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超低静态电源电流125kHz ASK接收器的解决办法

来源:analog 发布时间:2023-09-01

摘要: 本应用笔记展示了用于轮胎压力监测系统(TPMS)的125kHz ASK接收器的简单设计。该LFRF接收器只需要2.1V供电电压和4µa(类型)供电电流。该设计使用一个微型比较器作为限幅放大器,MAX9075和一个晶体管进行检测。纳米功率比较器MAX9117可以将电源电流降低到600nA(类型)。

有一个新兴的汽车市场:胎压监测系统(TPMS)。这些系统将很快被强制安装在新车上,它可以监测轮胎压力,并在压力超出规格时提醒驾驶员。适当的胎压可以提高燃油经济性和车辆安全性。

为这些系统供电是一项复杂的挑战。组件是内置在车轮上的,所以所使用的电池必须重量轻。电池必须提供7年的使用寿命,因为它们被永久地塑造成模块,不能被替换。

由于在车辆和车轮之间提供连接的困难,无线系统是一种常见的解决方案。压力信息通过射频通道传输,频率随国家而异(通常为315MHz、434MHz或868MHz)。发射机通常是打开和关闭,以防止过多的干扰和延长电池寿命。

一些系统使用机械开关,另一些使用算法,根据旋转速度循环发送器。许多设计使用LFRF(低频射频)解决方案:125kHz磁场唤醒安装在轮胎上的TPMS模块,该模块传输与压力相关的信号并返回到睡眠模式。该模块由飞行器上的电子设备控制。TPMS模块需要一个功耗非常低的LFRF接收器。

本应用说明描述了一个125kHz的ASK接收器,在没有LFRF触发信号的情况下,其供电电压要求为2.1V,典型供电电流仅为4µa。灵敏度可调,通常在5mV(P-P)左右。该设计基于市场上最好的速度/消耗比较器:MAX9075。它有一个很小的SC70包装


图1所示

天线是一个线圈,用固定或可调电容器调谐。负载Q因子由R3设置,可以是10或更多,这取决于线圈和电容器的精度以及所需的数据速率。

MAX9075作为限幅放大器。一个单晶体管,Q1,用于检测。探测器部分的值根据所需的数据速率进行调整。

R1和R2构成偏置电阻网络。使用新型锂电池(≈3.2V)时,偏置电流约为1µA。R4产生一个偏移量来调整灵敏度。如果R4 = 0,灵敏度是最佳的,但有振荡的风险,因为MAX9075没有内部迟滞。在这种情况下,真正的灵敏度是未知的,因为它取决于内部偏移。通常为±1mV,但最大值为±8mV。

根据全局偏移,比较器的输出状态是未知的。C3消除了“直流电平”。在本例中,检波器晶体管为PNP,解调输出为正。有LF信号时DataOut≈V(CC),无LFRF输入信号时DataOut≈0V。

R5/C2为电源滤波器。它有大约1ms的上升时间(循环模式)。

如果可以在天线处施加高磁场,则需要在U1的引脚3和4之间使用双二极管,例如BAV99,以限制施加到比较器输入端的峰值/峰值电压。在TPMS系统中,输入信号的动态范围不是很高,因为发射线圈和TPMS模块之间的距离相当恒定。

可选的纳米功率比较器,如SC70中的MAX9117,可用于确保良好的方形输出波形(见图2)。它的电源电流在1.8V时仅为600nA,并且内部集成了一个参考电压,连接in -(引脚4),C5 = 1nF进行交流去耦。


图2所示



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