汽車(chē)安全氣囊加速計MMA2204D及其應用

0 引言

隨著(zhù)我國國民經(jīng)濟的增長(cháng)，公路運輸量大幅度增長(cháng)，行車(chē)速度也顯著(zhù)提高，隨之而來(lái)的就是交通事故呈現上升趨勢。而安全氣囊是一種很有效的減少傷亡的保護措施。

1 MMA2204D的主要特性

汽車(chē)碰撞時(shí)，最具特征的變化是加速度。所以，安全氣囊設計一般都針對汽車(chē)碰撞時(shí)產(chǎn)生的加速度變化來(lái)對加速度進(jìn)行檢測。而且檢測時(shí)普遍采用加速度計。在安全氣囊中使用的加速度計通常應具備以下性能：

◇應能將汽車(chē)碰撞時(shí)產(chǎn)生的加速度轉換成與其成比例的電信號(例如電流、電壓等)，且靈敏度要高：

◇對感應到的電信號應有一定的放大和頻率選擇能力：

◇應具有自檢功能：

◇應有良好的溫度穩定性，而且可拄性要高，結構堅同，尺寸小。便于安裝；

◇為了降低安全氣囊的成本，加速度計的價(jià)格應盡可能低。

2 加速度計芯片的選取

可用來(lái)作為加速度計的器件有多種類(lèi)型。近年來(lái)。由于電子技術(shù)、集成工藝的快速發(fā)展，微機械硅壓阻加速度計和硅電容加速度計的性能日臻完善，價(jià)格也降低到了可接受的水平。根據安全氣囊使用的加速度所應具有的性能，本文選擇了飛思卡爾公司的硅電容微機械加速度計MMA2204D。這是一種具有集成信號放大、信號處理、低通濾波和補償的硅電容加速度計。該器件的零加速度偏置、滿(mǎn)量程范圍和濾波特性均由制造單位調定，不需要外接無(wú)源元件。圖l所示是其內部簡(jiǎn)化結構功能框圖。

3 MMA2204D的主要功能

飛思卡爾公司的MMA2204D加速計是一種表面微機械化的集成電路加速計。該芯片含有一個(gè)表面微機械化的電容測量單元(g—cell)和一個(gè)CMOS單調節應用型專(zhuān)用集成電路，其中g(shù)-cell是一種半導體機械結構。MMA2204D加速計內部有一個(gè)多晶體硅慣性塊。它懸掛在兩塊固定的多晶體極之間，加速度的作用是使該慣性塊移動(dòng)，從而使電容發(fā)生變化，然后再把電容轉化成電壓輸出。為了避免機械沖擊，該加速計還裝有阻尼和超量程制動(dòng)機構。此外 MMA2204D還具有濾波、自檢和狀態(tài)輸出功能。

3.1 濾波置

MMA2204D汽車(chē)安全氣囊加速計內含一個(gè)四極開(kāi)關(guān)電容濾波器，使用Bessel濾波器是因為它有一個(gè)時(shí)間延續響應功能。因此可保存一個(gè)脈沖狀的積分。因為該濾波器采用的是開(kāi)關(guān)電容技術(shù)，故設置下限截止頻率不需要額外的無(wú)緣元件(電阻和電容)。

3.2 自檢

MMA2204D 中的傳感器可通過(guò)自檢特性來(lái)檢驗加速計在安裝完成以后任何時(shí)間的機械和電氣性能的完整性，這種特性對于自動(dòng)安全氣囊系統來(lái)講是非常關(guān)鍵的。對于汽車(chē)來(lái)講，其系統的完整性必須確保。MMA2204D在g-celI沖用第四塊板來(lái)作為自檢板，并在s出est管腳高電平有效，因而其產(chǎn)生的靜電力可導致中間板的偏移，加速計可控制ASIC來(lái)測量這個(gè)偏差并產(chǎn)生一個(gè)相對比例的輸出電壓。這個(gè)過(guò)程可確保加速計的機械和電子零件的功能。

3.3 狀態(tài)

MMA2204D加速計含有故障檢測和故障鎖存器，其狀態(tài)管腳可以輸出來(lái)自于故障鎖存器和自檢器的狀態(tài)信號。每當下列情況中有一個(gè)或多個(gè)發(fā)生時(shí)，其狀態(tài)管腳將輸出高電平：

(1)供電電壓低于低電壓檢測的電壓閾值；

(2)時(shí)鐘頻率低于時(shí)鐘檢測器的最低頻率；

(3)EPROM的奇偶校驗位為奇數。

4 MMA2201的主要性能參數和應用電路

MMA2204D的主要性能參數如表1所列?；贛MA2204D汽車(chē)安全氣囊系統的硬件設計電路如圖2所示。

5 結束語(yǔ)

基于MMA2204D的汽車(chē)安全氣囊電路設計簡(jiǎn)單，測量范圍大，靈敏度高，受溫度和頻率影響小，此外，MMA2204D芯片還自帶自檢電路，而且價(jià)格適中，完全可以滿(mǎn)足安全氣囊加速計的設計要求。