電動(dòng)汽車上無處不在的霍爾傳感器

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）霍爾傳感器是一種基于霍爾效應(yīng)工作的元器件，在汽車上被廣泛應(yīng)用，用于測量電流、位置、開關(guān)等。過去在燃油車上，比如發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱的齒輪等機(jī)械部件需要大量霍爾傳感器對(duì)其進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測，獲取轉(zhuǎn)速、方向等信息。而在電動(dòng)汽車上，電機(jī)需要霍爾傳感器來對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速等進(jìn)行監(jiān)測，同時(shí)更多電子部件，對(duì)于電流監(jiān)測的需求也要用到大量霍爾傳感器。

霍爾傳感器原理和結(jié)構(gòu)

前面簡單講到霍爾傳感器是基于霍爾效應(yīng)的原理，具體來說，是將一個(gè)半導(dǎo)體元件（也被稱為霍爾元件）通上電，當(dāng)在半導(dǎo)體周圍引入一個(gè)垂直于電流方向的磁場時(shí)，會(huì)產(chǎn)生橫向電場，從而產(chǎn)生電勢差。通過測量這個(gè)電勢差變化就可以測量物體的運(yùn)動(dòng)位置、速度、角度，或者是導(dǎo)體中的電流等信息。

在實(shí)際的霍爾傳感器中，除了霍爾元件外，還需要一個(gè)處理電路，包括放大器、比較器、數(shù)模轉(zhuǎn)換等器件，對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大和處理，轉(zhuǎn)換成便于使用的數(shù)字信號(hào)。

霍爾傳感器可以分為兩大類，分別是線性霍爾傳感器和霍爾開關(guān)，前者輸出的是模擬信號(hào)，能夠提供與磁場強(qiáng)度成比例的輸出信號(hào)，適合需要精確測量的應(yīng)用，比如油門剎車踏板位置傳感器、方向盤轉(zhuǎn)向角度傳感器等；后者輸出的是數(shù)字信號(hào)，在檢測到磁場強(qiáng)度超過某個(gè)閾值時(shí)改變其狀態(tài)，適用于簡單的存在檢測或位置感應(yīng)，比如車門開關(guān)檢測。

霍爾傳感器屬于磁傳感器的一類，磁傳感器又分為霍爾傳感器、磁阻傳感器兩個(gè)主要大類，而在全球磁傳感器的市場份額中，霍爾傳感器占據(jù)主導(dǎo)地位，市場占比近70%。這主要得益于霍爾傳感器成本更低，且具備大量程、體積小、壽命長、耐振動(dòng)等特性，適合于更多應(yīng)用場景。而磁阻傳感器的靈敏度和精度更高，功耗更低，不過成本較高，抗干擾能力較弱。

汽車霍爾傳感器市場

目前從磁傳感器的市場來看，主要由英飛凌、邁來芯、Allegro、TDK、AKM等海外玩家占有大部分市場份額，尤其是在汽車市場上這些廠商更加具備優(yōu)勢。

在汽車市場上，由于汽車智能化和電動(dòng)化所帶來的新需求，對(duì)于霍爾傳感器等磁傳感器的需求將逐年攀升。Yole預(yù)計(jì)，汽車市場在2021年到2027年間的復(fù)合年均增長率將達(dá)到10%。

國內(nèi)不少MEMS廠商都推出了霍爾傳感器產(chǎn)品，不過一直以來，國內(nèi)廠商都面向在門檻更低的消費(fèi)類市場，但門檻低帶來的一個(gè)問題就是玩家太多導(dǎo)致的價(jià)格戰(zhàn)亂象。入局利潤更高
的汽車市場，是當(dāng)前國內(nèi)很多廠商的愿景。

電動(dòng)汽車的發(fā)展也給本土霍爾傳感器產(chǎn)品帶來了機(jī)會(huì)，一方面是因?yàn)閹啄昵暗钠囆酒?yīng)鏈危機(jī)導(dǎo)致了供應(yīng)鏈本土化的趨勢，另一方面是需求產(chǎn)生了巨大的增量。

賽卓作為較早進(jìn)入國內(nèi)汽車供應(yīng)鏈的本土霍爾傳感器供應(yīng)商，早在2020年就推出了用于油門踏板方案的高精度線性霍爾傳感器SC4688和非接觸式位移傳感器SC679501，兩款傳感器分別可以用于旋轉(zhuǎn)式油門踏板和直線型油門踏板。其中SC4688當(dāng)時(shí)據(jù)稱是國內(nèi)首創(chuàng)，采用自主研發(fā)技術(shù)，定制3-pin SA封裝，最大檢測角度120°，提供溫度系數(shù)、起點(diǎn)終點(diǎn)、靈敏度等可編程。

矽睿半導(dǎo)體目前針對(duì)汽車應(yīng)用已經(jīng)推出了全系列的霍爾傳感器產(chǎn)品，包括位置檢測、速度測量、電流檢測、角度測量等應(yīng)用。比如針對(duì)車窗開關(guān)、門鎖檢測推出的SWF254S單極型數(shù)字輸出霍爾開關(guān)；針對(duì)電流檢測、角度測量SWG501NS線性型模擬輸出霍爾傳感器等。

另外還有幾家國內(nèi)的MEMS大廠也已經(jīng)推出了汽車霍爾傳感器產(chǎn)品，比如納芯微、燦瑞科技、思瑞浦等。

小結(jié)：

電動(dòng)汽車帶動(dòng)了霍爾傳感器的市場需求，也給國內(nèi)廠商帶來了更多的機(jī)會(huì)。踏出了最艱難的一步，打入主機(jī)廠供應(yīng)鏈之后，未來的發(fā)展前景值得期待。