14 位精度 超強性能 邁來芯MLX90382 磁性編碼器芯片

一、簡介

MLX90382是一款設計緊湊的絕對磁性編碼器芯片，具備出色的性能特點。它擁有卓越的雜散場抗擾度能力，能夠支持軸上和離軸的精準感應。該編碼器提供高達14位的分辨率，采用差分輸出方式，并支持高達200k e-RPM的速度范圍。

主要優勢

l 14位高速磁編碼器：

l 片上信號處理：實現零延遲響應

l 采用Triaxis?霍爾技術 (安裝靈活)

二、正文

霍爾效應原理是以物理學家埃德溫?霍爾命名的。1879 年，埃德溫?霍爾發現，當在磁場中引入一個電流方向與磁場垂直的導體或半導體時，可以在與電流路徑成直角的方向測量到電壓。在霍爾發現這一現象之時，普遍流行的觀點是將電線中的電流類比為管道中流動的液體。霍爾理論認為電流受到磁力影響，導致電流擁擠在“管道”或電線的一側。電磁場理論可以更精確地解釋導致霍爾效應的物理學原理。

現已證實，霍爾效應是電子等帶電粒子在電場和磁場下相互作用的結果。在 Ed Ramsden 編著的《霍爾效應傳感器：理論與應用》中，可以找到一段精彩詳細而又淺顯易懂的解釋。

這一發現的最初用途是對化學樣品進行分類。20 世紀 50 年代，科學家們開發出了砷化銦半導體化合物，進而生產出第一批具有實用價值的霍爾效應磁性儀器。霍爾效應傳感器無需借助傳感器運動，即可測量直流磁場或靜磁場。20 世紀 60 年代，硅半導體實現大規模普及，推動了霍爾元件和集成放大器的首次結合。這也催生了現在經典的數字輸出霍爾開。

霍爾傳感器技術不斷發展，也見證了從單一元件裝置到雙正交排列元件的發展。這樣做的目的是將霍爾電壓端子的偏移降至最低。

接下來的發展實現了二次或四元件傳感器。這種傳感器采用四個正交排列成橋狀結構的元件。這一時期生產的所有硅傳感器都是由雙極結半導體工藝制成的。

改用 CMOS 工藝可以對電路的放大器部分實現斬波穩定。這有助于減少運算放大器的輸入偏移誤差，進而減少傳感器誤差。斬波不穩定電路中存在的任何誤差都會為數字型傳感器的開關點閾值帶來誤差，或者導致線性輸出傳感器出現偏移和增益誤差。

當前一代 CMOS 霍爾傳感器還包括一種可主動切換通過霍爾元件的電流方向的架構。該架構可消除典型半導體霍爾元件的偏移誤差。它還可以主動補償溫度和應變所引起的偏移誤差。得益于有源板開關和斬波器穩定的綜合作用，霍爾效應傳感器在開關點漂移或增益和偏移誤差方面實現了大幅改善。

為實現最佳性能并盡可能減小芯片尺寸，Melexis 僅采用 CMOS 工藝。將復雜的信號調節電路集成到霍爾 IC 中的做法有效推動了霍爾效應傳感器技術的最新發展。

Melexis 推出了全球首款可編程線性霍爾 IC。它可以實現現場可編程的功能特性，如增益、偏移、增益溫度系數（以補償不同磁性材料的熱依賴性）。最新霍爾 IC 集成了微控制器內核，可打造“更智能的”傳感器，并結合 ROM 可編程算法實時處理復雜信號。傳統的霍爾效應傳感器芯片只能感應垂直于霍爾效應元件表面（即 IC 和封裝表面）的磁通量密度。這些單軸器件盡管能夠實現某些應用，但通常需要采用復雜的磁場結構，并且在較寬的溫度范圍內(由于被測磁鐵的熱漂移)面臨精度方面的挑戰。 

Triaxis?傳感器芯片基于一種創新的磁性傳感器專利技術，能夠在單個集成電路中測量三個磁通組件(BX、BY和BZ)。該過程通過集磁點 (IMC) 技術來實現。使用這三個磁分量，可以創建2D或3D傳感器來確定旋轉(角度)、線性(行程)，甚至是操縱桿類型的運動，以及3D磁力計，可以輸出單獨的磁性(BX、BY和BZ)組件。

Triaxis? 傳感器芯片的優勢

Triaxis?傳感器芯片體積小，能夠高溫運行，可以通過調整片上磁角計算支持多種傳感應用。由于角計算是兩個或三個磁通分量之間的相對測量，該測量對溫度變化以及磁和機械(例如氣隙，偏心)公差都是穩健的。在模塊組裝后進行額外的校準過程，由于片上參數(如4至32點的校準)，可以獲得優異的線性和精度。高靈敏度和靈活性允許廣泛的磁鐵形狀(圓盤，棒狀，方形…)和化學(鐵氧體，NeFeB, SmCo, AlNiCo…)使用，同時仍然實現高精度。

Triaxis? 傳感器芯片的應用領域

Triaxis? 傳感器芯片應用于許多領域，包括汽車、醫療、工業、家庭和建筑自動化。

在應用方面，對于汽車位置傳感，Triaxis? 傳感器芯片適用于轉向角、踏板位置、電子節氣門體、EGR閥、變襠桿、渦輪增壓執行器、電機位置、底盤高度等。除汽領域，Triaxis?還支持農業車輛和設備、操縱桿、人機界面、重型車輛、叉車、機器人、輪椅、工業起重機等領域的創新。

三、參考資料

用戶指南

https://share.eepw.com.cn/share/download/id/395438

產品選型

https://www.melexis.com/en/products/magnetic-position-sensor-ics#selection-tool

數據手冊

https://share.eepw.com.cn/share/download/id/395434

環境

https://www.melexis.com/zh/contact/environmental-request-form

技術文章

https://www.melexis.com/zh/news/tech-talks/triaxis-position-sensing-solution

https://www.melexis.com/zh/news/tech-talks/hall-effect