3D霍爾效應(yīng)位置傳感器又出新品，可實(shí)現(xiàn)雜散磁場(chǎng)補(bǔ)償

作者：迎九時(shí)間：2019-04-12 來源：電子產(chǎn)品世界

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不久前，TDK-Micronas推出了具有雜散磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)?3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器，為此，電子產(chǎn)品世界等媒體采訪了應(yīng)用部經(jīng)理陳興鵬先生。

本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/201904/399465.htm

1 應(yīng)用領(lǐng)域

問：這種新產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域是什么？

答：主要驅(qū)動(dòng)因素就是汽車的電動(dòng)化趨勢(shì)。汽車?yán)镉性絹碓蕉嗟碾姍C(jī)和大電流電纜，它們都會(huì)產(chǎn)生雜散磁場(chǎng)。

因此可以說所有應(yīng)用都需要或多或少的雜散場(chǎng)抗擾度，具體需求則要視精度要求、在車輛中的位置以及自然屏蔽效果等因素而定。

問：在中國的目標(biāo)客戶主要集中在哪些行業(yè)？

答：TDK的線性霍爾效應(yīng)產(chǎn)品線已在中國具備強(qiáng)大的市場(chǎng)地位。我們的目標(biāo)就是將3D霍爾效應(yīng)設(shè)備領(lǐng)域的成功復(fù)制到中國的所有市場(chǎng)領(lǐng)域。

2 如何實(shí)現(xiàn)雜散磁場(chǎng)補(bǔ)償？

問：霍爾傳感器的歷史很長，我們還能有哪些創(chuàng)新？

答：我們?nèi)栽诓粩喔倪M(jìn)霍爾元件的性能（靈敏度、噪聲、功耗）和功能（三維采集、應(yīng)力抗擾度），此次展示的HAL^? 39xy 系列產(chǎn)品的主要?jiǎng)?chuàng)新在于雜散場(chǎng)抗擾度（降低外部干擾磁場(chǎng)對(duì)被測(cè)位置/角度相關(guān)磁場(chǎng)的影響）。

其原理就是使用多個(gè)霍爾元件，通過智能算法進(jìn)行信息融合并檢測(cè)出干擾源，從而輸出不受外部磁場(chǎng)干擾的數(shù)據(jù)。

這一切都有賴于直接將霍爾元件集成到CMOS技術(shù)中，即能夠輕松地將多個(gè)霍爾元件集成到一個(gè)硅片上。這是該技術(shù)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

問：這款新產(chǎn)品的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)是什么？

答：非常靈活，能夠處理許多不同的應(yīng)用場(chǎng)景和配置。

我們目前在一個(gè)硅片上共使用了10個(gè)霍爾元件。根據(jù)所用磁體以及被測(cè)運(yùn)動(dòng)（線性行程、角度、軸上、偏軸）的不同，DSP會(huì)采用不同的霍爾元件組合，通過智能算法進(jìn)行信息融合并檢測(cè)出干擾源，從而輸出不受外部磁場(chǎng)干擾的數(shù)據(jù)。

問：新品采用了哪些特有的技術(shù)？另外，雜散磁場(chǎng)會(huì)對(duì)大多數(shù)基于霍爾效應(yīng)技術(shù)的位置傳感器產(chǎn)生影響，所以是否會(huì)考慮其他技術(shù)（諸如TMR）？

答：此次展示的HAL39系列產(chǎn)品其主要?jiǎng)?chuàng)新在于雜散場(chǎng)抗擾度（降低外部干擾磁場(chǎng)對(duì)被測(cè)位置/角度相關(guān)磁場(chǎng)的影響）。

其原理就是使用多個(gè)霍爾元件，通過智能算法進(jìn)行信息融合并檢測(cè)出干擾源，從而輸出不受外部磁場(chǎng)干擾的數(shù)據(jù)。我們采用了獲得專利的IP。產(chǎn)品規(guī)格顯示雜散場(chǎng)剩余干擾只有< 0.1°。

目前TDK也正在努力實(shí)現(xiàn)不受雜散場(chǎng)干擾的TMR（隧道磁阻）解決方案。

3 官方介紹

陳興鵬經(jīng)理還提供了書面文章《具有雜散磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)?3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器》，以下是全文。

　時(shí)下，市場(chǎng)對(duì)磁場(chǎng)傳感器的要求日益攀高，特別是對(duì)雜散磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)囊螅?這給磁傳感器的設(shè)計(jì)帶來了新的挑戰(zhàn)。同時(shí)，人們對(duì)自動(dòng)駕駛功能、更高的功能安全要求以及對(duì)數(shù)字接口日益增長的需求呼喚一種具有更多功能和更高靈活性的新型傳感器問世。鑒于此， TDK 推出一種具有雜散磁場(chǎng)補(bǔ)償功能且采用靈活結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的獨(dú)特 3D 霍爾效應(yīng)位置傳感器。

