“關(guān)閉時(shí)間”期間所有非關(guān)鍵功能都會(huì )關(guān)閉，因此節省了電能并優(yōu)化了總體系統性能。“監聽(tīng)模式”使得器件從低能耗狀態(tài)周期性喚醒，并通過(guò)Wake-On-Energy或Wake-On-Pattern程序來(lái)輪詢(xún)有效的信息包。還可以利用片上智能來(lái)減少RF傳輸電路的數量，進(jìn)一步降低能耗。

　　尺寸問(wèn)題

　　RKE、PKE及相關(guān)應用迫切需要在單個(gè)器件中集成盡可能多的功能。這種方法無(wú)需太多的外部元件，從而節省了空間。節省空間既可以用于減小總體設計尺寸，因此可輕松適應汽車(chē)應用，也可以在遙控鑰匙模塊的實(shí)例中支持使用尺寸更大、使用壽命更長(cháng)的電池。

　　為給客戶(hù)提供最大的靈活性，并使他們能從規模經(jīng)濟中獲益，基于A(yíng)SSP的收發(fā)器方案變得非常有意義。這類(lèi)方案讓客戶(hù)能夠在不同區域的眾多平臺應用中使用相同的基礎器件。收發(fā)器可以編程設為以特定國家許可的頻率工作，具有專(zhuān)用喚醒模式，使用客戶(hù)選擇的協(xié)定，以及面向其它參數定制配置。

　　安森美半導體提供緊湊、小尺寸封裝的器件，器件集成了開(kāi)關(guān)鍵控(OOK)/頻移鍵控(FSK)/幅移鍵控(ASK) ISM頻帶收發(fā)器和I2C接口、EEPROM、晶體振蕩器、鎖相環(huán)(PLL)環(huán)路濾波元件，以及板載溫度感測電路。

　　成本

　　對于高產(chǎn)量的汽車(chē)制造商而言，要在競爭激烈及當前經(jīng)濟氣候下規?？s小的市場(chǎng)環(huán)境中運營(yíng)，低成本仍然是必不可少的條件。對于TPMS等應用而言，將中央控制器與當前大多數汽車(chē)平臺中已配備的RKE系統結合在一起，可以獲得巨大的經(jīng)濟效益。與采用最新的小尺寸技術(shù)相比，使用成熟及高產(chǎn)量的工藝和IP也能夠幫助降低成本。例如，安森美半導體使用了經(jīng)驗證的0.35μm CMOS混合信號技術(shù)。采用經(jīng)濟的EEPROM模塊可以存儲專(zhuān)用數據。對TPMS來(lái)說(shuō)，這些數據可能是校準、輪胎序列號或位置編碼信息，而對汽車(chē)至住宅系統而言，則可以存儲諸如遠程車(chē)庫門(mén)代碼等信息。集成更多功能和外部元件使得元器件數量減少，也有助于控制成本。