Melexis致力于設(shè)計、開發(fā)、制造創(chuàng)新型微電子解決方案，擁有先進的混合信號半導體傳感器和執(zhí)行器元件，能夠應(yīng)對新一代產(chǎn)品及系統(tǒng)在集成感應(yīng)、驅(qū)動和通信元件時遇到的種種挑戰(zhàn)。

2022年12月9日，在由蓋世汽車主辦的2022第三屆混動技術(shù)發(fā)展論壇中，邁來芯中國區(qū)市場經(jīng)理茍曦介紹的Melexis無PCB壓力傳感器系列芯片，在全生命周期內(nèi)可始終保持+/-0.5%FS（滿量程）的精度，且由于采用無 PCB 封裝，測量精度不受傳感器芯片集成的影響。

茍曦透露，歐洲第七階段排放標準（Euro-7）的壓力下，Melexis無PCB壓力傳感器系列芯片已經(jīng)獲得歐洲企業(yè)的多個定點，該系列芯片中的MLX90823和MLX90825將于2023年第一季度開始量產(chǎn)。

茍曦 | 邁來芯中國區(qū)市場經(jīng)理

以下為演講內(nèi)容整理：   

關(guān)于邁來芯

邁來芯創(chuàng)立于1989年，是一家總部位于歐洲比利時的半導體公司，目前全球有1700多名員工，在歐洲、亞洲和美洲共有18個辦公地點。

2021年，邁來芯售出超過17億顆芯片，其中亞太地區(qū)對于銷售額的貢獻比例達到55%，因此公司非常重視亞太市場。邁來芯主要有Sense&Drive和Sense&Light兩大事業(yè)部，Sense&Drive有6條產(chǎn)品線，分別是磁位置傳感器、電感式位置傳感器、電流傳感器、霍爾開關(guān)鎖存器、嵌入式驅(qū)動芯片和智能風扇驅(qū)動芯片；Sense&Light有壓力傳感器、胎壓監(jiān)測傳感器、溫度傳感器、光學傳感器、信號處理芯片以及嵌入式氛圍燈驅(qū)動芯片。

汽車是邁來芯主要的業(yè)務(wù)市場，我們90%的銷售額都來自于車用市場。除了車用市場之外，在工業(yè)、消費、家電、醫(yī)療等行業(yè)也可以看到邁來芯芯片的身影。車用市場作為邁來芯最主要的市場，平均每輛新車會搭載18顆邁來芯的芯片，并將這些芯片用于動力總成系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和車身系統(tǒng)。

Melexis無PCB壓力傳感器及其應(yīng)用

今天我主要向大家介紹邁來芯的PCB-less壓力傳感器系列芯片，型號分別是MLX90822/823/824/825。

圖片來源：邁來芯

這款芯片主要面向內(nèi)燃機的應(yīng)用，那么它在內(nèi)燃機中可能會用于哪些系統(tǒng)，又是安裝在什么位置？圖中位置1和位置2示意的是進氣系統(tǒng)中的進氣歧管壓力傳感器，主要用于測量進氣歧管中的壓強，向ECU提供信息，以便ECU計算出最佳的燃油噴射量，達到最佳的控燃比，從而節(jié)約燃油，減少排放。

位置3是EGR再循環(huán)壓力傳感器，或二次空氣噴射壓力傳感器。通過測量EGR中的壓強，可用于控制EGR閥體的開度控制，減少氮氧化物的排放。而二次空氣噴射壓力傳感器可以加快催化轉(zhuǎn)化器的預熱，減少冷啟動的排放。

位置4所示意的是顆粒濾清器兩端的壓力傳感器。測量顆粒濾清器進氣口和排氣口的壓強差，可以輔助控制顆粒濾清器再生的時間，同時可以監(jiān)測系統(tǒng)是否有所泄露，也能減少PM10和PM2.5等顆粒物的排放。

位置5和位置6是燃油蒸汽壓力傳感器和碳罐壓力傳感器，主要用于回收燃油的蒸汽，減少燃油消耗，降低排放，同時可以監(jiān)測系統(tǒng)的泄露。

位置7是曲軸箱主動通風壓力傳感器，它可以再循環(huán)曲軸箱中的氣體，有助于延長發(fā)動機壽命，并能監(jiān)測系統(tǒng)是否有泄露，減少排放。

位置8所示的是制動系統(tǒng)中的真空助力壓力傳感器，傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)利用的是燃燒所產(chǎn)生的真空和大氣壓之間的壓強差來對制動產(chǎn)生助力。而當動力總成開始使用渦輪增壓或混動、電動時，內(nèi)燃機產(chǎn)生真空的來源就消失了，因此需要額外增加一個制動執(zhí)行器來產(chǎn)生真空，這個制動執(zhí)行器就要配置一個真空助力壓力傳感器來監(jiān)測當前的真空度。當真空不足時，就需要啟動助力執(zhí)行器來產(chǎn)生真空，以保證助力的功能有效性。

