霍爾效應(yīng)傳感器根據(jù)磁場改變其輸出電壓。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。霍爾效應(yīng)傳感器是一種持久的解決方案，因為沒有機械部件會隨著時間的推移而磨損。
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）時流過它的電流由磁場影響的可測量電壓。在這些條件下，由于洛倫茲（電磁力）和電力的平衡，會產(chǎn)生與施加的電流垂直的橫向電壓。
任何霍爾效應(yīng)檢測設(shè)備的設(shè)計都需要一個能夠響應(yīng)通過電子輸入接口檢測到的物理參數(shù)的磁性系統(tǒng)。霍爾效應(yīng)傳感器檢測磁場并根據(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。
由于這允許它們在不需要接觸的情況下運行，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，在已知磁場中，可以測量到霍爾板的距離。霍爾傳感器與電路相結(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)。霍爾傳感器的另一個典型應(yīng)用是測量軸和車輪的速度，例如在速度計、內(nèi)燃機點火系統(tǒng)或防抱死制動系統(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，它們會受到高振動和污垢、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)和自動駕駛中實現(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、制動或離合器踏板傳感器、絕對線性位置傳感器、浮動液位傳感器、非接觸式電位計、小角度位置傳感器和小行程位置傳感器。
“MLX91377 帶來全面改進的性能，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銷經(jīng)理 Nick Czarnecki 說。
圖 1：MLX91377 框圖
可編程測量范圍和多點校準(zhǔn)提高了設(shè)計人員的靈活性，并且多種輸出協(xié)議允許單個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)議允許在檢測到觸發(fā)脈沖后進行和傳輸測量。這允許同步多達(dá)四個 MLX91377 傳感器，頻率高達(dá) 2 kHz，從而允許對具有確定性延遲的磁參數(shù)進行多次同時測量，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，MLX91377 會等待，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)檢測到脈沖時，傳感器會快速獲取磁數(shù)據(jù)，將其數(shù)字化并補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)街髡尽０l(fā)送格式。在模擬輸出模式下工作時，MLX91377 會自主采集數(shù)據(jù)，執(zhí)行與 SPC 模式相同的補償，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采集磁場，從而最大限度地減少 IC 測量之間的時間延遲。
圖 2：1.5μs 滴答時間模式和 H.2 格式下的 SPC 時序圖
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 就會開始數(shù)據(jù)采集。它將在同一個 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 功能安全級別，在模擬模式下支持 ASIL-B，在芯片級提供高級診斷，并能夠檢測內(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，對泄漏場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