应用于TPMS的压力传感器YAPS10*

毕向东，金 玲

（广东省粤晶高科股份有限公司，广州 510663）

应用于TPMS的压力传感器YAPS10*

毕向东，金 玲

（广东省粤晶高科股份有限公司，广州 510663）

汽车轮胎压力监测系统（简称TPMS）主要是由压力传感器、微处理器、天线、射频芯片、电池组成。但由于市场需求的升级，整个系统向小型化、多功能以及更高性能方向发展。这需要对片上系统进行集成，在集成过程中需要应用到SiP、SoC以及MEMS等先进技术。文中介绍的压力传感器，使用了SiP技术，将压力传感器、微处理器和射频芯片集成在一个产品中。

汽车轮胎压力监测系统；压力传感器；系统级封装

1 应用于TPMS的压力传感器介绍

TPMS为汽车胎压监测系统（Tire Pressure Monitor System）的简称。汽车轮胎独特的工作环境条件决定了胎压实时监测的压力传感器的高技术要求：要求宽温区、宽电源电压范围内较高的精度和可靠性，低功耗要求，恶劣环境无线信号传输稳定性要求。因此轮胎气压监测系统的核心是轮胎模块，即微控制器芯片和压力温度传感器，两者一般集成在一起。

粤晶公司生产的YAPS10是针对轻型轿车使用的TPMS用压力传感器。使用SiP技术集温度和压力测量、射频发射功能于一体，可以简化TPMS系统发射模块的设计并缩小体积。

2 对TPMS的要求

长期以来，轮胎问题是造成和诱发交通事故的主要原因之一，尤其当汽车在高速公路上行驶时更是如此。美国汽车工程师协会的调查统计表明，美国每年有26万起交通事故是由于轮胎气压不足造成的。而根据中国公安交管部门交通事故数据显示，2005年1月—11月交通事故中，因爆胎引发的事故就占了将近20%。在高速公路，46%的交通事故是由于轮胎发生故障引起的，爆胎就占了70%。目前估计将近91%在道路上行驶的汽车胎压不符合标准，在不符标准的情况下紧急煞车，车辆方向会偏，严重时就会爆胎。保持胎压于安全标准内及适时发现胎压不足是防止爆胎的关键，所以轮胎压力感应器毫无疑问是非常理想的行车安全方案与工具。

由于出现多起轮胎故障引起的交通事故，美国国家高速公路交通安全管理局发布的最新规定，要求2007年9月1日以后在美国出售的全新轻型车辆必须配备轮胎压力感应器，这是继安全带、安全气囊之后汽车安全的第三个立法产品。而这一新颁布的公路安全法规，同时使轮胎压力感应器一跃成为汽车电子行业发展最为迅猛的领域之一[1,2]。

3 压力传感器YAPS10

YAPS10为一款轮胎压力监测传感器，包含压力传感器、温度传感器、微控制器和射频芯片，外形为SOP14，发射频率在315MHz～434MHz之间，需要外接谐振器。

目前，市场上在售的三款主流产品均采用SOP的封装外形，如图所1示。

图1 与市场上主流产品的外形比较

表1 与市场上主流产品的性能比较

4 YAPS10的主要技术参数

4.1 产品特点

（1）压力和温度测量；

（2）压力测量范围100kPa～450kPa；

（3）8位处理器；

● 4k ROM（E-ROM）（应用程序）

● 4k ROM（设备固件，DSSP算法）

● 128位 EERPOM（芯片校准和设置）

● 128位 RAM

（4）内置分数型发射芯片；

● 工作频率 315 MHz 和 434 MHz

● ASK 和 FSK 制式传输速度 40kBit/s

● 可编程的输出发射功率3dBm～12dBm

（5）低压监测；

（6）低频唤醒；

（7）外部动作开关界面；

（8）微分传感器界面；

（9）过热关断；

（10）可编程的低电池监测；

（11）2.1V -3.6 V 工作电压；

（12）-40 to 125°C 工作温度；

（13）外形SOIC（W/B）-14。

4.2 管脚结构及描述

管脚结构及功能描述如图2、表2所示，典型应用电路如图3所示。

图 2 封装外形图及管脚排列

表2 管脚描述

图3 YAPS10的典型应用电路

5 YAPS10的可靠性

YAPS10的可靠性测试标准参照美国汽车电子行业协会制定针对汽车电子的AEC-Q100。

根据AEC-Q100进行的部分应力可靠性测试如表3。经过可靠性测试的验证，产品的设计为可靠。

6 YAPS10的应用

YAPS10应用于TPMS的轮胎内置发射端。用于感测气压与温度，并将信号发射到驾驶室内的接收端，其内部功能如图4所示。

图4 YAPS10内部功能示意图

表3 YAPS10可靠性测试表

TPMS的发射端主要由传感器、射频芯片、电池及天线组成，如图5所示。

图5 YAPS10应用图

7 结束语

继美国和欧洲先后颁布了轻型轿车强制安装TPMS的法规之后，中国于2007年9月成立标准工作组开始筹划TPMS的国家标准，并于2008年5月形成了标准征求意见稿，这将大大推动TPMS以及汽车电子产业的发展。

[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年国家集成电路研发资金

毕向东（1954—），男，广东广州人，工程师，广东省粤晶高科股份有限公司总经理助理，长期从事半导体封装与测试的技术研发工作；

金 玲（1981—），女，湖北黄石人，硕士，广东省粤晶高科股份有限公司研发工程师。