超低靜態(tài)電源電流125kHz ASK接收器

本應(yīng)用筆記展示了用于胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS）的125kHz ASK接收器的簡(jiǎn)單設(shè)計(jì)。該LFRF接收器僅需一個(gè)2.1V電源電壓和4μA （典型值）電源電流。設(shè)計(jì)使用微型比較器作為限幅放大器、MAX9075和用于檢測(cè)的晶體管。毫微功耗比較器MAX9117可用于將電源電流降至600nA （典型值）。

有一個(gè)新興的汽車市場(chǎng)：胎壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPMS）。這些系統(tǒng)即將用于新車，用于監(jiān)測(cè)輪胎壓力，并在壓力超出規(guī)格時(shí)提醒駕駛員。適當(dāng)?shù)奶嚎商岣呷加徒?jīng)濟(jì)性和車輛安全性。

為這些系統(tǒng)供電是一項(xiàng)復(fù)雜的挑戰(zhàn)。組件內(nèi)置在車輪中，因此使用的電池必須重量輕。電池必須提供七年的使用壽命，因?yàn)樗鼈冇谰媚Ｖ圃谀K中并且無法更換。

由于難以在車輛和旋轉(zhuǎn)輪之間提供連接，無線系統(tǒng)是一種常見的解決方案。壓力信息通過RF通道以因國家/地區(qū)而異的頻率（通常為315MHz，434MHz或868MHz）傳輸。發(fā)射器通常打開和關(guān)閉，以防止過度干擾并延長(zhǎng)電池壽命。

一些系統(tǒng)使用機(jī)械開關(guān)，而其他系統(tǒng)使用算法，該算法根據(jù)轉(zhuǎn)速循環(huán)變送器。許多設(shè)計(jì)使用 LFRF（低頻射頻）解決方案：125kHz 磁場(chǎng)喚醒輪胎安裝的 TPMS 模塊，該模塊傳輸與壓力相關(guān)的信號(hào)并返回睡眠模式。該模塊由車輛上的電子設(shè)備控制。TPMS 模塊需要一個(gè)功耗非常低的 LFRF 接收器。

本應(yīng)用筆記描述了一個(gè)125kHz的ASK接收器，電源電壓要求為2.1V，在沒有LFRF觸發(fā)信號(hào)時(shí)的典型電源電流僅為4μA。靈敏度可調(diào)，典型值約為 5mVP-P.該設(shè)計(jì)基于市場(chǎng)上最好的速度/功耗比較器：MAX9075。它采用微型 SC70 封裝

圖1.

天線是一個(gè)線圈，用固定或可調(diào)電容器調(diào)諧。負(fù)載的Q因數(shù)由R3設(shè)置，可以是10或更高，具體取決于線圈和電容器的精度以及所需的數(shù)據(jù)速率。

MAX9075用作限幅放大器。單個(gè)晶體管Q1用于檢測(cè)。檢測(cè)器部分的值根據(jù)所需的數(shù)據(jù)速率進(jìn)行調(diào)整。

R1和R2構(gòu)成偏置電阻網(wǎng)絡(luò)。采用新型鋰電池時(shí)，偏置電流約為 1μA （≈3.2V）。R4產(chǎn)生偏移以調(diào)整靈敏度。如果R4 = 0，靈敏度最佳，但由于MAX9075沒有內(nèi)部遲滯，因此存在振蕩風(fēng)險(xiǎn)。在這種情況下，真正的靈敏度是未知的，因?yàn)樗Q于內(nèi)部偏移。典型值為±1mV，但最大值為±8mV。

根據(jù)全局偏移，比較器的輸出狀態(tài)未知。C3 消除了“直流電平”。在本例中，檢波器晶體管為PNP，解調(diào)輸出為正。數(shù)據(jù)輸出 ≈ V抄送如果存在低頻信號(hào)，并且數(shù)據(jù)輸出在沒有LFRF輸入信號(hào)的情況下≈0V。

R5/C2是電源濾波器。它的上升時(shí)間約為1ms（循環(huán)模式）。

如果可以在天線上施加高磁場(chǎng)，則需要在U1的引腳3和4之間使用雙二極管，例如BAV99，以限制施加到比較器輸入端的峰值/峰值電壓。在TPMS系統(tǒng)中，輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍不是很高，因?yàn)榘l(fā)射線圈和TPMS模塊之間的距離相當(dāng)恒定。

可選的毫微功耗比較器，如SC70中的MAX9117，可用于確保良好的方形輸出波形（見圖2）。其電源電流在 1.8V 時(shí)的典型值僅為 600nA，并且集成了一個(gè)內(nèi)部連接到 IN- （引腳 4） 的基準(zhǔn)電壓源，該基準(zhǔn)與 C5 = 1nF 交流去耦。

圖2.

審核編輯：郭婷