3D霍爾效應位置傳感器又出新品，可實(shí)現雜散磁場(chǎng)補償

    不久前，TDK-Micronas推出了具有雜散磁場(chǎng)補償的 3D 霍爾效應位置傳感器，為此，電子產(chǎn)品世界等媒體采訪(fǎng)了應用部經(jīng)理陳興鵬先生。

1   應用領(lǐng)域

問(wèn)：這種新產(chǎn)品的應用領(lǐng)域是什么？

答：主要驅動(dòng)因素就是汽車(chē)的電動(dòng)化趨勢。汽車(chē)里有越來(lái)越多的電機和大電流電纜，它們都會(huì )產(chǎn)生雜散磁場(chǎng)。

    因此可以說(shuō)所有應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(chē)輛中的位置以及自然屏蔽效果等因素而定。

問(wèn)：在中國的目標客戶(hù)主要集中在哪些行業(yè)？

答：TDK的線(xiàn)性霍爾效應產(chǎn)品線(xiàn)已在中國具備強大的市場(chǎng)地位。我們的目標就是將3D霍爾效應設備領(lǐng)域的成功復制到中國的所有市場(chǎng)領(lǐng)域。

2  如何實(shí)現雜散磁場(chǎng)補償？

問(wèn)：霍爾傳感器的歷史很長(cháng)，我們還能有哪些創(chuàng )新？

答：我們仍在不斷改進(jìn)霍爾元件的性能（靈敏度、噪聲、功耗）和功能（三維采集、應力抗擾度），此次展示的HAL^? 39xy 系列產(chǎn)品的主要創(chuàng )新在于雜散場(chǎng)抗擾度（降低外部干擾磁場(chǎng)對被測位置/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(guò)智能算法進(jìn)行信息融合并檢測出干擾源，從而輸出不受外部磁場(chǎng)干擾的數據。

    這一切都有賴(lài)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)的獨特優(yōu)勢。

問(wèn)：這款新產(chǎn)品的獨特優(yōu)勢是什么？

答：非常靈活，能夠處理許多不同的應用場(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。根據所用磁體以及被測運動(dòng)（線(xiàn)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(guò)智能算法進(jìn)行信息融合并檢測出干擾源，從而輸出不受外部磁場(chǎng)干擾的數據。

問(wèn)：新品采用了哪些特有的技術(shù)？另外，雜散磁場(chǎng)會(huì )對大多數基于霍爾效應技術(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)品其主要創(chuàng )新在于雜散場(chǎng)抗擾度（降低外部干擾磁場(chǎng)對被測位置/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(guò)智能算法進(jìn)行信息融合并檢測出干擾源，從而輸出不受外部磁場(chǎng)干擾的數據。我們采用了獲得專(zhuān)利的IP。產(chǎn)品規格顯示雜散場(chǎng)剩余干擾只有< 0.1°。

    這一切都有賴(lài)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)的獨特優(yōu)勢。

    目前TDK也正在努力實(shí)現不受雜散場(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(shū)面文章《具有雜散磁場(chǎng)補償的 3D 霍爾效應位置傳感器》，以下是全文。

　 時(shí)下， 市場(chǎng)對磁場(chǎng)傳感器的要求日益攀高， 特別是對雜散磁場(chǎng)補償的要求， 這給磁傳感器的設計帶來(lái)了新的挑戰。 同時(shí)， 人們對自動(dòng)駕駛功能、 更高的功能安全要求以及對數字接口日益增長(cháng)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(wèn)世。 鑒于此， TDK 推出一種具有雜散磁場(chǎng)補償功能且采用靈活結構設計的獨特 3D 霍爾效應位置傳感器。

　磁場(chǎng)傳感器，尤其是霍爾效應傳感器，被廣泛應用于工業(yè)和汽車(chē)電子領(lǐng)域。其主要原因是，它們經(jīng)濟有效地集成了許多附加功能。近年來(lái)，除了霍爾效應開(kāi)關(guān)和一維傳感器外，越來(lái)越多的二維/三維傳感器被設計應用到先進(jìn)的汽車(chē)電子領(lǐng)域。這些傳感器必須滿(mǎn)足日益增長(cháng)的需求，

