英飛凌TLE5501系列TMR傳感器的特點和優(yōu)勢

英飛凌傳感器產(chǎn)品組合

英飛凌是汽車應(yīng)用半導(dǎo)體領(lǐng)域的頭號制造商，其主要產(chǎn)品是微控制器和功率半導(dǎo)體，但實際上英飛凌也生產(chǎn)許多傳感器，這些傳感器已被廣泛應(yīng)用于汽車、工業(yè)和消費電子領(lǐng)域。

如下圖 (圖1) 所示，英飛凌主要生產(chǎn)位置傳感器、電流傳感器、速度傳感器、氣壓傳感器、MEMS 麥克風(fēng)、毫米波雷達等，產(chǎn)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(shù)、可以非常高的精度檢測旋轉(zhuǎn)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(yīng)，另一種是磁阻效應(yīng)。但根據(jù)應(yīng)用的不同，它們具有不同的優(yōu)點和缺點，如下圖 (圖2) 所示：

圖2 不同磁傳感器的優(yōu)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(shè)計的自由度。由于結(jié)構(gòu)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(shè)計靈活性。與霍爾傳感器相比，它更靈敏，適應(yīng)絕對旋轉(zhuǎn)角度，并且可以用單個傳感器檢測 180°~360°。不過其設(shè)計更為復(fù)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(yīng)，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(guān)鍵應(yīng)用。英飛凌 TMR 傳感器還可用于符合 ISO-26262 標準 ASIL-D 要求的應(yīng)用。

英飛凌 TLE5501 系列特點和優(yōu)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(xiàn)高達 0.37 V/V 的大輸出幅度，與內(nèi)置放大器的 AMR/GMR 傳感器相比具有成本優(yōu)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(cè)的外部校準負擔(dān)。

降低電流消耗

TMR 傳感器的技術(shù)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(yīng)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(chǎn)品都符合 AEC-Q100 車載標準，尤其是 E0002，其開發(fā)完全符合 ISO-26262 標準，并作為獨立產(chǎn)品達到了 ASIL-D 標準。

圖4 英飛凌 TLE5501 系列產(chǎn)品特點

開發(fā)工具

英飛凌提供一系列有用的開發(fā)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(nèi)置磁鐵的旋轉(zhuǎn)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(shè)計仿真工具

磁鐵與傳感器結(jié)合使用的仿真工具可以驗證磁鐵的設(shè)計?？紤]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(zhuǎn)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(shè)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(yīng)用示例

英飛凌 TLE5501 可用于旋轉(zhuǎn)傳感的廣泛應(yīng)用。