Hall-Effekt-Winkelsensor-ICs für die Motorpositionierung mit CVH Technologie

Dual-Chip-Sensor IC für sicherheitskritische Industrie- und Automotive-Anwendungen

July 7, 2015

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Mit dem A1331 und A1334 stellt Allegro MicroSystems Europe neue, kontaktlose Hall-Effekt-Magnetsensor-ICs zur universellen Erfassung von Winkelpositionen wie z.B. der Motorposition. Die Sensoren eignen sich für sicherheitskritische Anwendungen auch für hohe Drehzahlbereiche.

Die 2-Chip-Winkelsensor-ICs A1331 und A1334 basieren auf einer vertikalen Hall-Effekt-Technik mit System-on-Chip-(SoC)Architektur, die eine schnelle Aktualisierung des Ausgangs und eine niedrige Latenz des Signalpfades ermöglicht.

Die Sensoren werden im TSSOP-24-Gehäuse ausgeliefert, das zwei einzelne, elektrisch isolierte Chips enthält. Diese 2-Chip-Funktion ermöglicht einen Einsatz in sicherheitskritischen Anwendungen, die einen redundanten Sensor-IC erfordern, wie es vor allem in ASIL-konformen Automotive-Systemen der Fall ist. Der A1334 steht auch in einer Ein-Chip-Konfiguration im TSSOP-14-Gehäuse zur Verfügung und eignet sich dann für Anwendungen, in denen keine Redundanz erforderlich ist.

Zu den vielfältigen Einsatzgebieten zählt auch die Motorpositionserfassung in elektronischen Servolenkungen oder Bremskraftverstärkern, die Positionserfassung in Getriebeaktuatoren, bei Drosselklappen und Pedalen sowie in anderen Systemen, die eine genaue Messung einer Winkel- oder Drehbewegung erfordern.

Der A1331 und A1334 bieten integrierte DSP-Funktionen und EEPROM für eine Programmierung ab Werk und beim Kunden. Die Sensoren eignen sich für eine Winkelmessung auf oder am Ende der Motorwelle, wenn eine schnelle Aktualisierung des Ausgangs und eine geringe Signalpfad-Latenz erforderlich sind. Weitere Typen bieten auch Funktionen zur Linearisierung bei Side-Shaft Anwendungen.

Die Sensor-ICs sind mit einer 4-poligen 10-MHz-SPI-Schnittstelle ausgestattet und bieten eine Ausgangsaktualisierung innerhalb von 25 µs sowie eine Signalpfad-Latenz von nur 60 µs. Die Bausteine arbeiten direkt an der Fahrzeugbatteriespannung, da sie einen weiten Eingangsspannungsbereich von 4,5 bis 14,5 V unterstützen. Dabei beträgt die Stromaufnahme pro Chip (maximal) nur 10 mA. Hinzu kommen Diagnoseschaltkreise für den Signalpfad und die I/Os, um die strengen ASIL-Sicherheitsanforderungen zu erfüllen. Die Qualifizierung für Verwendung in Anwendungen nach ISO 26262 ist möglich. Auch die dazu notwendige Sicherheits-Dokumentation ist verfügbar.

Beide Bausteine können sowohl bei niedriger Drehzahl betrieben werden und unterstützen dabei bis zu 12 Bit Auflösung, als auch bei hohen Drehzahlen, um Anwendungen zu unterstützen, die schnellere Aktualisierungsraten und geringere Signalpfad-Latenzzeiten benötigen. Als Teil ihrer DSP-Funktion bieten die ICs eine Automotive-konforme Temperaturkompensation, um genaue Winkelmessungen über den gesamten Temperaturbereich (-40 bis +150 °C) und Spannungsbereich (4,5 bis 14,5 V) zu ermöglichen.

Die Ausgangssignale des A1331 und A1334 verhalten sich über einen großen Magnetfeldbereich hochgenau und stehen über einen Feldbereich von weniger als 300 G bis über 1000 G zur Verfügung. Ein integriertes EEPROM ermöglicht eine flexible Programmierung der ICs durch den Kunden.

Der A1331 ist in der Hinsicht einzigartig, da er sowohl einen Micropower-Betriebsmodus als auch einen elektronischen Umdrehungszähler („Turns Counter“) bietet. Beide Funktionen sind in elektronischen Servolenkungen erforderlich, da hier die absolute Position des Lenkrads bei mehreren Umdrehungen verfolgt werden muss. Der A1331 lässt sich direkt an der Fahrzeugbatteriespannung betreiben. Bei abgeschalteter Zündung verbraucht der Sensor im Micropower-Modus durchschnittlich nur 100 µA Strom pro Chip.

Der A1331 erkennt eine Lenkradbewegung im Micropower-Modus, erfasst und speichert die Lenkradumdrehungen selbst wenn die Zündung des Fahrzeugs ausgeschaltet ist. Bei eingeschalteter Zündung bzw. bei laufendem Motor erkennt das Lenksystem die absolute Position des Lenkrads. Der Umdrehungszähler zählt in 180°-Schritten mit einem Bereich von 511 positiven und 512 negativen Schritten.



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 Applikations- und Marketingzentren in Heidelberg, Deutschland sowie in Annecy, Frankreich. Hinzu kommt ein Entwicklungszentrum in Edinburgh, Schottland.


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