敏芯面向汽车碳罐压力传感器市场的MEMS压力芯片组模块

敏芯面向汽车碳罐压力传感器市场的MEMS压力芯片组模块

　　1. 引言

　　EVAP: Evaporative-emissions Control System，即燃油蒸发控制系统，是为了避免发动机停止运转后燃油蒸汽逸入大气而被引入的，从1995年起，我国规定所有新出厂的汽车必须具备此系统。而欧洲、美国、日本等发达国家早在几十年前已经制定了相关的强制标准。EVAP系统构成如下图：

　　有资料表明，一般汽油车在良好状况下运行一天排放出约560余克污染物(HC, CO, NOx，少量SO2和铅化物)。其中60%来自尾气，20%来自油箱，20%来自曲轴箱。因此对来自油箱的燃油蒸汽泄漏的控制对于减少排放量具有重要意义。

　　EVAP系统中的核心部件是碳罐(Canister), 类似人体内的“胆囊”：存储多余的燃油蒸汽，在适当的时候释放(Purge)，通过进气管进入发动机燃烧掉。碳罐的外观如下图，其安装位置通常位于油箱后方的油路中。

　　通常意义上的碳罐，准确说是“碳罐总成”，不仅包括了碳罐本身，还集成了保压阀、脱附控制阀以及一款重要的压力传感器：油箱蒸汽压力传感器(FTP, Fuel Tank Pressure Sensor)，有时也俗称“碳罐压力传感器”，如下图：

　　碳罐压力传感器属于差压传感，是测量油箱内燃油蒸汽与大气压的差值，以控制保压阀进行双向保压。当差值大于正向阈值时或低于负向阈值时，传感器向ECU发出信号，以控制保压阀门的开启。

　　碳罐压力传感器由于被测压力通常仅仅在几个kPa数量级，因此对内部压力传感芯片的灵敏度要求较高。另外，由于各国的排放标准差异，日本、美国等汽车标准中碳罐压力传感器的正向、负向阈值均有不同。此外，由于美日双通阀不能满足我国汽车供油系统通气性能的法规要求，由此产生了面向国产车的碳罐压力传感器的另一类标准。由于标准繁多，因此为了降低成本，市场亟待一种能够灵活标定，简单易行的通用MEMS压力传感模块平台，以适应所有的终端产品要求。

　　2. 新型MEMS压力传感模块MSP06

　　MSP06系列微型硅压力传感模块，是中国苏州敏芯微电子技术有限公司(MEMSensing Microsystems Co., Ltd.)研发生产、具有自主知识产权、基于MEMS技术的新一代智能压力传感产品。它可以提供精确的、与外界感测压力线性相关的电压输出。

　　产品外观 产品内部结构

　　借助于敏芯微电子特有的 “背进气”式(Back Surface Porthole，简称BSP)的MEMS压力传感芯片，从原理上消除了其它类似产品可能会出现的由于受到介质接触而引起的短路等失效模式，产品的高可靠性得到了保证，完全适用于诸如燃油蒸汽管路等具有挑战性、条件相对比较恶劣的应用场合。

　　同时，产品的高精度是依靠了内部集成的一颗专用电路芯片(ASIC)，其原理框图如下所示：

　　在出厂前，每颗MSP06系列微型硅压力传感模块已经在内部完成了非线性及温度补偿，同时根据客户需求，可提供数字或是模拟两种输出方式为用户提供了灵活的使用方式，使用户可以方便地设计与添加后续的A/D采样电路或是更为复杂的控制算法。

　　MSP06系列具备敏芯特有的OCLGA一次封装技术，为上游的后装碳罐压力传感器制造商用户提供了灵活的封装方式，使其可以方便地设计与添加后续的电路板以及二次封装。

　　3. 应用方案

　　敏芯微电子基于MSP06系列压力传感模块的特点，针对汽车碳罐压力传感器，提出了一套技术可行、成本低廉、性能优越的方案，如下图所示。

　　4. MSP06系列微型硅压力传感模块的产品特点和主要技术参数：

　　产品特点：

　　.测量范围：≈-6-+6 kPa，可根据用户需求定制

　　.宽温度补偿范围：-40C～+90C

　　.集成一体的温度与非线性校准，免去了上游客户后期繁琐的标定工作;

　　.测量精度高，响应快，便于ECU进行精确控制;

　　.具有自主知识产权的MEMS芯片设计;

　　.标准OEM元件，低成本，体积小，便于表面贴装和大规模生产;

　　应用领域：

　　.汽车碳罐压力传感器后装市场;

　　.其他微型差压汽车用压力传感器后装市场;

　　技术指标：

　　.外形尺寸：7X5X1.8 mm3，双孔进气(燃油蒸汽从背部进入);

　　.测量压力范围：(多种指标以适应不同国家地区的相关标准)

　　?.测量精度：全温区+/- 5%

　　?.输出方式：模拟，0-5V可调

　　  .供电电压：5–5.5V

　　?.电流：≈10mA

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