HAL/HAR 3900：3D 位置傳感器的佼佼者

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，位置傳感器的重要性不言而喻。TDK - Micronas 的 HAL/HAR 3900 系列 3D 位置傳感器以其卓越的性能和豐富的功能，為眾多應(yīng)用場(chǎng)景提供了理想的解決方案。今天，就讓我們深入了解一下這款傳感器。

文件下載：TDK-Micronas HAR? 3900雜散場(chǎng)魯棒3D位置傳感器.pdf

一、概述

HAL 3900 和 HAR 3900 屬于 TDK - Micronas 新一代 3D 位置傳感器。它們能夠滿足抗雜散磁場(chǎng)的 2D 位置傳感（線性和角度）需求，并且符合 ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)要求，是高精度位置測(cè)量的理想選擇。其中，HAR 3900 是 HAL 3900 的全冗余版本（雙芯片），通過在單個(gè)封裝中堆疊兩個(gè)獨(dú)立芯片，實(shí)現(xiàn)了完全冗余。

二、主要應(yīng)用

由于其多功能編程特性和高精度，HAL/HAR 3900 在多個(gè)領(lǐng)域都有潛在的應(yīng)用，例如：

1. 3D 位置檢測(cè)：如操縱桿、換擋器位置和轉(zhuǎn)向柱開關(guān)位置檢測(cè)。
2. 旋轉(zhuǎn)位置檢測(cè)：可用于變速器應(yīng)用和雨刮器位置檢測(cè)。
3. 線性位置檢測(cè)：在變速器應(yīng)用中也能發(fā)揮重要作用。

三、一般特性

HAL/HAR 3900 具有一系列令人矚目的特性：

1. 3D 位置檢測(cè)：能夠測(cè)量 360° 角度范圍、線性運(yùn)動(dòng)以及 3D 位置信息，可通過 SPI 接口讀取。
2. 溫度補(bǔ)償：自帶溫度補(bǔ)償功能，能確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
3. 低功耗模式：提供多種低功耗模式，可根據(jù)實(shí)際需求靈活選擇。
4. 抗雜散磁場(chǎng)：采用霍爾板陣列，有效抑制外部雜散磁場(chǎng)。
5. 可編程性：可通過編程非易失性存儲(chǔ)器調(diào)整增益、偏移、參考位置等參數(shù)。

四、訂購信息

對(duì)于配置 (C)、包裝 (P)、數(shù)量 (Q) 和特殊程序 (SP) 的可用變體，請(qǐng)聯(lián)系 TDK - Micronas。

五、功能描述

（一）一般功能

基于霍爾效應(yīng)技術(shù)，傳感器包含水平和垂直霍爾板陣列。霍爾板信號(hào)經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換、濾波和溫度補(bǔ)償后，可進(jìn)行線性化處理，以減少系統(tǒng)角度非線性誤差。此外，還具備片上偏移補(bǔ)償和雜散磁場(chǎng)補(bǔ)償功能。

（二）信號(hào)路徑

傳感器的 DSP 部分負(fù)責(zé)信號(hào)調(diào)理，相關(guān)參數(shù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中。信號(hào)路徑包含只讀寄存器和可編程寄存器，分別存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù)和改變信號(hào)處理方式。

（三）寄存器定義

1. RAM 寄存器：包含溫度、磁場(chǎng)信息等，如 TEMP_TADJ 寄存器存儲(chǔ)傳感器結(jié)溫的補(bǔ)償值。
2. EEPROM 寄存器：用于配置不同的應(yīng)用模式，如 180° 旋轉(zhuǎn)、360° 旋轉(zhuǎn)、線性運(yùn)動(dòng)等。

（四）SPI 接口

采用 4 線 SPI 接口進(jìn)行內(nèi)存編程和寄存器讀取，支持全雙工通信。每個(gè)傳輸都有狀態(tài)字節(jié)和 CRC 校驗(yàn)，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。

（五）低功耗模式

提供五種低功耗模式，可根據(jù)不同的使用場(chǎng)景進(jìn)行配置，以降低功耗。

六、功能安全

（一）功能安全手冊(cè)和報(bào)告

提供功能安全手冊(cè)和分析報(bào)告，幫助客戶實(shí)現(xiàn)安全合規(guī)的應(yīng)用。

（二）集成診斷機(jī)制

在啟動(dòng)和正常運(yùn)行期間進(jìn)行自檢，通過 DIAGNOSIS_X 寄存器報(bào)告內(nèi)部診斷結(jié)果，提高設(shè)備的可靠性。

七、規(guī)格參數(shù)

（一）外形尺寸

詳細(xì)介紹了 SOIC8 和 SSOP16 封裝的外形尺寸。

（二）焊接、組裝和存儲(chǔ)

相關(guān)信息可在“Guidelines for the Assembly of Micronas Packages”文檔中獲取。

（三）敏感區(qū)域尺寸和位置

霍爾板陣列的直徑為 2.25 mm。

（四）引腳連接和描述

分別列出了 SOIC8 和 SSOP16 封裝的引腳連接和功能描述。

（五）絕對(duì)最大額定值和推薦工作條件

明確了傳感器的工作電壓、溫度范圍等參數(shù)，確保在安全范圍內(nèi)使用。

（六）特性

包括電源電流、啟動(dòng)時(shí)間、采樣頻率等電氣特性，以及旋轉(zhuǎn)和線性運(yùn)動(dòng)的磁特性。

（七）溫度傳感器

介紹了溫度傳感器的增益、偏移等參數(shù)。

八、應(yīng)用筆記

（一）環(huán)境溫度

考慮內(nèi)部功耗對(duì)芯片溫度的影響，通過熱阻計(jì)算結(jié)溫和環(huán)境溫度的差異。

（二）EMC 和 ESD

如需詳細(xì)信息，請(qǐng)聯(lián)系 TDK - Micronas。

（三）應(yīng)用電路和推薦焊盤尺寸

提供了 HAL 3900 和 HAR 3900 的應(yīng)用電路示例，以及 SOIC8 和 SSOP16 封裝的推薦焊盤尺寸。

九、傳感器編程

（一）編程模式

傳感器有應(yīng)用模式和編程模式，可通過特定操作進(jìn)行切換。

（二）編程接口和環(huán)境

通過 SPI 接口進(jìn)行編程，可使用 TDK - Micronas 工具套件或標(biāo)準(zhǔn)微控制器。

（三）編程信息

在生產(chǎn)和測(cè)試時(shí)，需設(shè)置 LOCK 位，并檢查編程結(jié)果。同時(shí)，要注意靜電放電對(duì)編程的影響。

綜上所述，HAL/HAR 3900 3D 位置傳感器憑借其出色的性能、豐富的功能和可靠的安全性，為電子工程師在設(shè)計(jì)中提供了強(qiáng)大的支持。在實(shí)際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體需求合理選擇和配置傳感器，以充分發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。大家在使用過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享交流。