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      高精度＋內置冗余，組合磁傳感或成為汽車位置傳感新風向

      lPCU_elecfans ? 來源：未知 ? 2022-12-17 00:55 ? 次閱讀
      電子發燒友網報道（文/李寧遠）傳感器在日常生活、工業制造和航空航天等各個領域都扮演著重要的角色，溫度傳感、壓力傳感、位置傳感等等傳感器構建起了我們現在的感知網絡。在任何需要感知位置變化的場景應用里，位置傳感器和編碼器可以說是無處不在，不論是工業自動化設備的實時控制還是汽車的實時定位，現代自動化設備都需要依靠高精度的位置傳感持續為系統提供準確且實時的位置信息。

      位置傳感核心技術

      磁性位置傳感這一大類別里，有基于霍爾效應的磁傳感器，有基于各向異性磁阻效應的AMR傳感器，有基于巨磁阻效應的GMR傳感器，還有基于隧道磁阻效應的TMR傳感，這些是目前位置傳感應用里的核心傳感技術。
      從應用覆蓋率上來看，基于霍爾效應的位置傳感在各類應用里應該都是最多的那一類選擇，霍爾元件對磁場敏感，結構也相對簡單，同時體積也小，因此，在測量、自動化等各領域都有著廣泛的應用。3D霍爾效應位置傳感器能否實現磁軸和溫度的任意組合是現在高端位置傳感應用里比較看重的一項功能，也就是在更寬的磁場檢測范圍、更寬的環境溫度范圍中保持優異的傳感性能。
      基于各向異性磁阻效應的AMR磁傳感在運控應用，尤其是車規級運控應用上有很多應用，其技術原理是利用材料中S軌道與d軌道電子散射各向異性，技術難度稍高于霍爾?；贏MR的磁傳感很多半導體廠商都有在做，畢竟它在車規級運控上有著不可忽視的重要作用。
      巨磁阻效應GMR傳感器從名字就能看出，所用的磁材料在磁場中電阻率變化的幅度會非常大。GMR傳感一般也采用橋式構造，功耗、響應時間、溫漂等傳感指標和AMR傳感較為相近，但是磁電阻比會比AMR大很多，磁電阻比ΔR/Rmin一般在15%左右（AMR為3%）。更高的技術門檻也意味著這一技術路線的產品比上兩種磁傳感更少見，在車規級應用上同樣非常重要。
      TMR，技術難度最高的磁傳感路線，不論是其結構復雜度、成本還是工藝難度都很高，與之相匹配的是極高的靈敏度和極大的磁阻效應，磁電阻比ΔR/Rmin在50%以上。相對于AMR和GMR來說，TMR靈敏度的領先是數量級的，而且溫漂更加穩定。近年來隨著材料與元器件以及電路技術的發展，這種高技術門檻高成本的技術應用也開始多了起來。

      磁傳感技術組合——VHT＋TMR

      以往在位置傳感上，單個傳感器更常見的還是走單一技術路線，不過現在在單一傳感器上進行技術集成的風向也開始流行起來。今年Allegro就在單個封裝中實現了VHT（垂直霍爾技術）+TMR（隧道磁阻）兩種技術的組合。
      這一技術組合瞄準的是汽車ADAS應用，為ADAS應用提供高精度和異構信號冗余。隨著汽車自動化快速發展，未來肯定需要更精確且足夠靈敏的位置傳感器，因此Allegro在垂直霍爾技術之外選擇了TMR技術。據Allegro公布的消息，Allegro創新的硅片隧道磁阻TMR-on-silicon技術與傳統單一霍爾效應傳感器相比，可提供更高的分辨率和準確度，靈敏度直接提高了八倍。在該技術融合中，TMR作為初級傳感，垂直霍爾作為次級傳感，在TMR完成高精度的感測后，垂直霍爾進行低磁場和磁體缺失檢測，大大提高異構信號冗余度。

      VHT＋TMR，Allegro
      在單一封裝內將多種傳感技術進行組合的方式也有利于減少系統尺寸，整體成本上也會有所下探。技術組合位置傳感比單一技術傳感還是更具優勢的。

      磁傳感技術組合——xMR組合

      這種磁傳感技術組合不得不提的是英飛凌的xMR技術組合，英飛凌是少數同時掌握AMR、GMR以及TMR的廠商。目前英飛凌基于TMR技術的磁傳感還沒有與其他技術進行組合，只提供單一技術產品，但是AMR和GMR有不少技術組合產品。

      AMR＋GMR，英飛凌
      英飛凌的磁性角度傳感器系列采用GMR和AMR雙組合傳感器技術，在同一封裝中將GMR置于頂部，AMR置于底部，解決需要內置冗余的應用需求。這些組合技術的位置傳感器以GMR為初級傳感，以AMR為次級傳感技術，完成360°的非接觸式角度測量。
      GMR與AMR的組合，將高精度和 360° 測量范圍與短傳播延遲相結合，使其適用于具有高速和高精度要求的汽車EPS系統和電機系統。

      小結

      目前市面上采用多種磁傳感技術組合而成的傳感器還不多，從目前已經發布的幾款組合磁傳感來看，均是針對需要具有精確電機控制功能的先進電動助力轉向系統以及能夠快速響應的線控制動或機電制動系統，在提供高精確度之余提供足夠的冗余。汽車的位置傳感需要能夠提供最高準確性和安全性的位置傳感器，組合磁傳感這一趨勢或許會席卷整個行業。
      雖然現在這些組合式的磁傳感器還不太多，但是可以預見未來磁傳感市場會出現越來越多的組合式產品。很多半導體廠商也在加緊補足自己的磁傳感實力，比如NXP就獲得了TMR龍頭廠商Crocus的技術授權，未來也許會推出基于TMR的組合磁傳感；TDK收購了Micronas的霍爾技術，結合自家領先的TMR與霍爾進行組合產品的開發也不是不可能。

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      原文標題：高精度＋內置冗余，組合磁傳感或成為汽車位置傳感新風向

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