在1-8的所有壓力傳感器中，如果需要絕對壓力傳感器，比如位置1和位置2所示意的進氣歧管壓力傳感器通常為絕壓傳感器，就可以考慮邁來芯的MLX90822和MLX90824這兩款芯片，它們已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)。如果需要相對壓力傳感器，例如位置5所示意的燃油蒸汽壓力傳感器，就可以考慮MLX90823和MLX90825，這兩款芯片將在2023年的第一季度量產(chǎn)。

由于位置3和位置4是排放系統(tǒng)，而位置7緊靠發(fā)動機，因此這幾個位置的傳感器在新一代的發(fā)動機中可能會提出更高的工作溫度的要求。位置2、位置3和位置4的壓力傳感器測量的介質(zhì)中含有汽車尾氣，很有可能會向傳感器提出兼容惡劣介質(zhì)的要求。面向下一代內(nèi)燃機為實現(xiàn)更加精準的控制，可能對位置2、位置3的壓力傳感器提出在整個壽命期間都需要保持非常高精度的要求。由于位置8的傳感器用于制動系統(tǒng)，因此系統(tǒng)對傳感器提出了功能安全相關(guān)的要求。全新一代邁來芯PCB-less壓力傳感器芯片很好地響應(yīng)了上述要求。

圖片來源：邁來芯

除了前面提到的乘用車，在商用車中也可以使用壓力傳感器。商用車在未來幾年或幾十年或?qū)⑹嵌趸寂欧帕康闹匾獊碓?，商用車使?4V系統(tǒng)，邁來芯無需PCB壓力傳感器擁有正負40V的電壓能力，因此可以很好地應(yīng)用在24V系統(tǒng)中。

摩托車領(lǐng)域也需要通過節(jié)能減排來滿足摩托車國四的要求。邁來芯的MLX90822芯片的響應(yīng)時間非?？?，只需400微秒，能很好滿足摩托車的快速響應(yīng)的要求。除此之外，在割草機、油鋸、工程車輛和農(nóng)用車輛的內(nèi)燃機中也可以使用邁來芯壓力傳感器PCB-less系列芯片。總而言之，只要是需要內(nèi)燃機的地方都可以考慮這一系列芯片。

MLX9082x系列芯片優(yōu)勢

圖片來源：邁來芯

圖中左邊展示了芯片的組成，包括傳感壓強的敏感元器件、信號處理芯片，還包括外圍用于增強電磁兼容性的電感等被動元器件，它們組合在一起就形成了中間圖片所示的芯片。PCB-less系列芯片意味著不需要PCB，可以直接把芯片的引腳和客戶的引線框架焊接在一起，從而極大地簡化了客戶的生產(chǎn)流程。

我們以MLX90824芯片為例，圖中的引腳1-4包括了電源引腳、地引腳、輸出引腳和NTC溫度傳感器輸入引腳，這四個引腳需要與客戶的引線框架進行焊接。5-7引腳是非應(yīng)用引腳，直接懸空即可。

這一系列共有四款芯片，它們之間有何區(qū)別？

以偶數(shù)結(jié)尾的MLX90822和MLX90824是絕對壓力傳感器，以奇數(shù)結(jié)尾的MLX90823和MLX90825是相對壓力傳感器，絕對壓力傳感器和相對壓力傳感器都可以分別提供模擬電壓輸出或SENT協(xié)議的數(shù)字輸出。

這一系列芯片分別通過哪些特性或優(yōu)點來響應(yīng)新一代內(nèi)燃機對于壓力傳感器的要求呢？首先，基于MEMS的PCB-less壓力傳感器可以簡化整個生產(chǎn)流程。其次，它已經(jīng)過出廠校正，既可以直接使用出廠校正后的曲線，也允許客戶端進行調(diào)整。第三，在部分壓力傳感器的應(yīng)用中，我們可能會遇到汽車尾氣等酸性氣體，也可能會遇到鹵素，這些介質(zhì)和元素都具有非常強的腐蝕性，而邁來芯PCB-less壓力傳感器不僅在保護膠上做了一些考慮，且所有必須面向介質(zhì)的金屬都采用了金或鉑金等貴重金屬，因此整個壓力傳感器系列產(chǎn)品的耐腐蝕性能都非常優(yōu)越。

另外，新一代內(nèi)燃機對于精準控制的要求更高，這就要求傳感器提供非常精確的信號，這一精確信號的要求貫穿了傳感器的整個壽命期間。MLX90822、MLX90824在經(jīng)過3650小時，150℃高溫帶電實驗后，仍然能在主要溫區(qū)滿足+/-0.5%FS的精度，可以很好的滿足新一代內(nèi)燃機的要求。

