Präzise Halleffekt-Winkelsensor-ICs

Prädestiniert für anspruchsvolle Anwendungen in der Automobil- und Industrieelektronik

November 18, 2014

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Die neuen hoch auflösenden präzisen 360°-Winkelsenor-ICs A1332 und A1334 von Allegro MicroSystems basieren auf der Circular Vertical Hall-Technologie (CVH). Die neuartigen kontaktlosen Halleffekt-Sensoren mit ihrer System-on-Chip-Architektur (SoC) bieten schnelle Ausgangs-Refresh-Raten und geringe Latenzzeiten für den Signalpfad. Hierdurch wird eine Vielzahl von anspruchsvollen Automotive- und Industrieanwendungen unterstützt. Beide Winkelsensoren sind ideal für Anwendungen in der Automobilelektronik wie beispielweise in elektrischen Servolenkungen (EPS), Getriebesystemen und Aktor- oder Gaspedal-Positionen oder anderen rotatorischen Mechaniken, die genaue Winkelmessungen erfordern.

Der A1332 beinhaltet einen 32-bit-Prozessor sowie einen EEPROM-Speicher für die werks- und kundenseitige Programmierung. Zudem verfügt dieser IC über zwei unterschiedliche Linearisierungsfunktionen (Stützstellen- oder Fourier-basiert). Letztere insb. für die Erfassung von Winkeln, die mit Konfigurationen seitlich der Achse abgefragt werden (off-axis) , wie man sie üblicherweise in elektrischen Servolenkungen oder Getrieben findet. Außerdem ermöglicht der A1332 die axiale Abfrage am Ende einer Achse (on-axis) und kann hochpräzise Winkelmessungen mit einer Refresh-Rate von nur 32µs am Ausgang liefern. Der Sensor enthält eine Zweidraht I²C-Schnittstelle mit Signalpfad- und I/O-Diagnose für erhöhte Zuverlässigkeit zur Erreichung auch von sehr harten ASIL-Sicherheitsanforderungen in Automobilen.

Der A1334 mit seinen umfangreichen digitalen Signalverarbeitungsfunktionen und EEPROM-basierter Parameter-Programmierbarkeit ist speziell für Applikationen ausgelegt, die sowohl Sensorkonfigurationen neben der Achse (off-axis)als auch am Achsenende ermöglichen und zudem sehr schnelle Refresh-Raten und geringe Latenzzeiten der Signale erfordern. So ermöglicht der A1334 mit seinem Vierdraht-SPI-Interface (10MHz) am Ausgang eine Refresh-Periode von nur 25µs bei einer nominalen Signalpfad-Latenzzeit von nur 60µs. Zudem kann der A1334 direkt über das 12V-Bordnetz versorgt werden. Hierzu verfügt er über einen weiten Eingangsspannungsbereich von 4,5V bis 14,5V (Rating 26,5V), mit einer maximalen Stromaufnahme von nur 10mA. Wie der A1332 ist auch der A1334 mit Diagnosefunktionen für den Signalpfad- und die Ein- und Ausgänge ausgestattet, um ASIL-Anforderungen zu unterstützen.

Entsprechend den unterschiedlichen Anforderungen können beide Sensor-ICs in einem Modus für geringe Drehzahlen (Low-RPM) und hohe Drehzahlen (High-RPM) betrieben werden. Hierbei liefert der Low-RPM-Betrieb eine Auflösung bis zu 12Bit am Ausgang für Winkelmessungen mit einer geringerenGeschwindigkeit; während des High-RPM-Betriebs werden schnellere Refresh-Raten und geringere Signal-Latenzzeiten unterstützt.

Als Teil der Signalverarbeitungsfunktionen beinhalten die ICs eine Automobil-taugliche Temperatur-Kompensation, um präzise Winkelmessungen über den kompletten Temperatur- und Spannungsbereich der Sensoren zu gewährleisten. Außerdem sind der A1332 und der A1334 über einen weiten Magnetfeldbereich unabhängig vom Luftspalt. Die Sensoren arbeiten mit Feldamplituden des Gebermagneten im Bereich von 300 bis 1000 Gauß. Die relativ starken Magnetfelder bewirken die erforderliche Robustheit gegenüber Störfeldern und gewährleisten darüber hinaus hohe Messgenauigkeit. Über die On-Chip EEPROM-Technologie wird eine flexible Programmierung mit den Kalibrierparametern am Ende der Fertigung ermöglicht.

Die Winkelsensoren arbeiten über einen Temperaturbereich von TA=-40° bis +85°C (A1332) beziehungsweise TA=-40° bis +150°C (A1334). Beide ICs sind in einem nur 1mm flachen 14-poligen TSSOP-Gehäuse verfügbar. Für sicherheitskritische Anwendungen gemäß Norm ISO26262 ASIL D, die eine Sensor-Redundanz erfordern, steht der A1334 auch als Dual Die-Version in einem TSSOP-24-Gehäuse zur Verfügung. Alle Gehäuse sind bleifrei mit galvanisch verzinnten Anschlüssen.

Über Allegro MicroSystems

Allegro MicroSystems Inc. ist ein führendes Unternehmen bei der Entwicklung, Fertigung und Vermarktung von leistungsfähigen Power- und Halleffekt-Sensor-ICs. Die innovativen Lösungen von Allegro zielen auf die Wachstumsmärkte in den Bereichen Automobilelektronik, Kommunikation, Computer/Büroautomatisierung, Konsumer- und Industrieelektronik. Allegro hat seinen Firmensitz in Worcester, MA, USA mit Design- und Applikationszentren in Nord- und Südamerika, Asien und Europe. Weitere Informationen findet man unter: www.allegromicro.com.

Allegro MicroSystems Europe hat seinen Firmensitz in Chertsey, Großbritannien und stellt die europäische Vertriebs- und Marketing-Niederlassung dar. Von hier aus wird ein Netzwerk von Repräsentanten und Distributoren in Europa geführt. Allegro unterhält außerdem ein Design-Zentrum in Edinburgh, Schottland sowie ein Applikations- und Marketingzentrum in Annecy, Frankreich.

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Stephan Schurt
SSG Semiconductor Systems GmbH
Email: hall@ssg-de.com
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Allegro MicroSystems Inc. ist ein führendes Unternehmen bei der Entwicklung, Fertigung und Vermarktung von leistungsfähigen Power- und Halleffekt-Sensor-ICs. Die innovativen Lösungen von Allegro zielen auf die Wachstumsmärkte in den Bereichen Automobilelektronik, Kommunikation, Computer/Büroautomatisierung, Konsumer- und Industrieelektronik. Allegro hat seinen Firmensitz in Worcester, MA, USA mit Design- und Applikationszentren in Nord- und Südamerika, Asien und Europe. Weitere Informationen findet man unter: www.allegromicro.com.

Allegro MicroSystems Europe hat seinen Firmensitz in Chertsey, Großbritannien, und stellt die europäische Vertriebs- und Marketing-Niederlassung dar. Von hier aus wird ein Netzwerk von Repräsentanten und Distributoren in Europa geführt. Allegro unterhält außerdem Applikations- und Marketingzentren in Heidelberg, Deutschland sowie in Annecy, Frankreich. Hinzu kommt ein Entwicklungszentrum in Edinburgh, Schottland.


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