MEMS傳感器使TPMS方案實現高可靠性

汽車輪胎壓力實時監視系統(TPMS)主要用于在汽車行駛時實時的對輪胎氣壓進行自動監測，對輪胎漏氣和低氣壓進行報警，以保障行車安全，是駕車者、乘車人的生命安全保障預警系統。美國法律要求從2007年8月起在美國銷售的所有乘用車和輕型卡車必須安裝胎壓監測系統，歐洲也頒布了相應的法規。中國是汽車消費大國，相信不久將來政府也會制定類似法規。TPMS的需求使一個新興產業正在興起。目前TPMS方案已經成為中國汽車電子產業的研發熱點。
現有的無源TPMS方案尚未成熟，直接式有源TPMS將是市場主流方案。傳感器模塊是TPMS的關鍵器件之一，TPMS使用的傳感器十分細小輕巧、功能要求高，因此只能用MEMS技術來設計、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，壓力傳感器主要用來測量輪胎的壓力變化，加速度傳感器利用其質量塊對運動的敏感性，實現汽車移動實時開機，進入系統自檢、自動喚醒，汽車高速行駛時按運動速度自動智能確定檢測時間周期，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個加速度傳感器和電壓檢測，其中集成的MCU包含內部時鐘、看門狗，和帶12bitADC、4kByteFlash、2kROM、128ByteRAM、128ByteEEPROM等眾多功能。這些功能芯片使得TPMS傳感器不僅能實時檢測汽車開動中的輪胎壓力和胎內溫度的變化，而且還能實現汽車移動即時開機、自動喚醒、節省電能等功能。電源|穩壓器管理器確保系統實現低功耗，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的關鍵。RF芯片選用的要求是：
1、發射功率盡可能大，接受靈敏度盡可能高；
2、芯片外型尺寸盡可能小；
3、具有比較好的性能/價格比。
未來TPMS發射模塊將向高度集成化、單一化、無線無源化方向發展。隨著TPMS產品市場對IC高整合度和高可靠性的要求，目前已經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，在未來幾年內還會開發出包含利用運動的機械能自供電的四合一的模塊，屆時胎壓監測發射器只有一個模塊和一個天線組成，使得客戶的二次開發變得十分簡便。