應用于TPMS的壓力傳感器YAPS10*

畢向東，金 玲

（廣東省粵晶高科股份有限公司，廣州 510663）

應用于TPMS的壓力傳感器YAPS10*

畢向東，金 玲

（廣東省粵晶高科股份有限公司，廣州 510663）

汽車輪胎壓力監測系統（簡稱TPMS）主要是由壓力傳感器、微處理器、天線、射頻芯片、電池組成。但由于市場需求的升級，整個系統向小型化、多功能以及更高性能方向發展。這需要對片上系統進行集成，在集成過程中需要應用到SiP、SoC以及MEMS等先進技術。文中介紹的壓力傳感器，使用了SiP技術，將壓力傳感器、微處理器和射頻芯片集成在一個產品中。

汽車輪胎壓力監測系統；壓力傳感器；系統級封裝

1 應用于TPMS的壓力傳感器介紹

TPMS為汽車胎壓監測系統（Tire Pressure Monitor System）的簡稱。汽車輪胎獨特的工作環境條件決定了胎壓實時監測的壓力傳感器的高技術要求：要求寬溫區、寬電源電壓范圍內較高的精度和可靠性，低功耗要求，惡劣環境無線信號傳輸穩定性要求。因此輪胎氣壓監測系統的核心是輪胎模塊，即微控制器芯片和壓力溫度傳感器，兩者一般集成在一起。

粵晶公司生產的YAPS10是針對輕型轎車使用的TPMS用壓力傳感器。使用SiP技術集溫度和壓力測量、射頻發射功能于一體，可以簡化TPMS系統發射模塊的設計并縮小體積。

2 對TPMS的要求

長期以來，輪胎問題是造成和誘發交通事故的主要原因之一，尤其當汽車在高速公路上行駛時更是如此。美國汽車工程師協會的調查統計表明，美國每年有26萬起交通事故是由于輪胎氣壓不足造成的。而根據中國公安交管部門交通事故數據顯示，2005年1月—11月交通事故中，因爆胎引發的事故就占了將近20%。在高速公路，46%的交通事故是由于輪胎發生故障引起的，爆胎就占了70%。目前估計將近91%在道路上行駛的汽車胎壓不符合標準，在不符標準的情況下緊急煞車，車輛方向會偏，嚴重時就會爆胎。保持胎壓于安全標準內及適時發現胎壓不足是防止爆胎的關鍵，所以輪胎壓力感應器毫無疑問是非常理想的行車安全方案與工具。

由于出現多起輪胎故障引起的交通事故，美國國家高速公路交通安全管理局發布的最新規定，要求2007年9月1日以后在美國出售的全新輕型車輛必須配備輪胎壓力感應器，這是繼安全帶、安全氣囊之后汽車安全的第三個立法產品。而這一新頒布的公路安全法規，同時使輪胎壓力感應器一躍成為汽車電子行業發展最為迅猛的領域之一[1,2]。

3 壓力傳感器YAPS10

YAPS10為一款輪胎壓力監測傳感器，包含壓力傳感器、溫度傳感器、微控制器和射頻芯片，外形為SOP14，發射頻率在315MHz～434MHz之間，需要外接諧振器。

目前，市場上在售的三款主流產品均采用SOP的封裝外形，如圖所1示。

圖1 與市場上主流產品的外形比較

表1 與市場上主流產品的性能比較

4 YAPS10的主要技術參數

4.1 產品特點

（1）壓力和溫度測量；

（2）壓力測量范圍100kPa～450kPa；

（3）8位處理器；

● 4k ROM（E-ROM）（應用程序）

● 4k ROM（設備固件，DSSP算法）

● 128位 EERPOM（芯片校準和設置）

● 128位 RAM

（4）內置分數型發射芯片；

● 工作頻率 315 MHz 和 434 MHz

● ASK 和 FSK 制式傳輸速度 40kBit/s

● 可編程的輸出發射功率3dBm～12dBm

（5）低壓監測；

（6）低頻喚醒；

（7）外部動作開關界面；

（8）微分傳感器界面；

（9）過熱關斷；

（10）可編程的低電池監測；

（11）2.1V -3.6 V 工作電壓；

（12）-40 to 125°C 工作溫度；

（13）外形SOIC（W/B）-14。

4.2 管腳結構及描述

管腳結構及功能描述如圖2、表2所示，典型應用電路如圖3所示。

圖 2 封裝外形圖及管腳排列

表2 管腳描述

圖3 YAPS10的典型應用電路

5 YAPS10的可靠性

YAPS10的可靠性測試標準參照美國汽車電子行業協會制定針對汽車電子的AEC-Q100。

根據AEC-Q100進行的部分應力可靠性測試如表3。經過可靠性測試的驗證，產品的設計為可靠。

6 YAPS10的應用

YAPS10應用于TPMS的輪胎內置發射端。用于感測氣壓與溫度，并將信號發射到駕駛室內的接收端，其內部功能如圖4所示。

圖4 YAPS10內部功能示意圖

表3 YAPS10可靠性測試表

TPMS的發射端主要由傳感器、射頻芯片、電池及天線組成，如圖5所示。

圖5 YAPS10應用圖

7 結束語

繼美國和歐洲先后頒布了輕型轎車強制安裝TPMS的法規之后，中國于2007年9月成立標準工作組開始籌劃TPMS的國家標準，并于2008年5月形成了標準征求意見稿，這將大大推動TPMS以及汽車電子產業的發展。

[1] Man-Lung SHAM, Tung-Chin LUI, Ziyang GAO,et al.FMEA of System-in-Package（SiP）-based Tire Pressure Monitoring System[C].ICEPT-HDP 2008∶ 17.

[2 ] Ivan M. L. SHAM, Carlos S. W. CHOW, Ling JIN,et al.Cost-effective System-in-Package（SiP）Development for Tire Pressure Monitoring System（TPMS）and its Pressure Calibration Method[C].ICEPT-HDP 2011.

TPMS Pressure Sensor YAPS10

BI Xiang-dong, JIN Ling
（Guangdong Yuejing High-Tech Co.,Ltd.,Guangzhou510663,China）

Tire pressure monitoring system（TPMS）usually composed by pressure sensor, MCU, antenna,RF and battery. But with the update of market demand, the system minimization is stay in developing,meanwhile, more functions and high quality is requested. SiP, SoC and MEMS such advanced technologies are applied in integrating process. This paper introduces a pressure sensor which integrates pressure sensor,MCU and RF using SiP technology.

TPMS; pressure sensor; SiP

TN706

A

1681-1070（2011）08-0043-04

2011-06-07

*基金支持：2008年國家集成電路研發資金

畢向東（1954—），男，廣東廣州人，工程師，廣東省粵晶高科股份有限公司總經理助理，長期從事半導體封裝與測試的技術研發工作；

金 玲（1981—），女，湖北黃石人，碩士，廣東省粵晶高科股份有限公司研發工程師。