MEMS傳感器使TPMS方案實(shí)現(xiàn)高可靠性

汽車輪胎壓力實(shí)時(shí)監(jiān)視系統(tǒng)(TPMS)主要用于在汽車行駛時(shí)實(shí)時(shí)的對(duì)輪胎氣壓進(jìn)行自動(dòng)監(jiān)測(cè)，對(duì)輪胎漏氣和低氣壓進(jìn)行報(bào)警，以保障行車安全，是駕車者、乘車人的生命安全保障預(yù)警系統(tǒng)。美國法律要求從2007年8月起在美國銷售的所有乘用車和輕型卡車必須安裝胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，歐洲也頒布了相應(yīng)的法規(guī)。中國是汽車消費(fèi)大國，相信不久將來政府也會(huì)制定類似法規(guī)。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)成為中國汽車電子產(chǎn)業(yè)的研發(fā)熱點(diǎn)。

現(xiàn)有的無源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(xì)小輕巧、功能要求高，因此只能用MEMS技術(shù)來設(shè)計(jì)、制造。目前TPMS使用的MEMS傳感器主要有二大類，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(jì)，壓力傳感器主要用來測(cè)量輪胎的壓力變化，加速度傳感器利用其質(zhì)量塊對(duì)運(yùn)動(dòng)的敏感性，實(shí)現(xiàn)汽車移動(dòng)實(shí)時(shí)開機(jī)，進(jìn)入系統(tǒng)自檢、自動(dòng)喚醒，汽車高速行駛時(shí)按運(yùn)動(dòng)速度自動(dòng)智能確定檢測(cè)時(shí)間周期，用軟件設(shè)定安全期、敏感期和危險(xiǎn)期，以逐漸縮短巡回檢測(cè)周期和提高預(yù)警能力、節(jié)省電能等功能。

為了強(qiáng)化胎壓檢測(cè)功能，現(xiàn)在的TPMS傳感器模塊內(nèi)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(cè)，其中集成的MCU包含內(nèi)部時(shí)鐘、看門狗，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(cè)汽車開動(dòng)中的輪胎壓力和胎內(nèi)溫度的變化，而且還能實(shí)現(xiàn)汽車移動(dòng)即時(shí)開機(jī)、自動(dòng)喚醒、節(jié)省電能等功能。電源管理器確保系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)低功耗，使一節(jié)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TPMS發(fā)射模塊將向高度集成化、單一化、無線無源化方向發(fā)展。隨著TPMS產(chǎn)品市場(chǎng)對(duì)IC高整合度和高可靠性的要求，目前已經(jīng)有了將所需測(cè)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，在未來幾年內(nèi)還會(huì)開發(fā)出包含利用運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能自供電的四合一的模塊，屆時(shí)胎壓監(jiān)測(cè)發(fā)射器只有一個(gè)模塊和一個(gè)天線組成，使得客戶的二次開發(fā)變得十分簡便。(end)