Melexis запускает ASIL‑готовый Холл‑сенсор для безопаснокритических автосистем

Холл‑сенсор генерирует напряжение, пропорциональное встреченному магнитному полю. Эти устройства служат долговечными сенсорами приближенности, позиции, скорости и тока, ценятся за долгую жизнь, так как не содержат движущихся частей, которые могут износиться.

Melexis представила MLX91377 — ASIL‑готовый линейный Холл‑эффект IC, спроектированный для безопаснокритических автосред, таких как электрический усилитель руля (EPAS). Разработанный как Safety Element Out of Context (SEooC), MLX91377 соответствует ISO 26262 и имеет квалификацию AEC Q‑100 Grade 0.

Холл‑эффект порождает измеримое поперечное напряжение в проводнике или полупроводнике, когда через него проходит ток в присутствии магнитного поля. Полученное напряжение — баланс Лоренца и электрических сил — и может использоваться для детектирования магнитных полей.

Проектирование Холл‑сенсора требует магнитной системы, реагирующей на целевой физический параметр, связанной с электронным интерфейсом, преобразующим ощущенное поле в стандартный аналоговый или цифровой сигнал для хост‑системы.

Благодаря бесконтактной работе Холл‑сенсоры широко применяются в приближенности, позиционировании и скорости.

В базовой форме Холл‑сенсоры действуют как аналоговые преобразователи, выдавая напряжение, варьирующееся с силой магнитного поля, интерпретируемое как расстояние до Холл‑пластины. Также часто конфигурируются как цифровые вкл/выкл переключатели или индикаторы скорости в спидометрах, системах зажигания или ABS.

Автомобильные приложения требуют производительности на широком температурном диапазоне — от −40°C до 160°C — при выдержке высокой вибрации и возможного загрязнения пылью, жидкостями и другими загрязнителями. Холл‑сенсоры должны сохранять надежность долгие годы в этих суровых условиях.

С рабочим диапазоном до 160°C, высокой линейностью и отличной термической стабильностью — низким смещением и минимальным дрифтом чувствительности — MLX91377 обеспечивает точный, надежный момент для EPAS, поддерживая как обычные, так и автономные режимы вождения.

MLX91377 адресует множество авто и промышленных бесконтактных позиционных кейсов: сенсоры крутящего момента руля, педали газа/тормоза/сцепления, абсолютные линейные позиционные сенсоры, датчики уровня плавающего типа, бесконтактные потенциометры, сенсоры малого угла и малого хода.

«MLX91377 приносит улучшенную производительность по всем фронтам, позволяя высоко требовательные безопаснокритические приложения вроде автосенсоров крутящего момента. Хотя dev‑борд пока нет, устройство поддерживается стандартным инструментом программирования Melexis — PTC‑04», — объяснил Ник Чарнецки, глобальный маркетинговый менеджер по сенсорам позиции и скорости в Melexis.

Рисунок 1: Блок‑диаграмма MLX91377

Программируемые измерительные диапазоны и мног-точечная калибровка дают проектировщикам гибкость, а множественные выходные протоколы позволяют одному IC обслуживать разнообразные приложения, сокращая усилия и затраты на реквалификацию. Протокол Short PWM Code (SPC) обеспечивает синхронизированные измерения — до четырех MLX91377 на 2 кГц — передавая данные после обнаружения триггерного импульса, гарантируя детерминированную латентность и высокую точность (Рисунок 1).

«В зависимости от типа выхода MLX91377 может триггерироваться внешним протоколом или внутренне. С SPC сенсор ждет триггерный импульс от хост‑МК, затем быстро захватывает, оцифровывает и компенсирует магнитные данные, линеаризует их программируемой таблицей и отправляет в цифровом SENT формате. В аналоговом режиме сенсор автономно захватывает и компенсирует данные перед выдачей ратиометрического напряжения для чтения хостом. Оба интерфейса широко используются в авто, SPC новее и обычно предпочтительнее для мульти‑IC конфигураций. Триггерируемая природа SPC гарантирует, что все сенсоры захватывают магнитное поле одновременно, минимизируя задержку измерений между IC. Время отклика обычно <500 мкс, еще ниже в аналоговом режиме».

Рисунок 2: Иллюстрация тайминга SPC в режиме 1.5 мкс tick time и H.2 формат

В SPC режиме MLX91377 начинает сбор данных немедленно при получении триггерного импульса, независимо от настроенного режима, и передает полученные данные в том же SENT фрейме. Эта способность доступна для любого tick time ≥1.5 мкс (см. Рисунки 2 и 3).

Рисунок 3: Стандартная мастер‑слейв конфигурация SPC

MLX91377 достигает ASIL‑C функциональной безопасности в цифровом режиме (SENT или SPC) и ASIL‑B в аналоговом. Предлагает комплексную диагностику на уровне кристалла, обнаруживающую внутренние неисправности и входящую в безопасное состояние для предотвращения нежелательного поведения авто.

Будущие вызовы: всё более требовательные рабочие температуры, усиленная иммунность к утечкам полей при растущей электрификации авто и всё более высокие стандарты функциональной безопасности.

>> Эта статья изначально опубликована на нашем партнерском сайте Power Electronics News.