14 位精度超强性能迈来芯MLX90382 磁性编码器芯片

作者：时间：2025-06-12 来源：EEPW

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一、简介

本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/202506/471303.htm

MLX90382是一款设计紧凑的绝对磁性编码器芯片，具备出色的性能特点。它拥有卓越的杂散场抗扰度能力，能够支持轴上和离轴的精准感应。该编码器提供高达14位的分辨率，采用差分输出方式，并支持高达200k e-RPM的速度范围。

主要优势

l 14位高速磁编码器：

l 片上信号处理：实现零延迟响应

l 采用Triaxis®霍尔技术 (安装灵活)

二、正文

霍尔效应原理是以物理学家埃德温•霍尔命名的。1879 年，埃德温•霍尔发现，当在磁场中引入一个电流方向与磁场垂直的导体或半导体时，可以在与电流路径成直角的方向测量到电压。在霍尔发现这一现象之时，普遍流行的观点是将电线中的电流类比为管道中流动的液体。霍尔理论认为电流受到磁力影响，导致电流拥挤在“管道”或电线的一侧。电磁场理论可以更精确地解释导致霍尔效应的物理学原理。

现已证实，霍尔效应是电子等带电粒子在电场和磁场下相互作用的结果。在 Ed Ramsden 编著的《霍尔效应传感器：理论与应用》中，可以找到一段精彩详细而又浅显易懂的解释。

这一发现的最初用途是对化学样品进行分类。20 世纪 50 年代，科学家们开发出了砷化铟半导体化合物，进而生产出第一批具有实用价值的霍尔效应磁性仪器。霍尔效应传感器无需借助传感器运动，即可测量直流磁场或静磁场。20 世纪 60 年代，硅半导体实现大规模普及，推动了霍尔元件和集成放大器的首次结合。这也催生了现在经典的数字输出霍尔开。

霍尔传感器技术不断发展，也见证了从单一元件装置到双正交排列元件的发展。这样做的目的是将霍尔电压端子的偏移降至最低。

接下来的发展实现了二次或四元件传感器。这种传感器采用四个正交排列成桥状结构的元件。这一时期生产的所有硅传感器都是由双极结半导体工艺制成的。

改用 CMOS 工艺可以对电路的放大器部分实现斩波稳定。这有助于减少运算放大器的输入偏移误差，进而减少传感器误差。斩波不稳定电路中存在的任何误差都会为数字型传感器的开关点阈值带来误差，或者导致线性输出传感器出现偏移和增益误差。

当前一代 CMOS 霍尔传感器还包括一种可主动切换通过霍尔元件的电流方向的架构。该架构可消除典型半导体霍尔元件的偏移误差。它还可以主动补偿温度和应变所引起的偏移误差。得益于有源板开关和斩波器稳定的综合作用，霍尔效应传感器在开关点漂移或增益和偏移误差方面实现了大幅改善。

为实现最佳性能并尽可能减小芯片尺寸，Melexis 仅采用 CMOS 工艺。将复杂的信号调节电路集成到霍尔 IC 中的做法有效推动了霍尔效应传感器技术的最新发展。

Melexis 推出了全球首款可编程线性霍尔 IC。它可以实现现场可编程的功能特性，如增益、偏移、增益温度系数（以补偿不同磁性材料的热依赖性）。最新霍尔 IC 集成了微控制器内核，可打造“更智能的”传感器，并结合 ROM 可编程算法实时处理复杂信号。传统的霍尔效应传感器芯片只能感应垂直于霍尔效应元件表面（即 IC 和封装表面）的磁通量密度。这些单轴器件尽管能够实现某些应用，但通常需要采用复杂的磁场结构，并且在较宽的温度范围内(由于被测磁铁的热漂移)面临精度方面的挑战。

Triaxis®传感器芯片基于一种创新的磁性传感器专利技术，能够在单个集成电路中测量三个磁通组件(BX、BY和BZ)。该过程通过集磁点 (IMC) 技术来实现。使用这三个磁分量，可以创建2D或3D传感器来确定旋转(角度)、线性(行程)，甚至是操纵杆类型的运动，以及3D磁力计，可以输出单独的磁性(BX、BY和BZ)组件。

Triaxis® 传感器芯片的优势

Triaxis®传感器芯片体积小，能够高温运行，可以通过调整片上磁角计算支持多种传感应用。由于角计算是两个或三个磁通分量之间的相对测量，该测量对温度变化以及磁和机械(例如气隙，偏心)公差都是稳健的。在模块组装后进行额外的校准过程，由于片上参数(如4至32点的校准)，可以获得优异的线性和精度。高灵敏度和灵活性允许广泛的磁铁形状(圆盘，棒状，方形…)和化学(铁氧体，NeFeB, SmCo, AlNiCo…)使用，同时仍然实现高精度。

Triaxis® 传感器芯片的应用领域

Triaxis® 传感器芯片应用于许多领域，包括汽车、医疗、工业、家庭和建筑自动化。

在应用方面，对于汽车位置传感，Triaxis® 传感器芯片适用于转向角、踏板位置、电子节气门体、EGR阀、变裆杆、涡轮增压执行器、电机位置、底盘高度等。除汽领域，Triaxis®还支持农业车辆和设备、操纵杆、人机界面、重型车辆、叉车、机器人、轮椅、工业起重机等领域的创新。