不為人知的安全氣囊結(jié)構(gòu)技術(shù)

從1952年安全氣囊概念的提出到1980年真正將安全氣囊應(yīng)用在汽車上，在當時科技力量還不那么發(fā)達的時代，經(jīng)過了28年風(fēng)雨漫長的烘焙…

安全氣囊的應(yīng)用大大降低了事故的傷害程度，提高了汽車的被動安全性，到如今已成了汽車的標配，成了一臺汽車具備安全系數(shù)的最重要的標志。

這么一個重要的安全設(shè)備，而如今危險也總在不經(jīng)意間降臨，作為一個安全意思不斷提高的我們來說，都應(yīng)該要知道安全氣囊，知道其控制單元，知道解決方法…

安全氣囊控制單元：

一、集成電源供應(yīng)器

專為車載等安全應(yīng)用中的微控制器供電，可將輸入電池電壓轉(zhuǎn)換為 6V 的前置穩(wěn)壓器輸出

TPS65381-Q1 - 用于安全關(guān)鍵型應(yīng)用中的微處理器的多軌電源

可監(jiān)控所有穩(wěn)壓器輸出、電池電壓和內(nèi)部電源軌上的欠壓和過壓情況。將獨立于主帶隙基準之外的第二帶隙基準用于欠壓和過壓監(jiān)控，以避免主帶隙基準內(nèi)的任何漂移沒有被檢測到。此外，還可執(zhí)行穩(wěn)壓器電流限制和過熱保護…在車載安全系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用…

優(yōu)勢及特色：

1．可在檢測到任何系統(tǒng)故障時禁用安全路徑或外部功率級的使能輸出

2．使能驅(qū)動輸出，可在檢測到任何系統(tǒng)故障時禁用安全處理路徑或外部功率級

3．包含一個具有接地短路和電池短路保護功能的傳感器電源，能夠為電子控制單元 (ECU) 外部的傳感器供電

二、安全MCU

作為汽車級微控制器，承載著整個系統(tǒng)中心軸的地位

① TMS570LS0332 -16/32 位 RISC 閃存微處理器

一款高性能的汽車級微控制器系列的安全系統(tǒng)。安全架構(gòu)包括步調(diào)一致的雙CPU，CPU和內(nèi)存內(nèi)建自測試（BIST）邏輯，ECC雙閃存和數(shù)據(jù)SRAM，奇偶校驗，并帶外圍I / O回送功能，同時集成了ARM Cortex-R4 CPU，其提供了一個高效的1.66 DMIPS/ MHz，能夠運行多達80MHz，提供高達132 DMIPS的性能…

優(yōu)勢和特點：

1. 內(nèi)置自測試CPU和片上RAM、電壓和時鐘監(jiān)控
2. 具有384KB和256KB的內(nèi)置閃存（分別）和32 KB的數(shù)據(jù)RAM，帶有單比特糾錯和雙位錯誤檢測
3. 閃存是一個64KB的數(shù)據(jù)總線接口實現(xiàn)的非易失性，電可擦除和可編程存儲器，工作在3.3 V電源輸入（同一級別的I / O電源）的所有讀取，編程和擦除操作

② TMS470MF03107(中文資料) - 16/32 位 RISC 閃存微處理器

汽車級16/32位精簡指令集計算機(RISC)微控制器系列。利用高效率的 Cortex?–M3 16/32位RISC中央處理單元(CPU)提供了高性能，由此實現(xiàn)了很高的指令吞吐量并保持了更加出色的代碼效率…

三、爆管驅(qū)動器

由MCU通過SPI控制爆管驅(qū)動器（2通道、4通道、8通道）

• 2通道爆管驅(qū)動器

TPIC71002-Q1(中文資料) - 汽車類兩通道爆管驅(qū)動器

一款適用于汽車應(yīng)用氣囊部署的雙通道爆管驅(qū)動器。 每個通道包括高側(cè)與低側(cè)開關(guān)，所提供的獨立控制邏輯可防止不慎部署。 高側(cè)與低側(cè)開關(guān)都支持內(nèi)部電流限制與過溫保護，為了避免能耗過大，每通道最大工作 ON 時間由可編程點火定時器限定。 此外，還可使用電流限制寄存器在部署時通過開關(guān)對最大電流進行編程…在氣囊爆管驅(qū)動器中絕對應(yīng)用…

