TPMS(Tire Pressure Monitoring System)是轮胎压力监测系统的简称，主要用于汽车行驶时自动实时监测轮胎压力，并对轮胎漏气和压力低进行报警，确保行车安全。它是对驾乘人员生命安全的预警系统。在欧美等发达国家，由于TPMS已经成为汽车的标准产品，TPMS的产品品种和生产产量都在快速增长，TPMS使用的MEMS芯片和IC芯片技术也在快速发展，因此TPMS的最终产品技术也在快速发展。TPMS的胎压监测模块由五部分组成：(1)智能传感器SoC具有压力、温度、加速度、电压检测和后期信号处理的ASIC芯片组合；(2)4-8位单片机；(3)射频发射芯片；(4)锂亚电池；(5)天线。见图1，图2是成品的实物图。外壳采用高强度ABS塑料。所有设备和材料应满足汽车级使用温度范围-40至125。
图tpms发射器由五个部分组成。
图2 TPMS轮胎压力监测模块成品物理图
智能传感器是压力传感器，集成硅微机械加工(MEMS)技术的加速度传感器芯片，包括温度传感器、电池电压检测、内部时钟和模数转换器(ADC)、采样/保持(S/H)、SPI口、传感器数据校准、数据管理、ID码等功能的数字信号处理ASIC芯片。它具有屏蔽编程能力，即可以通过客户特定的软件进行配置。它由集成电路技术封装的几个MEMS传感器芯片和ASIC电路组成(图3)。封装上方有一个压力/温度入口孔(图4)，直接将压力引入压力传感器的应力膜(图5)，这个孔也直接将环境温度引入半导体温度传感器。
MEMS硅压阻压力传感器采用周边固定的圆形应力硅膜，利用MEMS技术在其表面最大应力处直接雕刻四个高精度半导体应变片，形成惠斯顿测量电桥。作为一种机电转换测量电路，压力物理量直接转换为电量，其测量精度可达0.01-0.03%FS。硅压阻压力传感器的结构如图5所示。上下两层是玻璃，中间是硅。应力硅膜的顶部有一个真空腔，这使它成为一个典型的绝对压力传感器。
为了便于识别TPMS接收器，每个压力传感器都有一个唯一的32位ID码，可以产生4亿个唯一的数字。
图3压力、加速度和ASIC/MCU组合封装在一个封装中。
图4压力/温度引入孔
图5硅压阻压力传感器的结构
图6加速度传感器平面结构图
图7加速度传感器截面结构图
同样，加速度传感器也采用MEMS技术。图6是MEMS加速度传感器的平面结构图，图7是加速度传感器的截面结构图。图中间是一个硅岛质量块，采用MEMS技术制作，可以随着运动力自由上下摆动。一块应变片刻在与周围固定硅相连的硅梁上，与刻在固定硅上的另外三块应变片一起构成惠斯顿测量桥。只要质量随加速力摆动，惠斯顿测量电桥的平衡就会被破坏，惠斯顿测量电桥就会输出一个与力成线性关系的可变电压V。
压力传感器、加速度传感器和ASIC/MCU是三个独立的裸芯片，通过芯片集成商集成到一个封装单元中，如图8，美国GE公司的NPX2。在图9中，去除封装材料后可以清楚地看到三个裸芯片，并且三个芯片之间的连接和匹配也已经完成。
图8美国GE公司NPX2
图9是显示移除包装材料的示意图。
加速度传感器可以使发射模块具有自动唤醒功能。SP12/30和NPX2系列智能传感器都包含加速度传感器。加速度传感器利用其质量对运动的敏感性，实现汽车瞬间启动，进入系统自检，自动唤醒。
自动智能确定检测时间段，用软件设定安全期、敏感期、危险期，逐步缩短巡视检测周期，提高预警能力，省电。可以用加速度传感器的MCU软件来完成唤醒功能设置，不需要其他芯片，避免增加成本。
图10 SP30集成P2SC和PHILPS
图11 NPX2使用PHILPS整合P2SC。
智能传感器模块还集成了ASIC/MCU。NPX2和SP30都是使用PHPS P2SC传感器信号调理的ASIC芯片(图10、图11)。在NPX2的电气原理图中可以清楚地看到这个单元。它包括用于算术处理控制的8位RISC单片机、用于安装系统固化程序的4k空间或闪存、用于存储客户应用程序的4K EROM、用于存储传感器校准参数和用户定义数据的128字节EEPROM、RAM、时序调制器、中断控制器、RC振荡器，以及用于放大传感器信号的低噪声放大器LNA、将传感器信号转换为数字信号的ADC、与外部通信的I/O端口、电源管理和看门狗、间歇定时器和1-3维LF接口。
图12 tpms传感器模块技术发展趋势
TPMS传感器模块技术的发展趋势是发射机模块向高集成度、简单化和无线无源化方向发展(图12)。随着TPMS产品市场对IC高集成度、高可靠性的需求，出现了英飞凌SP12/SP30、GE NPX等智能传感器模块，将需要测试各种物理量的传感器与MCU结合起来。在未来几年内，将会出现包括射频发射器芯片在内的三合一模块和使用运动机械能为自身供电的四合一模块。届时，胎压监测发射器将只由一个模块和一个天线组成，客户的二次设计将变得非常重要。
