市場上的開發人員套件雖能以磁傳感器設計產品，費用卻相當昂貴，其500歐元的價格甚至未能涵蓋必備的磁鐵/傳感器。有鑒于此，已有廠商現正推出各式設計套件，價格約落在每件20歐元，有助于輕松評估磁傳感器。開發人員必須判定所選的磁傳感器是否在設計初期即可達到效能需求。為達成此目標，他們需要更快速、更簡單的效能檢測。下一步是針對不同設計參數定義工作范圍。必備的磁鐵也需要運作。最終步驟則是確保磁傳感器能實際投入制造。多樣評估套件如英飛凌（Infineon）旗下的“3D Magnetic Sensor 2Go”、“Current Sensor 2Go”、“Speed Sensor 2Go”等，旨在使開發人員了解傳感器于設計時間初期的個別應用，并幫助其輕松進入設計時間。該公司的評估套件目前支持用于三維位置檢測的3D “TLV493D”磁傳感器，以及“TLI4970”電流傳感器、“TLE4922”速度傳感器。

三維檢測更精準

TLV493D 3D磁傳感器（圖1）測量x、y和z方向的磁場，并檢測三維、線性和旋轉動作，展現其廣泛的適用范圍涵蓋汽車、工業和消費性應用。

圖1 英飛凌TLV493D 3D傳感器提供高度三維檢測

可能的應用包含游戲桿和控制組件，例如家電和多功能按鈕、電流表的防篡改功能，或是其他需要精準位置測量和/或低電流功耗的應用。 例如，TLV493D-A1B6采用TSOP-6封裝，尺寸為2.9mm x 1.6mm。

此作法是在傳感器芯片上整合垂直及水平霍爾傳感器而成。 垂直霍爾傳感器檢測平面方向的x及y場分量，水平霍爾傳感器則檢測垂直方向的z場分量。

英飛凌使用包含節電振蕩器在內的各種技術，將傳感器的電流功耗降至僅幾微安培。 傳感器具備數字輸出功能，使用快速雙線I2C標準接口，可通過總線模式在傳感器及微控制器之間進行雙向通信。“3D Magnetic Sensor 2Go”設計套件（圖2）提供配備3D磁傳感器的評估板，并搭載ARM Cortex-M0處理器的XMC1000型微控制器，可將設計整合至此傳感器。該套件具備所有組件及功能，足以提供高效率的設計支持，并且內含除錯器。XMC4200微控制器也提供了除錯和USB通信，并通過Micro USB連接器提供與圖形用戶接口（GUI）的電力與通信。 評估板也含顯示供電和除錯狀態的LED、用戶可設定的LED、電壓控制器、反向電流二極管與ESD保護二極管。若是使用腳位接頭，亦可連接示波器或是外部微控制器。

封裝內也包含了單一磁鐵，能夠以手動的方式配置。 英飛凌也提供可安裝于評估板的磁鐵固定座。 如圖2顯示為兩種設計，為游戲桿和旋鈕。

圖2 3D Magnetic Sensor 2Go套件具備游戲桿或旋鈕的磁鐵固定座（轉接器）

特殊在線設計工具支持傳感器常見應用，如角度/線性位置測量及游戲桿（圖3）。 此工具為三項應用各提供預先定義或用戶自定義的磁鐵，可使用在線仿真工具定義磁鐵、磁鐵動作和傳感器的位置。傳感器檢測動作并輸出對應的信號。用戶可選擇角度測量動作，例如磁鐵旋轉、線性移動，亦包含游戲桿應用的特定動作，如3D磁鐵動作。

圖3 在線仿真工具可用于定義磁鐵、磁鐵動作與3D傳感器位置

此工具會自動為每個傳感器位置計算三個磁場方向。 此計算方式以用戶定義的傳感器組態為基礎，將傳感器和磁鐵的安裝公差列入考慮。

套件的軟件封裝也包含PC和韌體使用的圖形用戶接口，可儲存在通信用的閃存，與3D傳感器一同裝置于微控制器。Segger J-Link USB驅動器以評估板與PC相連接。

借由3D Magnetic Sensor 2Go，可調整各種操作模式，如x、y、z方向的測量更新率，也意味著電流功耗同樣可調整。

電流測量安全防護不可少

TLI4970是高精度電流傳感器，以英飛凌的霍爾效應技術為基礎，在一次側總線與二次側微控制器接口之間進行電流隔離（圖4）。“無芯”概念無磁通量集中器，在開放回路組態中可大幅縮小組件尺寸，這種架構也可避免產生遲滯效應。 全數字傳感器解決方案毋須外部校正或額外組件，如AD轉換器、運算放大器、電壓參考等，如此可簡化設計，降低PCB面積與成本。芯片采用類似QFN的小巧SMD封裝（7.0mm x 7.0mm），提供1.6%的過熱與使用壽命高準確度感測，以及最高75mA的偏移誤差。

