高性能電感式傳感技術(shù)迅速切入電機高端應(yīng)用

電感式傳感技術(shù)，就是利用非接觸式無磁體感應(yīng)技術(shù)檢測導(dǎo)電目標(biāo)的位置，通過一個旋轉(zhuǎn)目標(biāo)來測量勵磁線圈和兩個接收器線圈之間的耦合。從技術(shù)流程上看，并沒有上述的那么晦澀。該技術(shù)是通過振蕩器產(chǎn)生一個交變磁場，當(dāng)金屬目標(biāo)接近磁場達到感應(yīng)距離時，在金屬內(nèi)產(chǎn)生渦流，從而振蕩衰減或者停振。這些振蕩或者停振的變化經(jīng)過放大電路處理然后轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，進而觸發(fā)驅(qū)動控制器件，達到非接觸的目的。

利用這種技術(shù)，不僅能進行金屬接近檢測，還能進行編碼器設(shè)計，應(yīng)用在伺服驅(qū)動上。線圈如果正確部署，會與電機的極對數(shù)同步，IC輸出與單個極對數(shù)分段內(nèi)的電角位置成正比，這種應(yīng)用下的電機編碼器會有更高的分辨率。目前這種技術(shù)的應(yīng)用還不算多，基于此技術(shù)的傳感芯片也不算大眾，但是性能絕對領(lǐng)先。

AMS電感式傳感芯片

AMS作為編碼器大廠在該技術(shù)下的芯片只有AS5715R這一款。它的定位是具有差分模擬正弦/余弦輸出的高性能離軸感應(yīng)電機控制位置傳感器。


（AS5715R，AMS）

基于AS5715R的感應(yīng)電機控制位置傳感器可以檢測旋轉(zhuǎn)軸一對極內(nèi)的電氣位置，多用于BLDC的電機換向。這種方式極具優(yōu)勢的一點在于在電機檢測中，它不會丟失分辨率。同時在電機控制上會明顯地減少轉(zhuǎn)矩波動，提高電機控制效率。它匹配的轉(zhuǎn)速極高，最高到了480000 rpm。

電感式控制在精度上有天然的優(yōu)勢，AS5715R的角度精度誤差小于1°，當(dāng)然這也得益于電感式傳感帶來的更好的傳感器內(nèi)部布局。AS5715R的工作溫度最高可達160℃，可靠性可見一斑。這款符合車規(guī)級的傳感芯片還體現(xiàn)出僅0.3°的電氣INL高性能。

TI電感式傳感芯片


（TIDA-00828，TI）

TIDA-00828是基于LDC0851電感芯片設(shè)計的電感感測32位置編碼器旋鈕，在工業(yè)上應(yīng)用在絕對電感式編碼器中?；陔姼惺絺鞲械脑隽烤幋a器旋鈕設(shè)計可為控制輸入提供穩(wěn)定可靠的低成本接口。

LDC0851芯片，當(dāng)導(dǎo)電物體進入感應(yīng)線圈的接近范圍內(nèi)時，該器件包含的滯后功能可保證一個可靠的開關(guān)閾值，從而不受機械振動的影響。同時該芯片的差分實現(xiàn)方案可防止因溫度變化或濕度影響等環(huán)境因素導(dǎo)致的誤觸發(fā)。LDC0851的采樣速率最高可到4ksps，平均采樣速率也高于行業(yè)水準(zhǔn)。LDC0851采用推挽式輸出，可以通過電阻編程設(shè)定閾值。這個電感式芯片，在旋轉(zhuǎn)編碼器以及增量編碼器旋鈕應(yīng)用上很多。

Renesas電感式傳感芯片

IPS2550是Renesas今年推出的無磁鐵電感式位置傳感器。這個系列電感式位置傳感器IC通過了AEC-Q100 0級汽車認(rèn)證，能夠以正弦/余弦信號的形式檢測出轉(zhuǎn)子的絕對位置。


（IPS2550，Renesas）

從原理上來說，該IC是利用渦流效應(yīng)的物理原理，檢測出在一組由一個發(fā)射線圈和兩個接受線圈所組成的線圈上方移動的金屬目標(biāo)的位置。輸出接口配置也很靈活，如果為了提高成本效益，可以選擇單端輸出，如果需要抑制共模干擾，可以配置差分輸出。

基于電感式技術(shù)，IPS2550支持最高轉(zhuǎn)速為600krpm，同時適應(yīng)離軸與軸端布置。與替代型傳感技術(shù)相比，用戶可以匹配扇區(qū)數(shù)量與電機極對數(shù)，用一種效率更高，成本更低的方式提高電機精度。

該IC在電氣性能上毫無疑問屬于車規(guī)級應(yīng)用，同時IPS2550的穩(wěn)定性和可靠性也通過小于5μs的傳輸延遲，正弦/余弦增益失調(diào)和偏置補償，以及內(nèi)置的用于補償環(huán)境變化的自動增益控制功能 (AGC) 得到了驗證。

小結(jié)

在電機控制甚至汽車應(yīng)用上，旋轉(zhuǎn)變壓器或磁性傳感器替代產(chǎn)品受到了越來越多的青睞，基于電感式傳感技術(shù)的應(yīng)用也逐漸引起了制造商的注意。基于這種非接觸式的傳感技術(shù)，制造商往往能做出更高性能以及足夠穩(wěn)定的器件，在BOM上也能節(jié)省一大筆費用。