汽車安全氣囊加速計MMA2204D及其應(yīng)用

0 引言

隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的增長，公路運輸量大幅度增長，行車速度也顯著提高，隨之而來的就是交通事故呈現(xiàn)上升趨勢。而安全氣囊是一種很有效的減少傷亡的保護(hù)措施。

1 MMA2204D的主要特性

汽車碰撞時，最具特征的變化是加速度。所以，安全氣囊設(shè)計一般都針對汽車碰撞時產(chǎn)生的加速度變化來對加速度進(jìn)行檢測。而且檢測時普遍采用加速度計。在安全氣囊中使用的加速度計通常應(yīng)具備以下性能：

◇應(yīng)能將汽車碰撞時產(chǎn)生的加速度轉(zhuǎn)換成與其成比例的電信號(例如電流、電壓等)，且靈敏度要高：

◇對感應(yīng)到的電信號應(yīng)有一定的放大和頻率選擇能力：

◇應(yīng)具有自檢功能：

◇應(yīng)有良好的溫度穩(wěn)定性，而且可拄性要高，結(jié)構(gòu)堅同，尺寸小。便于安裝；

◇為了降低安全氣囊的成本，加速度計的價格應(yīng)盡可能低。

2 加速度計芯片的選取

可用來作為加速度計的器件有多種類型。近年來。由于電子技術(shù)、集成工藝的快速發(fā)展，微機(jī)械硅壓阻加速度計和硅電容加速度計的性能日臻完善，價格也降低到了可接受的水平。根據(jù)安全氣囊使用的加速度所應(yīng)具有的性能，本文選擇了飛思卡爾公司的硅電容微機(jī)械加速度計MMA2204D。這是一種具有集成信號放大、信號處理、低通濾波和補(bǔ)償?shù)墓桦娙菁铀俣扔?。該器件的零加速度偏置、滿量程范圍和濾波特性均由制造單位調(diào)定，不需要外接無源元件。圖l所示是其內(nèi)部簡化結(jié)構(gòu)功能框圖。

3 MMA2204D的主要功能

飛思卡爾公司的MMA2204D加速計是一種表面微機(jī)械化的集成電路加速計。該芯片含有一個表面微機(jī)械化的電容測量單元(g—cell)和一個CMOS單調(diào)節(jié)應(yīng)用型專用集成電路，其中g(shù)-cell是一種半導(dǎo)體機(jī)械結(jié)構(gòu)。MMA2204D加速計內(nèi)部有一個多晶體硅慣性塊。它懸掛在兩塊固定的多晶體極之間，加速度的作用是使該慣性塊移動，從而使電容發(fā)生變化，然后再把電容轉(zhuǎn)化成電壓輸出。為了避免機(jī)械沖擊，該加速計還裝有阻尼和超量程制動機(jī)構(gòu)。此外 MMA2204D還具有濾波、自檢和狀態(tài)輸出功能。

3.1 濾波置

MMA2204D汽車安全氣囊加速計內(nèi)含一個四極開關(guān)電容濾波器，使用Bessel濾波器是因為它有一個時間延續(xù)響應(yīng)功能。因此可保存一個脈沖狀的積分。因為該濾波器采用的是開關(guān)電容技術(shù)，故設(shè)置下限截止頻率不需要額外的無緣元件(電阻和電容)。

3.2 自檢

MMA2204D 中的傳感器可通過自檢特性來檢驗加速計在安裝完成以后任何時間的機(jī)械和電氣性能的完整性，這種特性對于自動安全氣囊系統(tǒng)來講是非常關(guān)鍵的。對于汽車來講，其系統(tǒng)的完整性必須確保。MMA2204D在g-celI沖用第四塊板來作為自檢板，并在s出est管腳高電平有效，因而其產(chǎn)生的靜電力可導(dǎo)致中間板的偏移，加速計可控制ASIC來測量這個偏差并產(chǎn)生一個相對比例的輸出電壓。這個過程可確保加速計的機(jī)械和電子零件的功能。

3.3 狀態(tài)

MMA2204D加速計含有故障檢測和故障鎖存器，其狀態(tài)管腳可以輸出來自于故障鎖存器和自檢器的狀態(tài)信號。每當(dāng)下列情況中有一個或多個發(fā)生時，其狀態(tài)管腳將輸出高電平：

(1)供電電壓低于低電壓檢測的電壓閾值；

(2)時鐘頻率低于時鐘檢測器的最低頻率；

(3)EPROM的奇偶校驗位為奇數(shù)。

4 MMA2201的主要性能參數(shù)和應(yīng)用電路

MMA2204D的主要性能參數(shù)如表1所列。基于MMA2204D汽車安全氣囊系統(tǒng)的硬件設(shè)計電路如圖2所示。

5 結(jié)束語

基于MMA2204D的汽車安全氣囊電路設(shè)計簡單，測量范圍大，靈敏度高，受溫度和頻率影響小，此外，MMA2204D芯片還自帶自檢電路，而且價格適中，完全可以滿足安全氣囊加速計的設(shè)計要求。