CN201837500U

CN201837500U - 一种轮胎压力监测芯片

Info

Publication number: CN201837500U
Application number: CN 201020573361
Authority: CN
Inventors: 张伟; 门洪达; 权进国; 冯根强
Original assignee: SHENZHEN TITAN MICRO ELECTRONICS CO Ltd
Current assignee: Shenzhen Titan Micro Electronics Co., Ltd
Priority date: 2010-10-22
Filing date: 2010-10-22
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2020-10-22

Abstract

本实用新型涉及一种轮胎压力监测芯片，包括封装壳以及置纳在所述封装壳内的集成监测电路，所述集成监测电路包括压力传感器、温度传感器、电源监测传感器、加速度传感器、多路选择单元、模数转换单元、基准电压单元、对模数转换单元输出的数字值进行修正的修正单元、通信接口单元和时钟单元。本轮胎压力监测芯片中，采用集成电路将轮胎内的气压监测、轮胎内的温度监测、供电电源的供电电压监测和轮胎的运动加速度的监测集为一体，且可选择性地分别进行监测，集成度高，占用体积较小，功耗较小。

Description

一种轮胎压力监测芯片

技术领域

本实用新型涉及微电子技术领域，更具体地说，涉及一种轮胎压力监测芯片。

背景技术

随着汽车工业的发展开始，大量的交通安全事故也引起了社会的关注，其中，因爆胎而产生的交通事故造成了相当比例的人员伤亡，引起了汽车行业和国内外政府的关注。据有关专家的分析，保持标准的车胎气压行驶和及时发现轮胎漏气是防止爆胎和意外事故的关键。

于是，汽车轮胎压力监测系统应用而生，其用于汽车行驶时对轮胎气压进行实时自动监测，对轮胎漏气和低气压进行报警，以保障行车安全。但是，现有的汽车轮胎压力监测系统一般采用分离电子元器件搭建而成，系统集成度低，占用体积较大，功耗较大。

那么，迫切需求一种轮胎压力监测芯片，以能更好地满足需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对上述现有的汽车轮胎压力监测系统采用分离电子元器件搭建而成，系统集成度低，占用体积和功耗较大的缺陷，提供一种轮胎压力监测芯片。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种轮胎压力监测芯片，包括封装壳以及置纳在所述封装壳内的集成监测电路，所述集成监测电路包括：

用于监测轮胎内的气压，以得到压力值的压力传感器；

用于监测轮胎内的温度，以得到温度值的温度传感器；

用于监测供电电源的供电电压，以得到供电电压值的电源监测传感器；

用于监测轮胎的运动加速度，以得到加速度值的加速度传感器；

控制所述压力传感器、温度传感器、电源监测传感器或加速度传感器中的任何一路选通的多路选择单元；

对所述压力值、温度值、供电电压值和加速度值进行模数转换，以分别得到数字值的模数转换单元；

为所述模数转换单元提供基准电压的基准电压单元；

对模数转换单元输出的数字值进行修正的修正单元；

用于接收外部命令和将修正后的数字值输出的通信接口单元；

为所述多路选择单元、模数转换单元、修正单元和通信接口单元提供工作时钟的时钟单元。

上述本实用新型所述的轮胎压力监测芯片中，所述集成监测电路还包括择性地分别为压力传感器、温度传感器、电源监测传感器或加速度传感器供电的选择控制单元。

上述本实用新型所述的轮胎压力监测芯片中，所述集成监测电路还包括对所述修正单元的输出结果进行二次修正和身份标识的熔丝阵列。

上述本实用新型所述的轮胎压力监测芯片中，所述集成监测电路还包括复位单元。

上述本实用新型所述的轮胎压力监测芯片中，所述时钟单元包括：

产生第一时钟的第一振荡器；

产生第二时钟的第二振荡器；

依据第一时钟对第二时钟进行补偿校准的时钟补偿模块；

第一时钟的频率大于第二时钟的频率。

上述本实用新型所述的轮胎压力监测芯片中，所述模数转换单元为∑-ΔADC。

上述本实用新型所述的轮胎压力监测芯片中，所述∑-ΔADC包括∑-Δ调制器和数字抽取滤波器。

上述本实用新型所述的轮胎压力监测芯片中，所述通信接口单元包括 SPI接口。

上述本实用新型所述的轮胎压力监测芯片中，所述通信接口单元包括I2C接口。

上述本实用新型所述的轮胎压力监测芯片中，所述通信接口单元包括USB接口。

实施本实用新型的轮胎压力监测芯片，具有以下有益效果：采用集成电路将集轮胎内的气压监测、轮胎内的温度监测、供电电源的供电电压监测和轮胎的运动加速度的监测集为一体，且可选择性地分别进行监测，集成度高，占用体积较小，功耗较小。

