【導(dǎo)讀】英飛凌的直接式胎壓傳感器芯片SP40+是目前市場上主流的芯片。其平均靜態(tài)電流僅245nA左右，可以保證胎壓傳感器模塊在車輛上正常工作達(dá)十年之久；其自動(dòng)定位算法功能，即便在車輛維修保養(yǎng)換錯(cuò)輪胎時(shí)，系統(tǒng)仍能自動(dòng)識別胎壓傳感器位置并更新在屏幕上。
截止到目前，英飛凌已經(jīng)交付了超過7億顆胎壓傳感器芯片，不良率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1ppm。
英飛凌的直接式胎壓傳感器芯片SP40+是目前市場上主流的芯片。其平均靜態(tài)電流僅245nA左右，可以保證胎壓傳感器模塊在車輛上正常工作達(dá)十年之久；其自動(dòng)定位算法功能，即便在車輛維修保養(yǎng)換錯(cuò)輪胎時(shí)，系統(tǒng)仍能自動(dòng)識別胎壓傳感器位置并更新在屏幕上。
2017年底，胎壓監(jiān)測系統(tǒng)（TPMS）的強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)了，所有購買的新車在出廠時(shí)將全部配備胎壓監(jiān)測系統(tǒng)，該標(biāo)準(zhǔn)在2020年1月1日開始正式實(shí)施。
為什么中國繼歐洲和美國之后，出臺(tái)了這個(gè)強(qiáng)制性的規(guī)定呢？據(jù)交通管理部門統(tǒng)計(jì)，目前我國高速公路交通事故中，70%以上是由于爆胎引起的，高速上時(shí)速在120公里的汽車，一旦前輪爆胎，翻車事故死亡率將近100%。而爆胎最主要的原因是因?yàn)檩喬デ穳喝睔鈱?dǎo)致，因此當(dāng)輪胎欠壓時(shí)如果能夠及時(shí)提醒駕駛員減速，這將對避免事故發(fā)生非常直接且有利。
直接式胎壓監(jiān)測系統(tǒng)帶來的作用和功能就正是如此，它能實(shí)時(shí)的監(jiān)測四個(gè)輪胎當(dāng)前的胎壓狀態(tài)，一旦有異常發(fā)生，就會(huì)及時(shí)的發(fā)出警報(bào)來提醒駕駛員。英飛凌可以提供整套系統(tǒng)方案供客戶使用，系統(tǒng)框圖如下：
該系統(tǒng)在車輛儀表顯示的胎壓信息和報(bào)警信息具體如下圖所示：
英飛凌直接胎壓監(jiān)測產(chǎn)品路線規(guī)劃
英飛凌在直接胎壓監(jiān)測系統(tǒng)領(lǐng)域深耕多年，致力于研發(fā)出最先進(jìn)的芯片，同時(shí)又不斷的更新迭代并且優(yōu)化性能，還關(guān)注用戶的使用成本，幫助客戶一起降低整個(gè)系統(tǒng)的使用成本。自2008年以來，英飛凌推出了幾代TPMS，產(chǎn)品持續(xù)更新，擁有非常清晰的發(fā)展規(guī)劃路線：
SP40+關(guān)鍵優(yōu)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(diǎn)和優(yōu)勢呢？先說一下該芯片包含了TPMS應(yīng)用所必須的那些功能，如下圖所示：
SP40+支持兩個(gè)壓力測量范圍，100~500kPa和100~900kPa，以適應(yīng)不同的汽車尺寸類型。該芯片僅需要非常少的外設(shè)器件，就可以實(shí)現(xiàn)上述提到的那些所有功能，具體應(yīng)用原理圖如下圖所示：
作為技術(shù)及質(zhì)量領(lǐng)先者，英飛凌SP40+具有三大優(yōu)勢與特性：低功耗、帶自動(dòng)定位算法、高品質(zhì)。
1 低功耗
SP40+的平均靜態(tài)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(dá)十年之久。之所以有如此長的使用壽命，靜態(tài)電流低是非常重要的原因之一，然而光靠這個(gè)還不夠，此芯片有一個(gè)非?？b密的狀態(tài)機(jī)在不停的工作，一共有六種狀態(tài)在周而復(fù)始的按照軟件定義的方式運(yùn)轉(zhuǎn)著，如下圖所示：
在每種狀態(tài)下，芯片內(nèi)部的各個(gè)模塊都各司其職，因?yàn)槊總€(gè)模塊的功耗和作用是不同的，所以越多的模塊工作著，就會(huì)帶來越多的電流消耗，比如：在Run state狀態(tài)下，CPU和12MHZ主時(shí)鐘都在正常運(yùn)行中，所有其它模塊都可以按需被喚醒激活，此時(shí)的平均功耗大概是0.85mA@25℃左右；在RF-transmission狀態(tài)時(shí)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(gè)模塊還在工作，此時(shí)的平均功耗大概就是前面所說的245nA@25℃左右；在閑置狀態(tài)（Idle state）下，應(yīng)用程序不被執(zhí)行，但是CPU還在工作，此時(shí)的功耗大概是280uA@25℃；而在深度閑置狀態(tài)（Deep idle state）下，它比閑置狀態(tài)更加省電一些，功耗大概是2.1uA@25℃。簡而言之，就是當(dāng)需要某個(gè)或者某些模塊運(yùn)行的時(shí)候，這些模塊就被調(diào)用開啟，當(dāng)不需要他們的時(shí)候，就讓它們睡眠休息。
