14 位精度超強(qiáng)性能邁來芯MLX90382 磁性編碼器芯片

作者：時間：2025-06-12 來源：EEPW

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一、簡介

本文引用地址：http://www.2s4d.com/article/202506/471303.htm

MLX90382是一款設(shè)計(jì)緊湊的絕對磁性編碼器芯片，具備出色的性能特點(diǎn)。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(zhǔn)感應(yīng)。該編碼器提供高達(dá)14位的分辨率，采用差分輸出方式，并支持高達(dá)200k e-RPM的速度范圍。

主要優(yōu)勢

l 14位高速磁編碼器：

l 片上信號處理：實(shí)現(xiàn)零延遲響應(yīng)

l 采用Triaxis?霍爾技術(shù) (安裝靈活)

二、正文

霍爾效應(yīng)原理是以物理學(xué)家埃德溫?霍爾命名的。1879 年，埃德溫?霍爾發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在磁場中引入一個電流方向與磁場垂直的導(dǎo)體或半導(dǎo)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(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象之時，普遍流行的觀點(diǎn)是將電線中的電流類比為管道中流動的液體。霍爾理論認(rèn)為電流受到磁力影響，導(dǎo)致電流擁擠在“管道”或電線的一側(cè)。電磁場理論可以更精確地解釋導(dǎo)致霍爾效應(yīng)的物理學(xué)原理。

現(xiàn)已證實(shí)，霍爾效應(yīng)是電子等帶電粒子在電場和磁場下相互作用的結(jié)果。在 Ed Ramsden 編著的《霍爾效應(yīng)傳感器：理論與應(yīng)用》中，可以找到一段精彩詳細(xì)而又淺顯易懂的解釋。

這一發(fā)現(xiàn)的最初用途是對化學(xué)樣品進(jìn)行分類。20 世紀(jì) 50 年代，科學(xué)家們開發(fā)出了砷化銦半導(dǎo)體化合物，進(jìn)而生產(chǎn)出第一批具有實(shí)用價值的霍爾效應(yīng)磁性儀器。霍爾效應(yīng)傳感器無需借助傳感器運(yùn)動，即可測量直流磁場或靜磁場。20 世紀(jì) 60 年代，硅半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)大規(guī)模普及，推動了霍爾元件和集成放大器的首次結(jié)合。這也催生了現(xiàn)在經(jīng)典的數(shù)字輸出霍爾開。

霍爾傳感器技術(shù)不斷發(fā)展，也見證了從單一元件裝置到雙正交排列元件的發(fā)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(fā)展實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)的元件。這一時期生產(chǎn)的所有硅傳感器都是由雙極結(jié)半導(dǎo)體工藝制成的。

改用 CMOS 工藝可以對電路的放大器部分實(shí)現(xiàn)斬波穩(wěn)定。這有助于減少運(yùn)算放大器的輸入偏移誤差，進(jìn)而減少傳感器誤差。斬波不穩(wěn)定電路中存在的任何誤差都會為數(shù)字型傳感器的開關(guān)點(diǎn)閾值帶來誤差，或者導(dǎo)致線性輸出傳感器出現(xiàn)偏移和增益誤差。

當(dāng)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(gòu)。該架構(gòu)可消除典型半導(dǎo)體霍爾元件的偏移誤差。它還可以主動補(bǔ)償溫度和應(yīng)變所引起的偏移誤差。得益于有源板開關(guān)和斬波器穩(wěn)定的綜合作用，霍爾效應(yīng)傳感器在開關(guān)點(diǎn)漂移或增益和偏移誤差方面實(shí)現(xiàn)了大幅改善。

為實(shí)現(xiàn)最佳性能并盡可能減小芯片尺寸，Melexis 僅采用 CMOS 工藝。將復(fù)雜的信號調(diào)節(jié)電路集成到霍爾 IC 中的做法有效推動了霍爾效應(yīng)傳感器技術(shù)的最新發(fā)展。

Melexis 推出了全球首款可編程線性霍爾 IC。它可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場可編程的功能特性，如增益、偏移、增益溫度系數(shù)（以補(bǔ)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(nèi)核，可打造“更智能的”傳感器，并結(jié)合 ROM 可編程算法實(shí)時處理復(fù)雜信號。傳統(tǒng)的霍爾效應(yīng)傳感器芯片只能感應(yīng)垂直于霍爾效應(yīng)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?qū)崿F(xiàn)某些應(yīng)用，但通常需要采用復(fù)雜的磁場結(jié)構(gòu)，并且在較寬的溫度范圍內(nèi)(由于被測磁鐵的熱漂移)面臨精度方面的挑戰(zhàn)。

Triaxis?傳感器芯片基于一種創(chuàng)新的磁性傳感器專利技術(shù)，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(diǎn) (IMC) 技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。使用這三個磁分量，可以創(chuàng)建2D或3D傳感器來確定旋轉(zhuǎn)(角度)、線性(行程)，甚至是操縱桿類型的運(yùn)動，以及3D磁力計(jì)，可以輸出單獨(dú)的磁性(BX、BY和BZ)組件。

Triaxis? 傳感器芯片的優(yōu)勢

Triaxis?傳感器芯片體積小，能夠高溫運(yùn)行，可以通過調(diào)整片上磁角計(jì)算支持多種傳感應(yīng)用。由于角計(jì)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(jī)械(例如氣隙，偏心)公差都是穩(wěn)健的。在模塊組裝后進(jìn)行額外的校準(zhǔn)過程，由于片上參數(shù)(如4至32點(diǎn)的校準(zhǔn))，可以獲得優(yōu)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(xué)(鐵氧體，NeFeB, SmCo, AlNiCo…)使用，同時仍然實(shí)現(xiàn)高精度。

Triaxis? 傳感器芯片的應(yīng)用領(lǐng)域

Triaxis? 傳感器芯片應(yīng)用于許多領(lǐng)域，包括汽車、醫(yī)療、工業(yè)、家庭和建筑自動化。

在應(yīng)用方面，對于汽車位置傳感，Triaxis? 傳感器芯片適用于轉(zhuǎn)向角、踏板位置、電子節(jié)氣門體、EGR閥、變襠桿、渦輪增壓執(zhí)行器、電機(jī)位置、底盤高度等。除汽領(lǐng)域，Triaxis?還支持農(nóng)業(yè)車輛和設(shè)備、操縱桿、人機(jī)界面、重型車輛、叉車、機(jī)器人、輪椅、工業(yè)起重機(jī)等領(lǐng)域的創(chuàng)新。