MEMS傳感器使TPMS方案實(shí)現高可靠性

汽車(chē)輪胎壓力實(shí)時(shí)監視系統(TPMS)主要用于在汽車(chē)行駛時(shí)實(shí)時(shí)的對輪胎氣壓進(jìn)行自動(dòng)監測，對輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報警，以保障行車(chē)安全，是駕車(chē)者、乘車(chē)人的生命安全保障預警系統。美國法律要求從2007年8月起在美國銷(xiāo)售的所有乘用車(chē)和輕型卡車(chē)必須安裝胎壓監測系統，歐洲也頒布了相應的法規。中國是汽車(chē)消費大國，相信不久將來(lái)政府也會(huì )制定類(lèi)似法規。TPMS的需求使一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)正在興起。目前TPMS方案已經(jīng)成為中國汽車(chē)電子產(chǎn)業(yè)的研發(fā)熱點(diǎn)。

現有的無(wú)源TPMS方案尚未成熟，直接式有源TPMS將是市場(chǎng)主流方案。傳感器模塊是TPMS的關(guān)鍵器件之一，TPMS使用的傳感器十分細小輕巧、功能要求高，因此只能用MEMS技術(shù)來(lái)設計、制造。目前TPMS使用的MEMS傳感器主要有二大類(lèi)，即硅壓阻式傳感器和硅集成電容式傳感器。NPX和SP30、SP35、MPXY8300系列的智能傳感器都包含了壓力傳感器和加速度計，壓力傳感器主要用來(lái)測量輪胎的壓力變化，加速度傳感器利用其質(zhì)量塊對運動(dòng)的敏感性，實(shí)現汽車(chē)移動(dòng)實(shí)時(shí)開(kāi)機，進(jìn)入系統自檢、自動(dòng)喚醒，汽車(chē)高速行駛時(shí)按運動(dòng)速度自動(dòng)智能確定檢測時(shí)間周期，用軟件設定安全期、敏感期和危險期，以逐漸縮短巡回檢測周期和提高預警能力、節省電能等功能。

為了強化胎壓檢測功能，現在的TPMS傳感器模塊內部除了壓力傳感器、溫度傳感器還增加了1-2個(gè)加速度傳感器和電壓檢測，其中集成的MCU包含內部時(shí)鐘、看門(mén)狗，和帶12 bit ADC、4k Byte Flash、2k ROM、128 Byte RAM、128 Byte EEPROM等眾多功能。這些功能芯片使得TPMS傳感器不僅能實(shí)時(shí)檢測汽車(chē)開(kāi)動(dòng)中的輪胎壓力和胎內溫度的變化，而且還能實(shí)現汽車(chē)移動(dòng)即時(shí)開(kāi)機、自動(dòng)喚醒、節省電能等功能。電源管理器確保系統實(shí)現低功耗，使一節鋰亞電池可以使用3-5年。

除了傳感器模塊，RF也是TPMS的關(guān)鍵。RF芯片選用的要求是：

1）發(fā)射功率盡可能大，接受靈敏度盡可能高；
2) 芯片外型尺寸盡可能??；
3）具有比較好的性能/價(jià)格比。

未來(lái)TPMS發(fā)射模塊將向高度集成化、單一化、無(wú)線(xiàn)無(wú)源化方向發(fā)展。隨著(zhù)TPMS產(chǎn)品市場(chǎng)對IC高整合度和高可靠性的要求，目前已經(jīng)有了將所需測試各物理量的MEMS傳感器與MCU、RF三合為一的新一代TPMS傳感器模塊，在未來(lái)幾年內還會(huì )開(kāi)發(fā)出包含利用運動(dòng)的機械能自供電的四合一的模塊，屆時(shí)胎壓監測發(fā)射器只有一個(gè)模塊和一個(gè)天線(xiàn)組成，使得客戶(hù)的二次開(kāi)發(fā)變得十分簡(jiǎn)便。(end)