優(yōu)勢和特點：

1. 兩個邏輯輸入可為啟用／禁用部署提供獨立安全邏輯、兩個獨立熱保護高側(cè)驅(qū)動器，可向每個爆管負載源出部署或診斷電流級
2. 每個部署環(huán)路采用寄存器設(shè)置單個點火電流定時器限制、點火電流定時器可監(jiān)控每個部署環(huán)路部署時間的點火電流
3. 外部引腳連接至微處理器 ADC 電源時，可實現(xiàn)比例爆管電阻測量

• 4通道爆管驅(qū)動器

一款適用于汽車應(yīng)用氣囊部署的 4 通道爆管驅(qū)動器，其IC寄存器可用于4通道配置、控制與狀態(tài)監(jiān)控。為了避免不慎部署，高低側(cè)開關(guān)只有在采用適當配置排序、且部署控制器邏輯的多個輸入達到標準水平時才可打開。該寄存器采用串行通信接口編程。

優(yōu)勢和特點：

1. 為了避免過高功耗，每通道最大接通時間由可編程點火定時器限定
2. 延長部署時間會激活過溫保護電路并終止部署。 如果在部署時出現(xiàn)短路至接地的情況，這將啟動熱關(guān)閉保護機制來保護器件
3. 爆管引腳使用外部鉗位器件，對于部署過程中動態(tài)短路接地造成的基板插入效應(yīng)無需保護部署 ASIC

一款適用于汽車用氣囊部署的8通道爆管驅(qū)動器。該器件的診斷功能可監(jiān)控部署引腳電壓，這使得高側(cè)開關(guān)測試、低側(cè)開關(guān)測試、爆管電阻測量、爆管電池或接地漏電測量或者任何爆管通道的漏電測量，延長部署時間會激活過溫保護電路并終止部署…

優(yōu)勢和特點：

1. 8個獨立的熱保護高側(cè)驅(qū)動器，可為每個爆管負載提供部署或診斷其電流水平
2. 8個獨立的雪崩電壓及熱保護低側(cè)驅(qū)動器，可從每個爆管負載吸收部署或診斷其電流水平
3. 爆管引腳使用的減震裝置并不需要保護ASIC不受由于動態(tài)短路或者接地而產(chǎn)生的基板插入效應(yīng)所對其部署所帶來的影響

四、CAN收發(fā)器

SN65HVDA540-Q1-具有 I/O 電平轉(zhuǎn)換和電源優(yōu)化的汽車類 5V CAN 收發(fā)器

該器件設(shè)計和合格的汽車應(yīng)用，并達到或超過了ISO11898高速CAN，提供了CAN收發(fā)器功能：差動發(fā)送能力，總線和差動接收能力，數(shù)據(jù)速率高達每秒1 Mbps。同時包含了許多保護功能，提供設(shè)備和CAN網(wǎng)絡(luò)的豐富性…

優(yōu)勢及特色：

1．ESD保護高達±12千伏（人體模型）的總線引腳

2. 高電磁兼容性（EMC）保護、欠壓保護VIO和VCC 及BUS故障保護-27 V ~40 V

3. TXD顯性狀態(tài)超時、RXD喚醒請求上鎖CAN總線鎖住，當無動力高總線輸入阻抗

五、撞擊傳感器

碰撞傳感器是檢測發(fā)生碰撞時汽車的減速度或慣性力，并將信號送到MCU，目前市場上盛行的碰撞傳感器主要有以下幾種：

• 滾球式碰撞傳感器，小日本的尼桑、馬自達多采用這種傳感器
• 滾軸式碰撞傳感器，鬼子的豐田、本田、三菱多采用這種傳感器
• 水銀開關(guān)式碰撞傳感器
• 電阻應(yīng)變計式碰撞傳感器
• 壓電效應(yīng)式碰撞傳感器

隨著科技的發(fā)展和人們對汽車安全重視程度的提高，汽車安全技術(shù)中的安全氣囊技術(shù)也發(fā)展得很快，智能化、多安全氣囊是今后整體安全氣囊系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢。

新的技術(shù)可以更好地識別乘客類型，采取不同的保護措施。系統(tǒng)采用重量、紅外、超聲波等傳感器來判斷乘客與儀表板遠近、重量、身高等因素，進而在碰撞時判斷是否點爆氣囊、采用1級點火還是多級點火、點爆力有多大，并與安全帶形成總體控制。通過傳感器，氣囊系統(tǒng)還可以判斷出車輛當前經(jīng)歷的碰撞形式，是正面碰撞還是角度碰撞，側(cè)面碰撞還是整車的翻滾運動，以便驅(qū)動車身不同位置的氣囊，形成對乘客的最佳保護…