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针对5V系统和成本敏感型消费应用的高精度霍尔传感器

上网日期: 2016年05月13日 ?? 作者: Juergen Mann,英飞凌 ?? 我来评论 字号:放大 | 缩小 分享到:sina weibo tencent weibo tencent weibo


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关键字:霍尔传感器? 霍尔IC? 偏压发生器? 霍尔探头?

当今市场要求更小、更经济、更节能的霍尔开关来满足日趋紧凑的设计需求以及环保法规要求。凭借其高性能工艺技术,英飞凌开发出了高精度霍尔开关系列创新产品。该产品系列包含具有锁存或开关特性的集成式霍尔效应传感器。所有器件都具有高度准确的开关阈值、稳定的操作和低功耗特性。这些最新推出的产品是为了满足5V系统(TLE496x-xM/TLI496x-xM)以及成本敏感型消费应用(TLV496x-xTA/B)的需求。

斩波型霍尔IC传感器由一个霍尔探头、偏压发生器、补偿电路、振荡器和输出晶体管构成。偏压发生器为霍尔探头和有源电路提供电流。补偿电路稳定温度行为,并降低技术偏差的影响。主动误差补偿(斩波技术)消除信号通道中的偏移以及塑模、焊接过程给霍尔探头造成的机械应力和封装内其他热应力的影响。斩波测量原理与阈值生成器和比较器相结合,确保了磁性阈值精度高并且温度稳定性好。图1为TLV496x-xTA/B框图。与TLE/TLI496x-xM 5V器件不同,TLV型号具备输出过流和过温保护功能,并采用非稳压电源工作。TLE496x-xM器件适合汽车设计,而TLI496x-xM在-40℃-+125℃的温度范围内具备相同的功能,可满足工业需求。

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图1: TLV496x-xTA/B霍尔传感器框图。与TLE/TLI496x-XM 5V器件不同, TLV型号具备输出过流和过温保护,并采用非稳压电源工作。

经济、节能的设计

凭借英飞凌最新的霍尔传感器(TLE/TLI496x-xM和TLV496x-xTA/B,图2和图3),发电系统成本可得以降低,这是因为需要的无源保护元件减少,而这能减少所占的PCB空间。典型电流消耗仅为1.6mA(5V器件为1.4mA)的霍尔开关与类似产品相比,可将电流消耗降低约50%。这使得它们成为节能系统的理想选择。得益于出色的ESD鲁棒性和精确、稳定的磁开关点,这些全新的经济型产品是许多高精度、稳健性应用的理想之选。

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图2: TLE/TLI496x-XM 5V高精度霍尔传感器专门用于汽车或工业应用中的经济型5V系统。

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图3: TLV496x-xTA/B霍尔传感器经过专门设计,旨在针对消费应用中的非接触位置传感提供易用的经济型解决方案。

这些霍尔开关凭借改进的接通、重置和切断行为以及全面的保护功能,可改进系统质量、安全性和监控。集成式霍尔开关在启动阶段提供确定的固定输出信号。这个确定的信号值可防止不正确的信号被传输给微控制器并被误读(图4)。这使得用户能更轻松地控制系统并提升性能。除了规定启动行为之外,还有规定切断行为用于防止输出引脚的非受控电容性放电。该功能还可在接通阶段用来测试传感器的功能。

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图4:新一代霍尔传感器的规定启动行为可防止缺陷信号,因此可降低微控制器成本。

针对PCB系统的优化产品

TLE496x-xM (5V)产品聚焦于工作电压范围从3.0V-5.5V的汽车应用。这种成本和功能都得以优化的产品无需额外的过压保护。

TLE496x-xM (5V)霍尔传感器产品(表1)的目标应用是所有需要工作温度范围为-40℃~170℃的高精度霍尔锁存器或霍尔开关的系统。比如,2mT霍尔锁存器的磁性行为和开关阈值使其尤其适合配合杆轮使用进行精确的指数计算和转子位置探测。5mT/7.5mT霍尔开关适用于开关位置应用,比如变速杆位置或开/关探测。将从中受益的典型应用为无刷直流电机(BLDC)换向、汽车自动化装置(如电动车窗)的断电以及位置探测(如开关位置或变速杆位置)。

