探索英飛凌TLE4960x磁開關(guān)：功能、特性與應(yīng)用詳解

作為一名資深電子工程師，在硬件設(shè)計(jì)開發(fā)的道路上，不斷探索和使用先進(jìn)的電子元件是提升設(shè)計(jì)水平的關(guān)鍵。今天，我們就來深入探討英飛凌的TLE4960x磁開關(guān)系列產(chǎn)品。它屬于XENSIV?磁開關(guān)家族，具有擴(kuò)展診斷功能，為電子工程師在設(shè)計(jì)中提供了更多的選擇和保障。

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一、產(chǎn)品概述

TLE4960x磁開關(guān)是英飛凌推出的一系列高性能磁傳感器，主要用于測量垂直于PCB方向（Z方向）的磁場。該傳感器具有開漏輸出，可提供速度信息，并且根據(jù)ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)，內(nèi)置診斷功能，能夠支持高達(dá)ASIL B級的功能安全應(yīng)用。產(chǎn)品經(jīng)過AEC - Q100 Grade 0認(rèn)證，適用于汽車應(yīng)用。

產(chǎn)品型號與訂購信息

二、產(chǎn)品特性

安全合規(guī)

• ASIL B合規(guī)：該設(shè)備符合ASIL B標(biāo)準(zhǔn)，滿足汽車安全完整性等級要求，為汽車電子系統(tǒng)提供了更高的安全性。
• ISO 26262安全元素：作為ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)下的安全元素，可用于滿足高達(dá)ASIL B級的安全要求，確保在安全關(guān)鍵應(yīng)用中的可靠性。

磁傳感特性

• 水平霍爾元件：采用水平霍爾元件進(jìn)行磁傳感，能夠在PCB上實(shí)現(xiàn)正交傳感，提高了磁場檢測的準(zhǔn)確性。
• 高精度磁靈敏度：在不同溫度和使用壽命內(nèi)，都能保持較高的磁靈敏度，確保傳感器在各種環(huán)境條件下穩(wěn)定工作。

保護(hù)功能

• 內(nèi)置診斷與故障指示：具備內(nèi)置診斷功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測傳感器的工作狀態(tài)，并在出現(xiàn)故障時(shí)提供指示，方便工程師及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決問題。
• 過流保護(hù)：當(dāng)電路中出現(xiàn)過流情況時(shí)，傳感器能夠自動(dòng)保護(hù)，防止因過流損壞設(shè)備。
• 過溫保護(hù)：在溫度過高時(shí)，傳感器會(huì)觸發(fā)過溫保護(hù)機(jī)制，避免因高溫影響設(shè)備性能甚至損壞設(shè)備。
• 反向電池保護(hù)：可承受 - 18V的反向電壓，有效防止因電池反接對設(shè)備造成損壞。
• 負(fù)載突降能力：能夠承受高達(dá)42V的負(fù)載突降電壓，增強(qiáng)了設(shè)備在復(fù)雜電氣環(huán)境中的穩(wěn)定性。

其他特性

• 靜電放電（ESD）性能：具有±4kV的ESD性能，提高了設(shè)備的抗干擾能力，減少了因靜電放電對設(shè)備造成損壞的風(fēng)險(xiǎn)。
• 定義的上電狀態(tài)：在初始啟動(dòng)時(shí)，設(shè)備具有定義好的上電狀態(tài)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。
• 預(yù)穩(wěn)壓電源優(yōu)化：針對預(yù)穩(wěn)壓電源階段進(jìn)行了優(yōu)化，能夠更好地適應(yīng)不同的電源環(huán)境。

三、產(chǎn)品參數(shù)

絕對最大額定值

在使用TLE4960x時(shí)，需要注意其絕對最大額定值，超過這些值可能會(huì)對設(shè)備造成永久性損壞。例如，最大磁通量密度BMAX為 - 1000mT至1000mT，熱阻Rth_JL最大為100.0K/W等。

功能范圍

為確保設(shè)備正常運(yùn)行，需要在其功能范圍內(nèi)使用。例如，供電電壓VDD的工作范圍為3.0V至32.0V，輸出電壓Vo為 - 0.3V至32.0V，輸出電流Io最大為10.0mA，結(jié)溫TJ范圍為 - 40.0℃至170.0℃，磁信號輸入頻率fmag最大為10.0kHz。

磁特性

不同型號的TLE4960x具有不同的磁特性，包括工作點(diǎn)（BoP）、釋放點(diǎn)（BRP）、磁滯（BHYS）和磁偏移（BoFF）等參數(shù)。這些參數(shù)會(huì)隨著溫度的變化而有所不同，例如TLE49601 - 1M - S2在 - 40℃時(shí)，工作點(diǎn)BoP為0.7mT至3.8mT，釋放點(diǎn)BRP為 - 3.8mT至 - 0.7mT，磁滯BHYS為3.1mT至6.0mT。

