MEMS传感器使TPMS方案实现高可靠性

作者：上海市传感技术学会理事 颜重光

欢迎访问e展厅 展厅 2 汽车电子展厅 车灯, 遥控发射器, 汽车娱乐系统, TPMS胎压监测, 汽车防盗器, ... 汽车轮胎压力实时监视系统(TPMS)主要用于在汽车行驶时实时的对轮胎气压进行自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全，是驾车者、乘车人的生命安全保障预警系统。美国法律要求从2007年8月起在美国销售的所有乘用车和轻型卡车必须安装胎压监测系统，欧洲也颁布了相应的法规。中国是汽车消费大国，相信不久将来政府也会制定类似法规。TPMS的需求使一个新兴产业正在兴起。目前TPMS方案已经成为中国汽车电子产业的研发热点。 现有的无源TPMS方案尚未成熟，直接式有源TPMS将是市场主流方案。传感器模块是TPMS的关键器件之一，TPMS使用的传感器十分细小轻巧、功能要求高，因此只能用MEMS技术来设计、制造。目前TPMS使用的MEMS传感器主要有二大类，即硅压阻式传感器和硅集成电容式传感器。NPX和SP30、SP35、MPXY8300系列的智能传感器都包含了压力传感器和加速度计，压力传感器主要用来测量轮胎的压力变化，加速度传感器利用其质量块对运动的敏感性，实现汽车移动实时开机，进入系统自检、自动唤醒，汽车高速行驶时按运动速度自动智能确定检测时间周期，用软件设定安全期、敏感期和危险期，以逐渐缩短巡回检测周期和提高预警能力、节省电能等功能。 为了强化胎压检测功能，现在的TPMS传感器模块内部除了压力传感器、温度传感器还增加了1-2个加速度传感器和电压检测，其中集成的MCU包含内部时钟、看门狗，和带12 bit ADC、4k Byte Flash、2k ROM、128 Byte RAM、128 Byte EEPROM等众多功能。这些功能芯片使得TPMS传感器不仅能实时检测汽车开动中的轮胎压力和胎内温度的变化，而且还能实现汽车移动即时开机、自动唤醒、节省电能等功能。电源管理器确保系统实现低功耗，使一节锂亚电池可以使用3-5年。 除了传感器模块，RF也是TPMS的关键。RF芯片选用的要求是： 1）发射功率尽可能大，接受灵敏度尽可能高； 2) 芯片外型尺寸尽可能小； 3）具有比较好的性能/价格比。 未来TPMS发射模块将向高度集成化、单一化、无线无源化方向发展。随着TPMS产品市场对IC高整合度和高可靠性的要求，目前已经有了将所需测试各物理量的MEMS传感器与MCU、RF三合为一的新一代TPMS传感器模块，在未来几年内还会开发出包含利用运动的机械能自供电的四合一的模块，届时胎压监测发射器只有一个模块和一个天线组成，使得客户的二次开发变得十分简便。(end)

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