【技术大神】基于低电流收发器的直接式胎压监测设计
目前汽车数量越来越多，对于汽车的安全运行也尤为重要，汽车安全中的轮胎安全也是特别需要注意的。汽车在高速运行的时候，轮胎如果气压不足，很容易造成汽车侧偏或者出现严重的交通事故。针对这个问题，笔者专门设计了一款胎压监测系统。
目前，胎压监测系统通常有两种。一种是间接式胎压监测，是当某轮胎的气压变低后，车辆的重量会使该车轮的半径变小，导致该轮胎转速比其他车轮快，通过比较各个车轮的转速差别，来监测胎压；而另外一种方式是直接式胎压监测，通过压力传感器监测车胎的胎压，通过无线传输到控制面板。第一种胎压监测造价低，但当同轴的两个轮胎都胎压低的情况下，不能快速定位故障轮胎，第二种胎压检测能够快速定位胎压故障点，需要外部供电，电路设计相对略显复杂。本文主要介绍第二种胎压检测，汽车的胎压监测系统框图见图1。
图1：汽车的胎压监测系统框图
汽车胎压监测通常由压力传感器、RF、MCU，以及其他传感器组成。通常一辆小汽车有四个车轮，就需安装四个胎压监测器。汽车主面板上有一个接收装置，实时显示四个轮胎的胎压值。一般来说，胎压监测装置是由高度集成的芯片组成，并且通常采用电池供电，这就要求胎压监测芯片需要的功耗很低，这样才能保证汽车不用频繁的更换胎压监测器。笔者主要对两个厂家胎压监测芯片进行了选型对比，如图2所示。
图2：两个厂家胎压监测芯片对照
从上表可以看出，Si4438的功耗是非常低的，待机功耗30nA，唤醒功耗50nA，正常工作电流也不高。在电路设计时，需外加一个低功耗MCU，采用电池进行供电，主要工作电压为3V或者3.3V。RF的中心频率为433MHz，传输速率为1-500kbps，传输距离可达1500米@1kbps，Si4438的电路原理图如图3所示。
图3：Si4438的电路原理图
Si4438具有优异的接收灵敏度，达到-124dbm，实测Si4438的功耗也是非常低的。经过测算，如果汽车每天工作4小时，采用3V的电池，大概能够使用5-6年时间。
Si4438设计时需要注意以下几点：
1）作为电池供电的设备，在可靠情况下，电路选型时需要尽量选择低功耗的外围芯片。传感器是安装在轮胎上的，它在汽车高速运动时受到很大的离心力作用，并且长时间工作在高温、高湿的环境下。通常电池和芯片固定在一起，更换电池不方便，如果电池没电了，就需要更换整个模块。
2）RF设计时，首先应做好仿真；其次射频走线的长度要尽量短，线宽严格按照计算好的值去设定。走线尤其要注意的是，射频走线中不要有任何带有尖状的折点，在走线的转折处，最好要用弧线来实现；最后就是过孔放置，射频走线的旁边的地线最好能通过过孔打穿。
3）在软件设置的时候，通过MCU对Si4438进行寄存器设置，可以优化芯片功率损耗，例如对发射功率进行调节。
作者：零点
相关技术文档：
SILICON LABS Si4438-C高性能的低电流收发器 数据手册 详情>>>
Silicon Labs AN732：Si4438TX匹配应用笔记 详情>>>
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用户55031889 Lv5. 技术专家 2018-07-08功耗太大了 -
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lsl Lv3. 高级工程师 2018-03-30不只能否达到车规级标准 -
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Albert Lv7. 资深专家 2017-09-26SI的东西功耗还是有点偏高呢，用在低功耗场景不是很合适的，除非对灵敏度要求比较高。 -
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howic Lv3 2017-07-29学习下新的知识 -
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期待 Lv6. 高级专家 2017-07-27学习了 -
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Joyje Lv7. 资深专家 2017-07-26用过si4438，还可以 -
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嘿仔 Lv6. 高级专家 2017-07-26学习
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Silicon Labs（芯科科技） Si4438-C高性能的低电流收发器 数据手册（中文）
型号- SI4438-C2A-GM,SI4438-C,SI4438-C2A-GMR,SI4438-C2A-GM,SI4438-C2A-GMR,SI4438-B1C-FM,SI4438,SI443X,SI4438-B1C-FMR,SI4438-B1C-FDI
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