圖4 英飛凌TLI4970霍爾電流傳感器結構

TLI4970具備過電流檢測，可自行設定臨界值與可程序濾波器，一般電流功耗為12mA。TLI4970配備的差動測量原則能防止外部磁場造成干擾，而傳感器采用獨立結構以測量溫度與機械壓力。

上述兩種參數在運作時采分別測量，組件因此得以永久有效偏移。 此為長期穩定測量的基礎，同樣適用于有效、可靠、成本優化的轉換器或驅動器。

TLI4970可測量最高+/-50A的交直流電，適用的裝置如太陽能轉換器、具備功率因子校正（PFC）的電源供應器、充電器或電子驅動器等。 非接觸式測量技術不會產生任何額外損耗，適用于低功率設計（Rp<0.6mΩ）。 由于采用整合式離散磁場抑制，此款傳感器對于外部磁場極不敏感。

除了提供精準的電流測量，也提供足夠的保護，可用于功率放大器等。 舉例而言，外部短路可能會觸發臨界過電流。 為確保延遲極為短暫，TLI4970提供平行訊號路徑，因此傳感器一般只需要1.8μs來檢測錯誤。 若要依據應用的需求微調過電流臨界值，系統開發人員可在傳感器中同時進行電流值與下行過濾的程序設計。 因總線整合至SMD封裝，傳感器可于提供時完全校正。 TLI4970是率先透過16位數字SPI接口傳送測量值的電流傳感器之一。 例如，此款傳感器整合差動放大器、濾波器及信號處理功能，并可在進行電流隔離時，同步測量最高600V的作業電壓與最高3,600V的測試電壓。

易用的設計套件適用于TLI4970電流傳感器以及Current Sensor 2GO（圖5），此款套件功能與3D Sensor 2GO套件相似，并包含以下功能：

圖5 Current Sensor 2Go套件

1. TLI4970-D050T4（配備數字接口的電流傳感器）2. XMC1100（配備ARM Cortex-M0）3. 內建J-Link Lite除錯器（以XMC4200微控制器為基礎）4. USB供電（MicroUSB）、ESD反向電流保護5. GUI霍爾傳感器精準測速

TLE4922霍爾傳感器通過測量磁場變化，可檢測鐵磁結構的動作與位置，此種結構可以是磁性編碼器車輪或鐵磁性齒輪。TLE4922可以通過回授偏壓組態使用簡易型、符合成本效益的磁鐵，同時更具備高氣隙效能和切換準確性。此款傳感器對震動和氣隙跳動極不敏感，可于最高8kHz的頻率范圍準確檢測速度。

TLE4922尤其適用于旋轉獨立安裝（TIM）組態，可取代汽車和兩輪車應用的被動式可變磁阻（VR）傳感器，更具備出色的抖動行為。

此外，傳感器提供對于短路、過熱和反向電壓的全方位保護功能，同時擁有良好的電磁兼容性（EMC）和ESD耐用性，適合在嚴苛環境下使用。 此款傳感器采用4腳位SSO-4-1封裝。

以TLE4922為基礎的各式應用可采取易用的Speed-Sensor-2GO套件（圖6）。 該套件內含傳感器（TLE4922-XAN）以及回授偏壓磁鐵（Bomatec鐵氧體磁鐵）。 PC可使用USB連接器輕松連接。 GUI型評估工具于實際應用時，可擷取并顯示數字與仿真的模擬數據作為參數功能，例如氣隙、溫度和頻率等。

圖6 Speed Sensor 2Go套件

套件采用TLE4922，可由內部連接至提供的模塊或其他由客戶組裝的模塊；也可作為制圖工具用于處理磁場。 內部架構對應至線性霍爾傳感器。 開發人員可使用TLE4922評估齒輪的模塊定位。

英飛凌除了提供用于檢測3D位置、電流、速度的設計套件外，未來也將提供適用于角度傳感器的相似評估解決方案，并以完整的文件和Arduino Shield提供設計支持。 在線仿真工具也有助于選擇適合不同類型應用的產品。 用戶選擇應用后，即可使用各種磁性與傳感器參數執行計算，以仿真磁場。 此外，工具也可根據磁鐵及其殘留磁性判斷最佳氣隙。 至于角度傳感器，在線工具可依組裝公差判定最大角度誤差。