MLX9080X的结构和工作原理简介

MLX9080×压力传感器的特点如下。

· 具有紧凑的单片(单模)解决方案。

· 总体误差范围小于1%。

· 可通过连接器进行编程。

· 偏置和灵敏度可调。

· 输出与施加的压力成正比。

· 可诊断电源线断裂和传感器损坏。

· 输出保护可防止两个电池端子短路。

1.MLX9080×简介

(1)原理图

如图7.12所示,MLX9080×在同一芯片上集成了压力传感器和相关的信号调理,其中电源电压VDD直接为压力传感器供电。

图7.12　MLX9080×原理图

MLX9080×由一个与数字核心和片上温度传感器相互作用的模拟信号链组成,以便在校准后提供统一的整体传感特性,并消除温度相关的参数漂移。MLX9080×的输出与施加的压力成正比,这个斜率可调节。MLX9080×芯片具有比例性,可通过1 mA电流源和吸收功能实现轨到轨输出。

(2)具体介绍

MLX9080×在同一芯片上集成了压力传感器和相关的信号调理功能。电源电压VDD直接为压力传感器供电。

压力传感元件由方形隔膜组成,方形隔膜通过在硅芯片背面蚀刻实现,由于膜的厚度很薄,上下两侧的压力差会造成薄膜产生形变。膜的内部应变增大,尤其是在膜的边界处,可将压阻元件植入薄膜中的这些位置,起到换能器的作用。

压阻元件将施加在硅膜上的压力引起的应变转换为自身电阻值的变化。四个压阻被放置在硅膜的四个边界处,组成了一个惠斯通电桥。

斩波仪表放大器将传感器的差分输出信号放大,该放大器的增益可以用3位数据调整。在输入级之后是3位可编程粗略偏移的电路,其后是一个差分到单端的转换电路,该级的参考电压由10位数模转换器(DAC)产生,并随温度线性变化,以执行零点偏移和失调补偿。使用数字乘法器计算此补偿量,而乘法器的输入温度信号是由内部温度传感器输出信号经过ADC(模数转换器)产生的。

斩波信号通过开关电容级进行信号解调。缓冲输出作为10位DAC 的参考量来执行量程和量程漂移补偿。DAC由数字电路控制。

最后,信号由放大器输出,从而获得较大的拉电流和灌电流。

可以使用3个温度点和每个温度的2点压力点校准传递函数,以在整个压力和温度范围内实现小于±1%的误差(输出误差参考输出范围)。PTC(通过连接器编程)协议用于执行校准。

传感器芯片的编程通过模拟连接(即电源、接地、信号输出)进行。校准不需要额外的引脚。保护输出电路可防止发生短路。

(3)封装信息

MLX9080×封装引脚图如图7.13所示。

图7.13　MLX9080×封装引脚图(www.xing528.com)

表7.5　引脚定义和描述

2.MLX9080×压力传感器的应用领域

(1)汽车应用。

发动机管理:MAP/TMAP、气压计。

燃油管理:燃油蒸汽、燃油分配、CNG/LPG。

制动系统:制动助力器。

油压:发动机、变速箱、过滤器控制、暖通空调系统。

(2)家电应用:洗衣机、洗碗机、锅炉、家用HVAC系统。

(3)医疗应用:呼吸器、血压监测。

3.绝对最大额定值

MLX9080×的绝对最大额定值如表7.6所示。

表7.6　绝对最大额定值

超过绝对最大额定值可能会造成永久性损坏,且长时间暴露在绝对最大额定条件下可能会影响器件的可靠性。

4.独特的功能

(1)极限诊断功能

传感器损坏诊断:当传感器膜破裂时,输出将被强制接地(或为非常低的电平)。

引线损坏诊断:当电源线断开时,输出将被强制接地(或为非常低电平),即使上拉电阻仍然与输出引脚连接。

当接地线断开时,即使下拉电阻仍然连接到输出引脚,输出将被强制为电源电压(或非常高的电平)。

(2)输出保护功能

防止输出端和电源或地发生短路,输出端可输出-0.5 V 至16 V 之间的电压(与电源电压无关)。

(3)存储器锁定功能

存储器由快速存储单元组成。当编程完所有校准参数后,可以锁定芯片,这样可以避免将不需要的数据写入存储单元。一旦芯片在正常应用中被锁定,我们无法快速读取存储单元的内容,并且无法解锁,除非使用MOW 引脚。可以通过在MOW 引脚上施加2.5 V 到5 V 之间的电源来完成,这样就可以回读存储器单元的内容并在必要时切换下一个单元。

(4)输出钳位电平功能

用户可以启用输出钳位电平功能,以确保在正常应用中输出不会发生故障。