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表1: TLE/TLI496x-xM 5V系列

为应对汽车应用市场需求,TLE496x-xM (5V)提供了一个成本优化的解决方案,具有非常低的电流消耗(1.4mA)和卓越的ESD保护性能(高达4kV HBM)。该系列传感器可助力设计高度节能的强固型系统,满足超低生产故障率的要求。

全新TLE496x-xM和TLI496x-xM (5V)器件采用非常小巧的SOT23封装。仅有3.77mm2的SOT23封装比标准SC59封装要小大约30%,但是引脚是兼容的,能利用现有PCB布局。为了打造满足最高质量标准和不同环境法规要求的系统,PG-SOT23封装不含卤素,满足RoHs指令要求,并通过了AEC-Q100认证。

TLI496x-xM (5V)的典型应用是电动自行车或PC风扇的无刷直流电机换向、家用自动化装置(如百叶窗或车库门)的断电以及白色家电或家庭安防系统的开/关探测。

TLE/TLI496x-XM (5V)传感器的产品亮点:


适用于消费应用

消费应用更为关注成本。为了满足这个细分市场的需求,TLV496x-xTA/B霍尔传感器(表2)经过专门设计,可针对非接触式位置传感应用提供易用的经济型解决方案。TLV496x-xTA/B霍尔传感器的目标应用是需要工作温度范围为-40°C-125°C的高精度、经济型霍尔锁存器或霍尔开关(单极/双极)的所有应用。

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表2: TLV496x-xTA/TB系列

TLV496x-xTA/B可提供成本优化的解决方案,具有非常低的电流消耗(1.6mA)和卓越的ESD保护性能(高达4kV HBM),同时具有输出过流和过温保护。

这些成本优化的产品适用于多种不同的应用,比如洗碗机、洗衣机、空调压缩机电机或PC/家用服务器冷却风扇中的无刷直流电机;家用自动化装置(如百叶窗、车库门)的断电;电动工具和园艺设备以及白色家电或家用安防系统的开关检测。

TLV496x-xTA/B系列的工作电压为3.0V-26V,并采用非稳压电源。其他规格类似TLE/TLI496x-XM (5V)产品。该传感器采用无卤素、符合RoHs指令要求并经过JESD47认证的TO92S-3-1封装(BULK封装,用于xTA器件)和TO92S-3-2封装(AMMO封装,用于xTB器件,参见图3)。

稳定操作

TLV496x-xTA/B和TLE/TLI496x-xM (5V) 丰富了新一代聚焦成本效益的高精度霍尔效应传感器的产品阵容。全新产品具有高精度开关点,并能在-40°C-170°C的更大温度范围(TLE型号)内工作。其敏感度(开关值)范围为+/- 1mT - +/- 7.5 mT 或7.5 mT/5.0 mT-10.0 mT/ 8.5 mT。凭借1.6 mA/1.4 mA的额定消耗电流,它们注定适用逾节能型系统。

它们针对磁开关点具有高度敏感性和稳定性,并且得益于集成式误差补偿,能够很好地耐受机械应力。此外,它们还具备卓越的ESD防护性能。

全新霍尔开关具备针对磁性开关阈值的集成式温度补偿。该开关阈值根据温度进行控制,并就磁体内与温度相关的场强变化进行补偿。霍尔单元的“斩波”也会发生,大大降低了开关阈值的偏置漂移并获得了更好的稳定性。

集成补偿电路的全新霍尔IC具有稳定的温度行为。主动误差补偿(斩波技术)可补偿信号路径偏移和机械应力对霍尔元件的影响。此外,霍尔开关还拥有极低的抖动。

小结

凭借广博的产品组合(图5),并取决于机械布局、空间要求、电子元件位置和准确性要求,针对任何应用都有一款合适的霍尔传感器解决方案。

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图5:全新系列进一步壮大了霍尔开关和霍尔锁存器产品阵容,针对工业和消费应用(此图所示)和汽车设计提供不同类型的磁敏感度。

TLE/TLI496x-xM系列霍尔开关是针对广泛的汽车(AEC100认证)、工业和消费应用进行位置记录和指数计算的强大传感器。得益于微型化SMD封装和集成式功能,它能支持经济型、小占板空间的设计。全新TLV496x-xTA/TB和TLE/TLI496x-xM 5V系列扩大了经济型系统专用产品组合。设计支持包括评估板、模拟适配器板、FAE支持、独特的在线模拟工具(图6)和不同的应用笔记。

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图6:在线模拟工具提供有效设计支持







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