超低靜態電源電流125kHz ASK接收器

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

有一個新興的汽車市場：胎壓監測系統（TPMS）。這些系統即將用于新車，用于監測輪胎壓力，并在壓力超出規格時提醒駕駛員。適當的胎壓可提高燃油經濟性和車輛安全性。

為這些系統供電是一項復雜的挑戰。組件內置在車輪中，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，因為它們永久模制在模塊中并且無法更換。

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

一些系統使用機械開關，而其他系統使用算法，該算法根據轉速循環變送器。許多設計使用 LFRF（低頻射頻）解決方案：125kHz 磁場喚醒輪胎安裝的 TPMS 模塊，該模塊傳輸與壓力相關的信號并返回睡眠模式。該模塊由車輛上的電子設備控制。TPMS 模塊需要一個功耗非常低的 LFRF 接收器。

本應用筆記描述了一個125kHz的ASK接收器，電源電壓要求為2.1V，在沒有LFRF觸發信號時的典型電源電流僅為4μA。靈敏度可調，典型值約為 5mVP-P.該設計基于市場上最好的速度/功耗比較器：MAX9075。它采用微型 SC70 封裝

圖1.

天線是一個線圈，用固定或可調電容器調諧。負載的Q因數由R3設置，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據速率。

MAX9075用作限幅放大器。單個晶體管Q1用于檢測。檢測器部分的值根據所需的數據速率進行調整。

R1和R2構成偏置電阻網絡。采用新型鋰電池時，偏置電流約為 1μA （≈3.2V）。R4產生偏移以調整靈敏度。如果R4 = 0，靈敏度最佳，但由于MAX9075沒有內部遲滯，因此存在振蕩風險。在這種情況下，真正的靈敏度是未知的，因為它取決于內部偏移。典型值為±1mV，但最大值為±8mV。

根據全局偏移，比較器的輸出狀態未知。C3 消除了“直流電平”。在本例中，檢波器晶體管為PNP，解調輸出為正。數據輸出 ≈ V抄送如果存在低頻信號，并且數據輸出在沒有LFRF輸入信號的情況下≈0V。

R5/C2是電源濾波器。它的上升時間約為1ms（循環模式）。

如果可以在天線上施加高磁場，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系統中，輸入信號的動態范圍不是很高，因為發射線圈和TPMS模塊之間的距離相當恒定。

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 時的典型值僅為 600nA，并且集成了一個內部連接到 IN- （引腳 4） 的基準電壓源，該基準與 C5 = 1nF 交流去耦。

圖2.

審核編輯：郭婷