　磁場(chǎng)傳感器，尤其是霍爾效應(yīng)傳感器，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)和汽車電子領(lǐng)域。其主要原因是，它們經(jīng)濟(jì)有效地集成了許多附加功能。近年來，除了霍爾效應(yīng)開關(guān)和一維傳感器外，越來越多的二維/三維傳感器被設(shè)計(jì)應(yīng)用到先進(jìn)的汽車電子領(lǐng)域。這些傳感器必須滿足日益增長的需求，

　例如， ISO 26262 中關(guān)于自動(dòng)駕駛應(yīng)用的更高安全要求。除此之外，現(xiàn)代汽車具有越來越多的高精度控制的執(zhí)行器，它們必須提供數(shù)字接口(如 SENT、 SPI 和 PSI5)、低功率模式和 3D能力。

　圖 1：新型 Micronas HAL? 39xy 霍爾效應(yīng)位置傳感器系列，具有多種帶主動(dòng)雜散磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)臏y(cè)量模式

　3.1 雜散磁場(chǎng)日益增長的挑戰(zhàn)

　雜散磁場(chǎng)的要求是一項(xiàng)重大挑戰(zhàn)，對(duì)于磁場(chǎng)傳感器來說更是如此?；旌蟿?dòng)力車 (HEV) 和純電動(dòng)車 (BEV) 的電機(jī)和電力線帶有高電流，并能產(chǎn)生可以干預(yù)磁場(chǎng)傳感器的磁場(chǎng)。一個(gè)現(xiàn)代的霍爾效應(yīng)傳感器必須能根據(jù)最新的 ISO 11452-8 標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)的 OEM 要求提供穩(wěn)健的雜散磁場(chǎng)抗擾性。在過去，人們利用改變應(yīng)用中磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度來平衡外界的干擾場(chǎng)。但出于成本的考慮，磁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)越來越趨于小型化，這使得主動(dòng)雜散磁場(chǎng)補(bǔ)償對(duì)于磁場(chǎng)傳感器成為必須。

　3.2 HAL^? 39xy 位置傳感器系列，獨(dú)特的雜散磁場(chǎng)概念

　新型的 Micronas HAL^? 39xy 位置傳感器系列成功達(dá)成了所有這些有挑戰(zhàn)性的目標(biāo)。霍爾傳感器不僅能精確測(cè)量磁場(chǎng)，而且對(duì)干擾磁場(chǎng)敏感度低。它們獨(dú)特的雜散磁場(chǎng)概念基于垂直和水平霍爾板陣列。傳感器的核心是獲得專利的 3D 霍爾像素單元。高度靈活的傳感器陣列使得設(shè)計(jì)工程師能針對(duì)不同測(cè)量任務(wù)選擇最佳的雜散磁場(chǎng)概念。

　3.3 HAL 39xy 系列具有四種不同的測(cè)量模式

　? 具有雜散磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)木€性位置檢測(cè)。

　? 具有雜散磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)男D(zhuǎn) 360°角度檢測(cè)。

　? 具有雜散磁場(chǎng)補(bǔ)償?shù)男D(zhuǎn) 180°角度檢測(cè)。

　? 真 3D 磁場(chǎng)檢測(cè)( Bx、 By 和 Bz)。

　每種模式均采用不同霍爾板組合，以確保每種模式都能發(fā)揮最佳性能。 HAL39xy 是市場(chǎng)上集成四種模式于單一設(shè)備的唯一解決方案，能為客戶帶來了明顯優(yōu)勢(shì)：他們只需一種設(shè)備就能滿足不同應(yīng)用，而無需采用多種不同的硬件版本。

　3.4 可定制且快速成形的靈活架構(gòu)

　HAL 39xy 系列采用靈活架構(gòu)，可支持不同配置方法。它具有功能強(qiáng)大的 DSP 和嵌入式微控制器，其中 DSP 主要負(fù)責(zé)快速信號(hào)處理(角度計(jì)算，補(bǔ)償?shù)?，微控制器則負(fù)責(zé)功能安全相關(guān)任務(wù)的整體調(diào)度，接口配置和監(jiān)控。開發(fā)定制固件可供兩個(gè)模塊使用。配合靈活的霍爾前端，這使得客戶能實(shí)現(xiàn)多種新的應(yīng)用，例如定制信號(hào)處理或支持新接口標(biāo)準(zhǔn)等。 HAL 39xy 的創(chuàng)新架構(gòu)使客戶能更加輕松地應(yīng)用快速成形技術(shù)開發(fā)新方案，同時(shí)能快捷適應(yīng)新接口的變化，如SENT 和 PSI5。