另外，模数转换单元采用∑-ΔADC来实现，将抽样、量化、数字信号处理融为一体，提高了测量的精度。

另外，熔丝阵列对修正单元的输出结果进行二次修正，可确保芯片即使工作在恶劣的工作环境下，数据也不会丢失和出错，可靠性较高。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型轮胎压力监测芯片的结构示意图；

图2是本实用新型轮胎压力监测芯片中集成监测电路的方框图。

具体实施方式

如图1所示，是本实用新型轮胎压力监测芯片的结构示意图。本轮胎压力监测芯片包括封装壳1以及置纳在所述封装壳1内的集成监测电路。在封装壳1上，设置有引脚11，且设置有开孔12，该开孔12用于能让所述集成监测电路更好地感知轮胎内的气压、温度等环境状况。

当然，本实用新型的轮胎压力监测芯片的封装形式不止限于图中所示的DIP类型，还可为SSOP、TSSOP、QFN等其它类型。

如图2所示，是本实用新型轮胎压力监测芯片中集成监测电路的方框图。本集成监测电路2包括压力传感器21、温度传感器22、电源监测传感器23、加速度传感器24、多路选择单元25、模数转换单元26、基准电压单元(图中未示出)、修正单元27、通信接口单元28和时钟单元29。

具体地：

压力传感器21用于监测轮胎内的气压，以得到压力值。

温度传感器22用于监测轮胎内的温度，以得到温度值。

电源监测传感器23用于监测供电电源的供电电压，以得到供电电压值。

加速度传感器24用于监测轮胎的运动加速度，以得到加速度值。

多路选择单元25控制压力传感器21、温度传感器22、电源监测传感器23或加速度传感器24中的任何一路选通。

模数转换单元26对所述压力值、温度值、供电电压值和加速度值(所述压力值、温度值、供电电压值和加速度值均为模拟值)进行模数转换，以分别得到数字值。

基准电压单元为模数转换单元26提供基准电压，其可以为内部电压基准，也可为外部电压基准。

修正单元27对模数转换单元26输出的数字值进行修正。

通信接口单元28将修正后的数字值输出，并接收外部命令，从而与外围系统(应用控制系统)进行通信。

时钟单元29为多路选择单元25、模数转换单元26、修正单元27和通信接口单元28提供工作时钟。

关于基准电压单元，本轮胎压力监测芯片优选地采用内部电压基准，即在芯片内部集成一个小面积、高精度、高电源抑制与温度抑制的基准电压源，以满足高精度模数转换单元的要求，同时该基准电压源还可以用于测量出精确的温度信息，为用户提供温度数据，以便通过外围系统产生温度报警。

进一步地，本集成监测电路2还包括择性地分别为压力传感器21、温度传感器22、电源监测传感器23或加速度传感器24供电的选择控制单元210，于是，可选择性地为压力传感器21、温度传感器22、电源监测传感器23或加速度传感器24供电，以节省功耗，如，只在压力传感器21工作的时候，就只为压力传感器21供电，其它一样。

进一步地，本集成监测电路2还包括对修正单元27的输出结果进行二次修正和身份标识的熔丝阵列211。具体地，该熔丝阵列211的每个位的ROM都由3根熔丝组成，只要烧断其中一根，ROM就代表存储“1”。本轮胎压力监测芯片还提供多种不同的烧入方式，如：逐根烧、只烧其中一根、大电流烧、中电流烧、小电流烧等等，且可确保烧入的可靠性，确保芯片即使工作在恶劣的工作环境下，数据也不会丢失和出错，可靠性更高。另外，还可通过烧断某些熔丝为不同的芯片写入不同的身份标识信息，如编号等。

进一步地，本集成监测电路2还包括复位单元，并且，本复位单元还设置两种复位方式，一种是在较短时间内复位，一种是在较长时间内复位，用户可依据需求选择使用，增加了用户的可选择性。

