Infineon公司的霍爾效應傳感器TLE4942-1C 設計為現(xiàn)代汽車動態(tài)控制和 ABS 提供轉速、轉向、總成位置和限位氣隙相關信息。輸出設計為基于脈寬調制 (PWM) 原理的雙線電流接口。

傳感器運行無需外部組件，具有快速啟動時間和低截止頻率。 優(yōu)秀精度和靈敏度可以滿足嚴苛汽車要求，具有寬溫度范圍、高 ESD 魯棒性和高 EMC 恢復力。

采用先進 BiCMOS 技術，單片集成有源傳感器區(qū)以及信號調節(jié)。

最后，優(yōu)化壓電補償和集成動態(tài)偏移補償降低制造難度，消除磁場偏移。

TLE4942-1C 額外配備超模壓 1.8 nF 電容器，增強 EMI 性能。

特征描述

雙線 PWM 電流接口

轉向檢測

氣隙診斷

總成位置診斷

動態(tài)自校準原理

單芯片解決方案

無需外部組件

高靈敏度

南北極預感應

對壓電效應具有高抗性

工作氣隙大

寬的工作溫度范圍

TLE4942-1C：1.8 nF 超模壓電容器

潛在應用

帶方向檢測的車輪速度應用

目前受國際大環(huán)境影響，TLE4942缺貨比較嚴重，國內廠家推出了相應的替代產品，下面我們來了解一下知名半導體廠商意瑞半導體的產品及相關輸出協(xié)議：

1. 簡介

意瑞半導體的輪速傳感器芯片提供了幾種不同的輸出協(xié)議，每種輸出協(xié)議對應的輸出信號都有一些區(qū)別，對應不同的應用場景以及程序需求。根據(jù)特定情況選取一個合適的輪速傳感器輸出協(xié)議非常重要。本文會介紹不同輸出協(xié)議的區(qū)別及優(yōu)劣勢，如表1，總結了最常用的幾種輪速傳感器的輸出協(xié)議。（*產品型號尾綴“C”的版本代表內置電容。）

表1 輪速傳感器芯片輸出協(xié)議總結

*產品型號尾綴“C”的版本代表內置電容。

2. 標準協(xié)議

輪速傳感器在測量齒輪轉速時，被測量的運動部件會經過傳感器的前端，引起磁力線密度的變化。標準協(xié)議是輪速傳感器中最簡單的協(xié)議，CH503（C）內置兩個霍爾盤，將霍爾盤間的差分信號調整并且放大，當輸入信號越過其最大值和最小值的算術平均值時發(fā)生切換（例如正弦信號的過零點)，即輸出從ON變?yōu)镺FF，反之亦然。一個有效的傳感器輸出只能處于OFF或ON兩種狀態(tài)，分別用低電流和高電流表示，最終輸出方波信號，如圖1所示。

圖1標準協(xié)議輸出

對于只需要速度信息、不需要方向信息的應用來說，標準的速度協(xié)議非常適合選用，在允許的氣隙范圍內，方波信號的輸出都是很穩(wěn)定的，CH503（C）的占空比波動小、延時較小，在高速的輪速下輸出參數(shù)依然穩(wěn)定有效。但是這種協(xié)議的缺點就是無法輸出其他信息，例如方向以及氣隙警告等。

3. PWM協(xié)議

PWM協(xié)議的電流與標準協(xié)議類似，電路中的開和關狀態(tài)由高和低電流來表示。磁輸入信號的每一次過零都會觸發(fā)一個輸出脈沖，通常每個輪齒旋轉的周期會產生固定脈沖數(shù)，速度信息就可以根據(jù)輸出脈沖率提供，輸出信號的連續(xù)上升沿之間的間隔時間就是脈沖率。除了速度信號以外，還會通過PWM調制的方式改變輸出脈沖的寬度，從而提供更多的信息。

關于方向的定義，如圖2所示，CH504（C）芯片帶絲印的面朝向目標齒輪，齒輪從芯片GND引腳側往VDD側轉時，輸出脈沖傳遞的是DR-R的方向信息；而當目標齒輪從VDD側往GND側轉時，輸出脈沖傳遞的是DR-L的信息。兩個方向信息以不同的脈沖寬度體現(xiàn)，可以幫助控制單元了解此時齒輪轉動的方向。同樣,如果氣隙超出臨界值的時候，脈沖寬度變化也會給出警告信息。具體的脈寬調制的寬度取決于傳感器芯片的編程。PWM協(xié)議的輸出波形如圖3所示。

圖2方向的定義

圖3PWM協(xié)議輸出

圖4 PWM協(xié)議不同脈寬傳遞的信息

相較于標準協(xié)議，PWM協(xié)議不僅僅是提供速度信息，還有方向和氣隙警告等信息。車輪的正反轉判斷信息大大提高了輪速傳感器在智能方面的應用。

4. AK協(xié)議

AK協(xié)議包含一個IHIGH的速度脈沖和后續(xù)的九位數(shù)據(jù)信息位，速度脈沖是提供齒輪的速度信息，后續(xù)的數(shù)據(jù)信息位提供更多的其他信息，例如方向以及氣隙信息等。這些數(shù)據(jù)信息位是曼徹斯特編碼，一幀數(shù)據(jù)內，數(shù)據(jù)段的波形，若檢測到電流上升沿則表示數(shù)據(jù)1，電流下降沿表示數(shù)據(jù)0。編碼1和0由IMID和ILOW組成，可以看出AK協(xié)議的速度信號由三種電流構成。

數(shù)據(jù)信息位的0和1代表了各自不同的信息，每一位數(shù)據(jù)信息位也有各自的信息，例如方向或者是氣隙警告。CH505（C）的輸出波形由圖3所示，AK協(xié)議數(shù)據(jù)信息如表2所示。

圖5 AK協(xié)議輸出波形

表2 CH505（C）的數(shù)據(jù)信息位含義

可以看出數(shù)據(jù)中包含了氣隙有效性、方向有效性與正反轉信息，這些單個數(shù)據(jù)可以在電控單元上被解碼，從而獲得具體狀態(tài)的信息。即便是靜止的狀態(tài)下(Standstill mode)，速度脈沖消失，但是后面的數(shù)據(jù)位依然能輸出，對于需要智能輪速傳感器的應用十分重要。然而AK協(xié)議中由于傳輸消息的時間會很長，高速狀態(tài)下改為只輸出其中幾位數(shù)據(jù)位，所以目標輪轉動的最大速度可能會受到一定的限制。

5. 結論

本文就常見的幾種輪速傳感器的協(xié)議做了一些介紹，分析了它們的特點以及優(yōu)劣勢。不難看出，在不同的應用場景下，選擇一個更合適的輸出形式非常重要，協(xié)議的選擇是高度依賴于應用程序的需求的?？梢愿鶕?jù)需求從CH50X系列中挑選標準協(xié)議、PWM協(xié)議、及AK協(xié)議三種輸出形式的輪速傳感器，更多詳細的數(shù)據(jù)信息可以通過規(guī)格書來獲取。

審核編輯：劉清