英飛凌傳感器產品組合

英飛凌是汽車應用半導體領域的頭號制造商，其主要產品是微控制器和功率半導體，但實際上英飛凌也生產許多傳感器，這些傳感器已被廣泛應用于汽車、工業和消費電子領域。

如下圖 (圖1) 所示，英飛凌主要生產位置傳感器、電流傳感器、速度傳感器、氣壓傳感器、MEMS 麥克風、毫米波雷達等，產品陣容多種多樣。本文將介紹英飛凌 TMR 傳感器，它是一類基于隧道磁阻技術、可以非常高的精度檢測旋轉角度的磁阻傳感器。

圖1 英飛凌傳感器類型

磁傳感器的類型

磁傳感器主要有兩種檢測方法，一種是霍爾效應，另一種是磁阻效應。但根據應用的不同，它們具有不同的優點和缺點，如下圖 (圖2) 所示：

圖2 不同磁傳感器的優缺點

霍爾傳感器

霍爾傳感器通過垂直放置的磁鐵來檢測磁場，是一種簡單的精確定位垂直磁場的方法，但通常建議將磁鐵安裝在傳感器的正上方和附近，這限制了設計的自由度。由于結構簡單，該類傳感器的成本很便宜，但不適合角度檢測，因為單個傳感器無法檢測 180°~360°。

MR 磁阻傳感器

MR 傳感器 (如 AMR、GMR 和 TMR) 通過水平放置磁鐵來檢測磁場，允許多種可能的放置模式，提高了設計靈活性。與霍爾傳感器相比，它更靈敏，適應絕對旋轉角度，并且可以用單個傳感器檢測 180°~360°。不過其設計更為復雜，單個傳感器的成本也高于霍爾傳感器。

在 MR 傳感器中，TMR 傳感器使用隧道磁阻效應，與 AMR 和 GMR 傳感器相比，它不易受溫度變化的影響，并且具有非常高的磁靈敏度，適合需要高精度檢測的關鍵應用。英飛凌 TMR 傳感器還可用于符合 ISO-26262 標準 ASIL-D 要求的應用。

英飛凌 TLE5501 系列特點和優勢

輸出放大

下圖 (圖3) 為 TMR 傳感器與 AMR/GMR 傳感器對比圖。由于其高磁靈敏度，TMR 傳感器可以在沒有放大器的情況下實現高達 0.37 V/V 的大輸出幅度，與內置放大器的 AMR/GMR 傳感器相比具有成本優勢。

圖3 TMR 傳感器與 AMR/GMR 傳感器對比

抑制溫漂

極低的溫度漂移減輕了用戶側的外部校準負擔。

降低電流消耗

TMR 傳感器的技術將運行期間的電流消耗降低到 2.5mA (最大值)，使其適用于對電流消耗有嚴格要求應用。

符合 ISO-26262 標準

英飛凌 TLE5501 系列有兩種型號：TLE5501 E0001 和 TLE5501 E0002。如下圖 (圖4) 所示，這兩款產品都符合 AEC-Q100 車載標準，尤其是 E0002，其開發完全符合 ISO-26262 標準，并作為獨立產品達到了 ASIL-D 標準。

圖4 英飛凌 TLE5501 系列產品特點

開發工具

英飛凌提供一系列有用的開發工具和文檔，以加速對磁傳感器的探索。

評估套件/評估板

如下圖 (圖5) 展示，英飛凌 TLE5501 評估套件/評估板由以下部分組成：

① 內置磁鐵的旋轉按鈕

② TLE5501 Angle Shield

③ 英飛凌 XMC1100 BootKit (帶微控制器)

圖5 英飛凌 TLE5501 評估套件/板配置

客戶可以使用這個 3 件套進行評估，但也可以僅使用配備了 TLE5501 的 Angle Shield 進行評估。評估三件套時，通過將英飛凌 XMC1100 BootKit 連接到 PC，可以在 GUI 上驗證傳感器檢測信息，如下圖 (圖6) 所示。

圖6 GUI

磁設計仿真工具

磁鐵與傳感器結合使用的仿真工具可以驗證磁鐵的設計。考慮到特定的磁體尺寸和剩余磁化強度 (徑向磁化)，以及由磁體或傳感器元件相對于旋轉軸的傾斜和偏心率引起的最壞情況角度誤差，可以對有效氣隙 (從磁體表面到傳感器的距離) 進行仿真。

圖7 磁設計仿真工具

* 此仿真工具純粹是對裝配公差引起的誤差的仿真，因此不考慮基于傳感器元件的溫度和壽命漂移的額外公差：

應用示例

英飛凌 TLE5501 可用于旋轉傳感的廣泛應用。