在提供PCB-less的解決方案的同時，我們還會向客戶提供EMC測試結(jié)果的參考，客戶就能縮短研發(fā)周期，加快量產(chǎn)進度。

該系列芯片的過電壓和反電壓性能高達+/-40V，完全適用于柴油車的24V系統(tǒng)。對于12V的汽油機系統(tǒng)，也有助于減少由于電氣過載（EOS）所產(chǎn)生的質(zhì)量問題。

由于內(nèi)燃機的小型化、結(jié)構(gòu)緊湊，或采用了渦輪增壓技術(shù)，其工作溫度會比先前更高，因此會對在周邊工作的傳感器提出更高工作溫度的要求，這一系列芯片的工作溫度范圍覆蓋了-40-160℃。另外該系列芯片完全符合功能安全的研發(fā)流程，其中SENT輸出的MLX90824芯片可以很好地支持ASIL-B的系統(tǒng)集成，模擬輸出的MLX90822芯片可支持ASIL-A的系統(tǒng)集成。模擬輸出的MLX90822芯片響應(yīng)時間可達400微秒，可用于對響應(yīng)時間要求高的場景。SENT輸出的90824芯片可外接NTC溫度傳感器，能通過芯片對溫度傳感器信號進行處理后再輸出。

如前所述，該系列芯片經(jīng)過了出廠校正，以MLX90824芯片為例，該款芯片具有3種出廠默認的特性曲線，如下圖所示。

圖片來源：邁來芯

如果客戶需要的曲線正好與我們提供的相同，那么直接使用即可；如果出現(xiàn)差異化的需求，可以挑選其中與需求相近的默認曲線，通過再計算的方式改變傳感器中的部分校正參數(shù)就能得到所需目標曲線。對于單顆芯片而言，僅需幾秒就可以完成再校正的計算和寫入過程，極大提高了量產(chǎn)效率，節(jié)約了生產(chǎn)時間，控制了生產(chǎn)成本，同時也能滿足不同主機廠，或同一主機廠的不同平臺的多樣化需求。

如果默認曲線或再計算功能仍不能滿足需求，可以進行再校正，邁來芯也會提供相應(yīng)的硬件和軟件來幫助客戶進行相關(guān)工作。

圖片來源：邁來芯

這系列PCB-less的壓力傳感器，可以很好地幫助客戶優(yōu)化生產(chǎn)流程。以一個絕對壓力傳感器為例，客戶的生產(chǎn)可能會需要以下步驟。

第一步是點密封膠，第二步是芯片的取和放，即把芯片插入到密封膠當中，第三步是密封膠的固化，第四步是是把芯片的引腳和引線框架焊接在一起，第五步是三防膠的涂覆和固化，第六步是蓋模塊上蓋。簡單的六步就能基本完成絕對壓力傳感器的生產(chǎn)，可見確實有助于客戶產(chǎn)線布置的優(yōu)化。

圖片來源：邁來芯

左邊是絕對壓力傳感器MLX90822和MLX90824，右邊是相對壓力傳感器MLX90823和MLX90825，兩者外形非常相似，當然相對壓力傳感器上有兩個傳感壓力的孔位。實際上，這樣相似的外形能為客戶帶來許多好處。

無論是面向什么樣的應(yīng)用，生產(chǎn)什么樣的模塊，在內(nèi)部機器結(jié)構(gòu)設(shè)計上都是高度相似或高度一致的，因此客戶在內(nèi)部機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計上就可以采用相同的理念、相同的設(shè)計方式，甚至能讓絕對壓力傳感器和相對壓力傳感器共用產(chǎn)線。當不同種壓力傳感器的需求量出現(xiàn)波動時，產(chǎn)線將能更好地應(yīng)對。

絕對壓力傳感器MLX90822和MLX90824已在今年11月發(fā)布，另外兩款相對壓力傳感器MLX90823和MLX90825將會在2023年第一季度量產(chǎn)并發(fā)布。

歐洲第七階段排放標準（Euro-7）的壓力下，Melexis無PCB壓力傳感器系列芯片已經(jīng)獲得歐洲企業(yè)的多個定點。除了汽車以外，所有需要到內(nèi)燃機的地方都可以考慮邁來芯PCB-less壓力傳感器系列芯片。

（以上內(nèi)容來自邁來芯中國區(qū)市場經(jīng)理茍曦于2022年12月9日，由蓋世汽車主辦的2022第三屆混動技術(shù)發(fā)展論壇發(fā)表的《適用于內(nèi)燃機應(yīng)用的無PCB壓力傳感器》主題演講。）

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