上述时钟单元29包括：产生第一时钟的第一振荡器、产生第二时钟的第二振荡器以及依据第一时钟对第二时钟进行补偿校准的时钟补偿模块；第一时钟的频率大于第二时钟的频率。优选地，第二振荡器为低功率振荡器，其产生的第二时钟频率为2.5kHz，用于内部时钟，第一时钟频率为2MHz，用于采样和数据传送。由于第二振荡器为低功率振荡器，其采用超低功耗设计，对温度和电压的漂移都很敏感，为了保证内部时钟的同步，在每一次采样测量时，时钟补偿模块将会对第一、第二时钟进行比较，并按照第一时钟(2MHz的高频时钟)来对第二时钟(2.5kHz的低频时钟)进行补偿校准。

本轮胎压力监测芯片中，修正单元27对模数转换单元26输出的数字值进行修正，其具体实现过程采用软件算法来实现，即以温度传感器22监测到的温度值为基础，经过增益、温漂等处理计算，得到修正值，从而对模数转换单元26输出的数字值进行修正处理，以提高精度。

本轮胎压力监测芯片中，优选地，模数转换单元26采用∑-ΔADC，该∑-ΔADC包括∑-Δ调制器(又称为过采样转换器)和数字抽取滤波器。具体地，∑-Δ调制器在本质上是采用负反馈方式逐步减少模拟信号与ADC反馈输出的差值，且该差值不是直接加到比较器中，而是通过一个积分器后再送到比较器，比常规的逐次逼近方式更好，可得到更宽的动态范围。∑-Δ调制器以远大于奈奎斯特(Nyquist)率的速度对模拟信号进行“过采样”，然后再将各信号子样转换为1bit分辨率码流(由“1”和“0”构成)的同时，作频谱成形，使得输出的量化噪声大部分被转移至基带之外。但是，单靠Δ调制器并不足以满足所希望的精度，本轮胎压力监测芯片还采用了过采样及噪声整形技术，在∑-ΔADC调制器后加上数字抽取滤波器，来消除大部分频带内的量化噪声。可见，∑-ΔADC除了包括传统的A/D转换器所具有的抽样、量化、编码等功能外，它还有很强的数字信号处理功能，将抽样、量化、数字信号处理融为一体，提高了测量的精度。

本轮胎压力监测芯片中，优选地，通信接口单元28选用SPI接口，当然，为了满足客户的不同需求，也可设置为SPI接口、I2C接口或USB接口中的一种或种的组合。

综上所述，本实用新型的轮胎压力监测芯片采用集成电路将集轮胎内的气压监测、轮胎内的温度监测、供电电源的供电电压监测和轮胎的运动加速度的监测集为一体，且可选择性地分别进行监测，集成度高，占用体积较小，功耗较小。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims

1.一种轮胎压力监测芯片，其特征在于，包括封装壳以及置纳在所述封装壳内的集成监测电路，所述集成监测电路包括：

用于监测轮胎内的气压，以得到压力值的压力传感器；

用于监测轮胎内的温度，以得到温度值的温度传感器；

为所述模数转换单元提供基准电压的基准电压单元；

对模数转换单元输出的数字值进行修正的修正单元；

2.根据权利要求1所述的轮胎压力监测芯片，其特征在于，所述集成监测电路还包括择性地分别为压力传感器、温度传感器、电源监测传感器或加速度传感器供电的选择控制单元。

3.根据权利要求1所述的轮胎压力监测芯片，其特征在于，所述集成监测电路还包括对所述修正单元的输出结果进行二次修正和身份标识的熔丝阵列。

4.根据权利要求1所述的轮胎压力监测芯片，其特征在于，所述集成监测电路还包括复位单元。

5.根据权利要求1所述的轮胎压力监测芯片，其特征在于，所述时钟单元包括：

产生第一时钟的第一振荡器；

产生第二时钟的第二振荡器；

依据第一时钟对第二时钟进行补偿校准的时钟补偿模块；

第一时钟的频率大于第二时钟的频率。

6.根据权利要求1所述的轮胎压力监测芯片，其特征在于，所述模数转换单元为∑-ΔADC。

7.根据权利要求6所述的轮胎压力监测芯片，其特征在于，所述∑-ΔADC包括∑-Δ调制器和数字抽取滤波器。

8.根据权利要求1所述的轮胎压力监测芯片，其特征在于，所述通信接口单元包括SPI接口。

9.根据权利要求1所述的轮胎压力监测芯片，其特征在于，所述通信接口单元包括I²C接口。

10.根据权利要求1所述的轮胎压力监测芯片，其特征在于，所述通信接口单元包括USB接口。