霍爾效應(yīng)傳感器根據(jù)磁場(chǎng)改變其輸出電壓。霍爾效應(yīng)器件用作接近傳感器以及定位、速度和電流檢測(cè)。霍爾效應(yīng)傳感器是一種持久的解決方案，因?yàn)闆]有機(jī)械部件會(huì)隨著時(shí)間的推移而磨損。

Melexis 宣布推出 MLX91377 ASIL 就緒線性 霍爾傳感器 IC，適用于安全關(guān)鍵型汽車系統(tǒng)，例如電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向 (EPAS)。MLX91377 作為脫離上下文的安全元件 (SEooC) 開發(fā)，符合 ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)并符合 AEC Q-100 0 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

霍爾效應(yīng)傳感器

該霍爾效應(yīng)是通過導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）時(shí)流過它的電流由磁場(chǎng)影響的可測(cè)量電壓。在這些條件下，由于洛倫茲（電磁力）和電力的平衡，會(huì)產(chǎn)生與施加的電流垂直的橫向電壓。

任何霍爾效應(yīng)檢測(cè)設(shè)備的設(shè)計(jì)都需要一個(gè)能夠響應(yīng)通過電子輸入接口檢測(cè)到的物理參數(shù)的磁性系統(tǒng)?；魻栃?yīng)傳感器檢測(cè)磁場(chǎng)并根據(jù)電子系統(tǒng)的要求產(chǎn)生適當(dāng)轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的模擬或數(shù)字信號(hào)。

由于這允許它們?cè)诓恍枰佑|的情況下運(yùn)行，因此霍爾傳感器具有廣泛的應(yīng)用：它們被用作例如接近、定位和速度傳感器。

在最簡(jiǎn)單的形式中，霍爾傳感器作為模擬傳感器工作，返回電壓；因此，在已知磁場(chǎng)中，可以測(cè)量到霍爾板的距離?；魻杺鞲衅髋c電路相結(jié)合的情況也很常見，這些電路允許設(shè)備以數(shù)字方式（開/關(guān)）工作，從而充當(dāng)開關(guān)?；魻杺鞲衅鞯牧硪粋€(gè)典型應(yīng)用是測(cè)量軸和車輪的速度，例如在速度計(jì)、內(nèi)燃機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)或防抱死制動(dòng)系統(tǒng)中。

汽車應(yīng)用面臨著從極冷 (-40 攝氏度) 到極熱 (160 攝氏度) 的各種工作條件。此外，它們會(huì)受到高振動(dòng)和污垢、灰塵、液體等的潛在污染。即使在這些條件下，它們也需要多年無故障運(yùn)行。即使在如此廣泛的范圍內(nèi)，霍爾傳感器也需要表現(xiàn)良好。

邁來芯解決方案

MLX91377 的環(huán)境工作溫度高達(dá) 160°C，并結(jié)合了高線性度和出色的熱穩(wěn)定性（包括低偏移和靈敏度漂移），支持 EPAS 系統(tǒng)中準(zhǔn)確、可靠的扭矩感應(yīng)，從而在傳統(tǒng)和自動(dòng)駕駛中實(shí)現(xiàn)安全控制。

MLX91377 可滿足各種汽車和工業(yè)非接觸式位置傳感用例，包括轉(zhuǎn)向扭矩傳感器、加速度、制動(dòng)或離合器踏板傳感器、絕對(duì)線性位置傳感器、浮動(dòng)液位傳感器、非接觸式電位計(jì)、小角度位置傳感器和小行程位置傳感器。

“MLX91377 帶來全面改進(jìn)的性能，以支持汽車扭矩傳感等高要求的安全關(guān)鍵應(yīng)用。目前沒有可用的開發(fā)板，但標(biāo)準(zhǔn)邁來芯編程工具 PTC-04 支持 MLX91377，”邁來芯位置和速度傳感器全球營(yíng)銷經(jīng)理 Nick Czarnecki 說。

圖 1：MLX91377 框圖

可編程測(cè)量范圍和多點(diǎn)校準(zhǔn)提高了設(shè)計(jì)人員的靈活性，并且多種輸出協(xié)議允許單個(gè)集成電路用于多種應(yīng)用，從而減少重新認(rèn)證的工作和成本。短 PWM 代碼 (SPC) 協(xié)議允許在檢測(cè)到觸發(fā)脈沖后進(jìn)行和傳輸測(cè)量。這允許同步多達(dá)四個(gè) MLX91377 傳感器，頻率高達(dá) 2 kHz，從而允許對(duì)具有確定性延遲的磁參數(shù)進(jìn)行多次同時(shí)測(cè)量，以確保高精度（圖 1）。

“根據(jù)輸出類型，MLX91377 可以由協(xié)議觸發(fā)或在內(nèi)部觸發(fā)。MLX91377 提供這兩種方法。當(dāng)使用 SPC 協(xié)議時(shí)，MLX91377 會(huì)等待，直到控制微控制器接收到觸發(fā)脈沖，“Nick Czarnecki 說。

他繼續(xù)說道：“當(dāng)檢測(cè)到脈沖時(shí)，傳感器會(huì)快速獲取磁數(shù)據(jù)，將其數(shù)字化并補(bǔ)償偏移和靈敏度誤差，根據(jù)可編程查找表將其線性化，然后根據(jù)數(shù)據(jù)以數(shù)字格式將其傳輸?shù)街髡?。發(fā)送格式。在模擬輸出模式下工作時(shí)，MLX91377 會(huì)自主采集數(shù)據(jù)，執(zhí)行與 SPC 模式相同的補(bǔ)償，然后通過模擬比例電壓輸出該值供系統(tǒng)微控制器讀取。這兩種接口都廣泛用于汽車，其中 SPC 較新，通常首選用于多 IC 配置。SPC 的可觸發(fā)特性允許所有傳感器同時(shí)采集磁場(chǎng)，從而最大限度地減少 IC 測(cè)量之間的時(shí)間延遲。

圖 2：1.5μs 滴答時(shí)間模式和 H.2 格式下的 SPC 時(shí)序圖

在 SPC 模式下，無論配置的模式如何，一旦接收到觸發(fā)脈沖，MLX91377 就會(huì)開始數(shù)據(jù)采集。它將在同一個(gè) SENT 幀中發(fā)送獲取的數(shù)據(jù)。此功能適用于任何大于或等于 1.5μs 的滴答時(shí)間（圖 2 和 3）。

圖3：SPC標(biāo)準(zhǔn)主從配置

MLX91377 在數(shù)字模式（SENT 或 SPC）下支持 ASIL-C 功能安全級(jí)別，在模擬模式下支持 ASIL-B，在芯片級(jí)提供高級(jí)診斷，并能夠檢測(cè)內(nèi)部故障并將自身置于安全狀態(tài)以防止不必要的車輛行為。

下一個(gè)挑戰(zhàn)將越來越多地看到工作環(huán)境具有越來越苛刻的工作溫度。同樣，隨著車輛電氣化程度的提高，對(duì)泄漏場(chǎng)的免疫力將變得越來越普遍，功能安全要求也將如此。


審核編輯：劉清