四、產(chǎn)品功能

功能描述

TLE4960x通過開漏輸出Q來檢測磁信號，內(nèi)置NMOS輸出晶體管用于連續(xù)電流。從檢測到信號到輸出信號存在一定的信號延遲時(shí)間$t3kspceigf27$ ，當(dāng)磁場施加或移除時(shí)，傳感器會(huì)按照特定的開關(guān)過程進(jìn)行切換。磁閾值具有磁滯特性$B{HYS }=B{OP}-B{RP}$ ，在通電且磁場B處于磁滯范圍內(nèi)時(shí)，傳感器輸出默認(rèn)設(shè)置為上拉電壓電平$(V{Q})$ ，當(dāng)磁場首次越過$B{OP}$或$B_{RP}$時(shí)，內(nèi)部決策邏輯會(huì)設(shè)置為相應(yīng)的磁輸入值。

診斷功能

• 生命信號（Life tick）：生命信號用于指示傳感器的正常工作狀態(tài)。當(dāng)沒有移動(dòng)且北極存在時(shí)，信號輸出為高，生命信號先發(fā)送下降沿；當(dāng)沒有移動(dòng)且南極存在時(shí)，信號輸出為低，生命信號先發(fā)送上升沿。如果生命信號缺失，則表示出現(xiàn)故障，輸出將鎖存到最后一個(gè)狀態(tài)。
• 信號路徑診斷：傳感器能夠?qū)π盘柭窂竭M(jìn)行自診斷，在出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)在輸出端提供故障指示狀態(tài)。
• 安全工作區(qū)（SOA）生命信號：生命信號僅在被動(dòng)模式（編碼器不移動(dòng)）或慢速頻繁主動(dòng)模式（編碼器慢速移動(dòng)）下存在，最壞情況下的轉(zhuǎn)角頻率$f_{cornermax } = 83 Hz$ 。當(dāng)磁信號頻率$f{mag }> 83 Hz$（主動(dòng)模式）時(shí)，將沒有生命信號。

五、應(yīng)用信息

EMC驗(yàn)證

TLE4960x的EMC驗(yàn)證是基于標(biāo)準(zhǔn)測試方法，在標(biāo)稱環(huán)境和典型應(yīng)用電路的操作條件下進(jìn)行的。測試過程符合Generic IC EMC Test Specification（BISS v2.1）和ISO 26262 Part 5, Clause 10的要求。EMC測試的通過/失敗標(biāo)準(zhǔn)是根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格、應(yīng)用要求和頂級安全要求推導(dǎo)得出的。需要注意的是，EMC要求不進(jìn)行生產(chǎn)測試，而是通過設(shè)計(jì)和/或基于典型批次的典型樣品進(jìn)行表征驗(yàn)證。由于EMC性能依賴于系統(tǒng)級集成，因此系統(tǒng)集成商有責(zé)任確保系統(tǒng)級性能。

應(yīng)用電路

文檔中給出了多種應(yīng)用電路示例，包括3線配置的示例應(yīng)用圖、基本應(yīng)用電路、適用于惡劣環(huán)境條件的應(yīng)用電路以及ISO 7637 - 2測試電路等，為工程師在實(shí)際應(yīng)用中提供了參考。

六、封裝信息

TLE4960x采用小型無鹵SMD封裝PG - SOT23 - 3，這種封裝具有體積小、易于安裝等優(yōu)點(diǎn)。文檔中提供了封裝的外觀、尺寸、PCB設(shè)計(jì)的 footprint信息以及運(yùn)輸包裝的尺寸等詳細(xì)信息，方便工程師進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)和產(chǎn)品組裝。

七、總結(jié)

英飛凌的TLE4960x磁開關(guān)系列產(chǎn)品具有豐富的特性和功能，適用于多種汽車和工業(yè)應(yīng)用，如車窗升降、天窗控制、電動(dòng)門鎖執(zhí)行器、座椅定位、安全帶預(yù)緊器、BLDC換向以及百葉窗和車庫門開啟器等。在設(shè)計(jì)過程中，工程師需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求，合理選擇產(chǎn)品型號，并注意其各項(xiàng)參數(shù)和特性，確保設(shè)備在安全、可靠的狀態(tài)下運(yùn)行。同時(shí)，對于EMC性能等方面，需要系統(tǒng)集成商進(jìn)行綜合考慮和優(yōu)化，以滿足整個(gè)系統(tǒng)的要求。你在使用類似磁開關(guān)產(chǎn)品時(shí)，遇到過哪些問題或者有什么獨(dú)特的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)?zāi)?？歡迎在評論區(qū)分享交流。