基于SP37的新型TPMS系统设计方案解析

汽车胎压监测系统（Tyre Pressure Monitoring System，TPMS）是一种能对汽车轮胎气压、温度进行自动检测，并对轮胎异常情况进行报警的预警系统。目前直接式TPMS发射模块较多采用以下两种方案：1）电池+单片机+传感器+射频芯片，2）是电池+内部集成MCU的传感器+射频芯片。前一种方案由于集成度低、体积和功耗大而被市场逐渐淘汰，后一种方案是当前市场上较为先进的产品设计形式。随着半导体及硅显微机械加工技术的快速发展，一种新的设计方案即电池+内部集成MCU和RF的专用传感器正成为TPMS发射模块设计的主流。这种方案集成度更高，体积和功耗更小，使用寿命更长，产品竞争力也更强。本文选用Infineon新一代系统级芯片SP37作为胎压传感器和射频发射器，选用MAXIM公司的MAX1473作为接收芯片，设计完成了一种新型胎压监测系统。
　　1 系统描述
　　胎压监测系统组成如图1所示，轮胎压力传感器分别安装在4个车轮轮毂上，负责测量轮胎内部的压力、温度和电池电压等物理状况，并将测量数据通过无线形式按照一定的规律发给胎压控制器。驾驶员通过胎压控制器上的显示屏和按键可查看4个轮胎的压力值、温度值。当某一个轮胎的温度、压力或电池电压超过了报警阀值，胎压控制器能够准确识别轮胎的位置，并且发出图形、声音、文字报警。
　　
　　2 系统硬件方案设计
　　该TPMS系统包括两种硬件模块：轮胎压力传感器和胎压控制器，两种模块的硬件结构如图2所示。轮胎压力传感器主要由电池和集传感器、单片机和RF发射单元于一体的SP37组成，外围器件少，重量轻，成本低。胎压控制器采用了基于ASK调制模式的MAX1473作为无线接收芯片，由8位单片机控制实现数据的接收、显示和报警。本设计方案遵循欧洲标准，无线信号调制中心频率为433．92 MHz。
　　
　　2．1 SP37应用设计
　　传感器和射频是无线轮胎压力传感器设计的关键。由于轮胎压力传感器安装在轮毂上，采用能量有限的锂电池供电，因此实现传感器和射频功能的芯片需具有以下两个特点：
　　1）集成度高，外围器件尽可能少，便于进行可靠性设计；
　　2）最小可工作电压低，功耗低，有多种工作模式，便于根据具体工作状态进行功耗管理，以尽可能延长监测模块的工作寿命。
　　根据以上特点，并经过分析比较，最终选用了SP37这款高集成度系统级芯片。