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

　圖 1：新型 Micronas HAL? 39xy 霍爾效應位置傳感器系列，具有多種帶主動(dòng)雜散磁場(chǎng)補償的測量模式

　3.1  雜散磁場(chǎng)日益增長(cháng)的挑戰

　雜散磁場(chǎng)的要求是一項重大挑戰，對于磁場(chǎng)傳感器來(lái)說(shuō)更是如此?；旌蟿?dòng)力車(chē) (HEV) 和純電動(dòng)車(chē) (BEV) 的電機和電力線(xiàn)帶有高電流，并能產(chǎn)生可以干預磁場(chǎng)傳感器的磁場(chǎng)。一個(gè)現代的霍爾效應傳感器必須能根據最新的 ISO 11452-8 標準和相關(guān)的 OEM 要求提供穩健的雜散磁場(chǎng)抗擾性。在過(guò)去，人們利用改變應用中磁體的磁場(chǎng)強度來(lái)平衡外界的干擾場(chǎng)。但出于成本的考慮，磁體結構設計越來(lái)越趨于小型化，這使得主動(dòng)雜散磁場(chǎng)補償對于磁場(chǎng)傳感器成為必須。

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

　新型的 Micronas HAL^? 39xy 位置傳感器系列成功達成了所有這些有挑戰性的目標?；魻杺鞲衅鞑粌H能精確測量磁場(chǎng)，而且對干擾磁場(chǎng)敏感度低。它們獨特的雜散磁場(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(zhuān)利的 3D 霍爾像素單元。高度靈活的傳感器陣列使得設計工程師能針對不同測量任務(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量模式

　? 具有雜散磁場(chǎng)補償的線(xiàn)性位置檢測。

　? 具有雜散磁場(chǎng)補償的旋轉 360°角度檢測。

　? 具有雜散磁場(chǎng)補償的旋轉 180°角度檢測。

　? 真 3D 磁場(chǎng)檢測( 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備的唯一解決方案，能為客戶(hù)帶來(lái)了明顯優(yōu)勢：他們只需一種設備就能滿(mǎn)足不同應用，而無(wú)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

　HAL 39xy 系列采用靈活架構，可支持不同配置方法。它具有功能強大的 DSP 和嵌入式微控制器，其中 DSP 主要負責快速信號處理(角度計算，補償等)，微控制器則負責功能安全相關(guān)任務(wù)的整體調度，接口配置和監控。開(kāi)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(hù)能實(shí)現多種新的應用，例如定制信號處理或支持新接口標準等。 HAL 39xy 的創(chuàng )新架構使客戶(hù)能更加輕松地應用快速成形技術(shù)開(kāi)發(fā)新方案，同時(shí)能快捷適應新接口的變化，如SENT 和 PSI5。

　圖 2：除了獲得專(zhuān)利的霍爾單元陣列， Micronas HAL? 39xy 霍爾效應位置傳感器系列還具有強大的DSP 和嵌入式微控制器，且兩者都具有可配置的固件

　3.5  廣泛適用于各種汽車(chē)和工業(yè)應用的獨特方案

　憑借新型 Micronas HAL 39x 系列，TDK 現能提供一款可滿(mǎn)足磁場(chǎng)位置傳感器的最新要求的獨特解決方案。這些傳感器廣泛適用于各種汽車(chē)和工業(yè)應用，包括：

　? 所有種類(lèi)的閥門(mén)和執行器(如冷卻閥門(mén)、 EGR、渦輪增壓執行器)；

　? 選擇器和變速器；

　? 踏板位置檢測；

　? 變速箱的位置檢測；

　? 轉向角檢測；

　? 底盤(pán)位置檢測。

　另外，TDK 將率先發(fā)布采用 SOCI8 封裝的 HAL 3900(SPI)、 HAL 3930(SENT/PWM)和 HAL3980(PSI5) 傳感器。工程設計樣品現在已經(jīng)可以開(kāi)始預定。未來(lái)還將提供更多封裝類(lèi)型和其它接口類(lèi)型。