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        英飛凌胎壓傳感器芯片SP40+
        2022-11-25 2425次


          為什么中國在歐洲和美國之后頒布了這項強制性規定?據交通管理部門統計,目前我國70%以上的高速公路交通事故是爆胎造成的。一旦前輪爆胎,翻車事故的死亡率接近100%。爆胎的主要原因是輪胎壓力不足。因此,如果輪胎壓力不足,可以及時提示駕駛員減速,這將非常直接有利于防止事故發生。

          因此,直接胎壓監測系統的功能和功能可以實時監測四個輪胎的當前胎壓狀態。一旦出現異常情況,會及時發出警報,提醒駕駛員。英飛凌可為客戶提供全套系統解決方案,系統框圖如下:



          該系統在車輛儀表顯示的胎壓信息和報警信息具體如下圖所示:



          英飛凌直接胎壓監測產品路線規劃

          英飛凌在直接胎壓監測系統領域深耕多年,致力于研發出最先進的芯片,同時又不斷的更新迭代并且優化性能,還關注用戶的使用成本,幫助客戶一起降低整個系統的使用成本。自2008年以來,英飛凌推出了幾代TPMS,產品持續更新,擁有非常清晰的發展規劃路線:



          SP40+關鍵優勢詳解

          英飛凌的直接式胎壓傳感器芯片SP40+是目前市場上最主流的芯片,那么它到底是一顆怎樣的芯片?有哪些特點和優勢呢?先說一下該芯片包含了TPMS應用所必須的那些功能,如下圖所示:




          SP40+支持兩個壓力測量范圍,100~500kPa和100~900kPa,以適應不同的汽車尺寸類型。該芯片僅需要非常少的外設器件,就可以實現上述提到的那些所有功能,具體應用原理圖如下圖所示:



          作為技術及質量領先者,英飛凌SP40+具有三大優勢與特性:低功耗、帶自動定位算法、高品質。


          低功耗

          SP40+的平均靜態電流是245nA左右,可以保證胎壓傳感器模塊在車輛上正常工作達十年之久。之所以有如此長的使用壽命,靜態電流低是非常重要的原因之一,然而光靠這個還不夠,此芯片有一個非??b密的狀態機在不停的工作,一共有六種狀態在周而復始的按照軟件定義的方式運轉著,如下圖所示:



          在每種狀態下,芯片內部的各個模塊都各司其職,因為每個模塊的功耗和作用是不同的,所以越多的模塊工作著,就會帶來越多的電流消耗,比如:在Run state狀態下,CPU和12MHZ主時鐘都在正常運行中,所有其它模塊都可以按需被喚醒激活,此時的平均功耗大概是0.85mA@25℃左右;在RF-transmission狀態時功耗最大,大概是5.7mA@25℃左右;而在Power-down state下,只有喚醒控制器和低頻接收器這兩個模塊還在工作,此時的平均功耗大概就是前面所說的245nA@25℃左右;在閑置狀態(Idle state)下,應用程序不被執行,但是CPU還在工作,此時的功耗大概是280uA@25℃;而在深度閑置狀態(Deep idle state)下,它比閑置狀態更加省電一些,功耗大概是2.1uA@25℃。簡而言之,就是當需要某個或者某些模塊運行的時候,這些模塊就被調用開啟,當不需要他們的時候,就讓它們睡眠休息。

          另外,SP40+還內置了一個射頻(RF)發射狀態機,也稱為RF發射控制器,它僅在FSM模式中使用,它的目的就是在RF 發射過程中減少整體的電量消耗,把一個簡單并且重復的操作交給一個不那么聰明卻更省電的模塊,以減少在RF發射過程中整體的電量消耗,接下來我們詳細說明一下它到底是如何幫助系統節省電量消耗的。在TPMS應用中,RF報文包含了若干幀(取決于客戶自主定義),這些幀被重復發送時為了保證接收端的接收成功率,在這些幀之間RF發送器是不被激活的,同時一個定時器會持續運行,來進行RF發射幀間計時。當然為了完成指定的幀間計時任務,CPU肯定是能夠勝任的,但是CPU運行所需的電流較高(0.85mA@25℃),而當使用射頻發射狀態機來完成幀間計時的話,電流消耗減少至2.1uA@25℃,減少了在幀間閑置時的電流消耗則減少了在RF整個傳輸過程中的電流消耗。當然了,在射頻發射狀態機激活或者運行過程中,SP40+的CPU還是可以處理其他任務的,CPU控制和狀態機之間的遷移可以在應用軟件中協調處理。

          基于上面這幾個功能和特點,才讓SP40+實現了低功耗,能夠讓終端用戶不用頻繁的更換傳感器從而節省很多麻煩和成本。


          帶自動定位算法

          什么是自動定位?胎壓監測系統的自動定位其實就是當車輛行駛起來之后,能夠自動識別出來四個胎壓傳感器的信號分別來自哪個車輪,這樣就可以準確的把胎壓胎溫信息正確無誤的顯示在屏幕上。這個功能主要是終端用戶在車輛維修保養的時候,如果主動把前后車輪調換了位置或者不小心車輪位置裝錯了甚至更換了一個新的胎壓傳感器,用戶不需要重新通過OBD診斷來更改胎壓監測系統已經保存好的位置信息,只需要將車輛行駛一段時間,系統會自動識別新的胎壓傳感器的位置信息并更新在屏幕上,減少了售后保養維修的時間,大大方便了用戶和4S維修店。SP40+芯片集成了該自動定位軟件算法,并且免費提供給使用該芯片的客戶。該算法的原理是怎樣的呢?請參考下圖所示:



          它是利用胎壓傳感器會定時的發送RF信號出來,與此同時車輛ABS模塊也會實時的發送車輪轉動的齒數信息,當車輪的齒數信息到達某一個值的時候,對應車輪的胎壓傳感器也會同時再那個位置發送RF信號出來,只要能統計出這兩個信號的精確值,就能計算出哪個胎壓傳感器對應哪個車輪位置。英飛凌集成的這個自動定位算法,叫做角度位置感應(時間與相位法),通過胎壓傳感器在每個轉動周期采集一定數量的加速度信息,就能得到一個預估的車輪轉動頻率,然后對這些采樣數據進行離散傅里葉變換,就可以提取出精確的轉動頻率,該專利原理如下圖所示:




         高品質

          最后一點,也是非常重要的一點,那就是高品質特性,英飛凌截止到目前,已經交付了超過7億顆胎壓傳感器芯片,而且不良率遠遠小于1ppm,這足以說明了英飛凌胎壓傳感器產品的超高品質和性能。


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