另外，SP40+還內(nèi)置了一個(gè)射頻（RF）發(fā)射狀態(tài)機(jī)，也稱為RF發(fā)射控制器，它僅在FSM模式中使用，它的目的就是在RF 發(fā)射過程中減少整體的電量消耗，把一個(gè)簡單并且重復(fù)的操作交給一個(gè)不那么聰明卻更省電的模塊，以減少在RF發(fā)射過程中整體的電量消耗，接下來我們詳細(xì)說明一下它到底是如何幫助系統(tǒng)節(jié)省電量消耗的。在TPMS應(yīng)用中，RF報(bào)文包含了若干幀（取決于客戶自主定義），這些幀被重復(fù)發(fā)送時(shí)為了保證接收端的接收成功率，在這些幀之間RF發(fā)送器是不被激活的，同時(shí)一個(gè)定時(shí)器會(huì)持續(xù)運(yùn)行，來進(jìn)行RF發(fā)射幀間計(jì)時(shí)。當(dāng)然為了完成指定的幀間計(jì)時(shí)任務(wù)，CPU肯定是能夠勝任的，但是CPU運(yùn)行所需的電流較高（0.85mA@25℃），而當(dāng)使用射頻發(fā)射狀態(tài)機(jī)來完成幀間計(jì)時(shí)的話，電流消耗減少至2.1uA@25℃，減少了在幀間閑置時(shí)的電流消耗則減少了在RF整個(gè)傳輸過程中的電流消耗。當(dāng)然了，在射頻發(fā)射狀態(tài)機(jī)激活或者運(yùn)行過程中，SP40+的CPU還是可以處理其他任務(wù)的，CPU控制和狀態(tài)機(jī)之間的遷移可以在應(yīng)用軟件中協(xié)調(diào)處理。
基于上面這幾個(gè)功能和特點(diǎn)，才讓SP40+實(shí)現(xiàn)了低功耗，能夠讓終端用戶不用頻繁的更換傳感器從而節(jié)省很多麻煩和成本。
2 帶自動(dòng)定位算法
什么是自動(dòng)定位？胎壓監(jiān)測系統(tǒng)的自動(dòng)定位其實(shí)就是當(dāng)車輛行駛起來之后，能夠自動(dòng)識別出來四個(gè)胎壓傳感器的信號分別來自哪個(gè)車輪，這樣就可以準(zhǔn)確的把胎壓胎溫信息正確無誤的顯示在屏幕上。這個(gè)功能主要是終端用戶在車輛維修保養(yǎng)的時(shí)候，如果主動(dòng)把前后車輪調(diào)換了位置或者不小心車輪位置裝錯(cuò)了甚至更換了一個(gè)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(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)保存好的位置信息，只需要將車輛行駛一段時(shí)間，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)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(yǎng)維修的時(shí)間，大大方便了用戶和4S維修店。SP40+芯片集成了該自動(dòng)定位軟件算法，并且免費(fèi)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(huì)定時(shí)的發(fā)送RF信號出來，與此同時(shí)車輛ABS模塊也會(huì)實(shí)時(shí)的發(fā)送車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的齒數(shù)信息，當(dāng)車輪的齒數(shù)信息到達(dá)某一個(gè)值的時(shí)候，對應(yīng)車輪的胎壓傳感器也會(huì)同時(shí)再那個(gè)位置發(fā)送RF信號出來，只要能統(tǒng)計(jì)出這兩個(gè)信號的精確值，就能計(jì)算出哪個(gè)胎壓傳感器對應(yīng)哪個(gè)車輪位置。英飛凌集成的這個(gè)自動(dòng)定位算法，叫做角度位置感應(yīng)（時(shí)間與相位法），通過胎壓傳感器在每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)周期采集一定數(shù)量的加速度信息，就能得到一個(gè)預(yù)估的車輪轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，然后對這些采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行離散傅里葉變換，就可以提取出精確的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率，該專利原理如下圖所示：
3 高品質(zhì)
最后一點(diǎn)，也是非常重要的一點(diǎn)，那就是高品質(zhì)特性，英飛凌截止到目前，已經(jīng)交付了超過7億顆胎壓傳感器芯片，而且不良率遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于1ppm，這足以說明了英飛凌胎壓傳感器產(chǎn)品的超高品質(zhì)和性能。
來源：英飛凌，原創(chuàng)：李輝
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