未来磁传感器市场将有越来越多的组合产品

2022-12-22
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据报道,传感器在日常生活、工业制造、航空航天等领域发挥着重要作用。温度传感器压力传感器、位置传感器等传感器构建了我们当前的感知网络。位置传感器和编码器无处不在。现代自动化设备需要工业自动化设备的实时控制和汽车的实时定位,无论是工业自动化设备的实时控制还是汽车的实时定位。

位置传感的核心技术

磁性位置传感这一大类别里,有基于霍尔效应的磁传感器BC184L,有基于各向异性磁阻效应的AMR传感器,有基于巨磁阻效应的GMR传感器,还有基于隧道磁阻效应的TMR传感,这些是目前位置传感应用里的核心传感技术。

从应用程序覆盖率的角度来看,基于霍尔效应的位置传感器应该是各种应用程序中最常见的选择。霍尔元件对磁场敏感,结构相对简单,体积小。因此,它被广泛应用于测量和自动化领域。3D霍尔效应位置传感器能否实现磁轴与温度的任意组合,是高端位置传感应用中最重要的功能之一,即在更宽的磁场检测范围和更宽的环境温度范围内保持优异的传感性能。

基于各向异性磁阻效应AMR磁性传感器广泛应用于运输和控制,特别是车辆标准运输和控制。其技术原理是利用材料中的S轨和D轨电子散射各向异性,技术难度略高于霍尔。AMR许多半导体制造商都在这样做,毕竟,它在汽车规级运行控制中起着重要作用。

巨磁阻效应GMR从传感器的名称可以看出,磁场中使用的磁性材料的电阻率会发生很大的变化。GMR传感指标一般采用桥式结构、功耗、响应时间、温度漂移等AMR传感器相似,但磁电阻相似AMR磁得多,磁阻比ΔR/Rmin一般在15%左右(AMR3%)。更高的技术门槛也意味着该技术路线的产品比上述两种磁性传感更罕见,在汽车规级应用中同样重要。

TMR,最困难的磁传感路线在结构复杂性、成本和工艺上都非常困难。匹配灵敏度高,磁阻效应大,磁阻比ΔR/Rmin超过50%。AMR和GMR来说,TMR灵敏度领先于数量级,温度漂移更稳定。近年来,随着材料、部件和电路技术的发展,这种高技术门槛和高成本的技术应用越来越多。

磁感技术组合——VHT+TMR

过去,单个传感器在位置传感器中更为常见,但现在单个传感器上的技术集成风向也很流行。Allegro它是在单个包装中实现的VHT(垂直霍尔技术)+TMR两种技术的组合(隧道磁阻)。

这种技术组合瞄准了汽车ADAS应用,为ADAS应用程序提供高精度和异构信号冗余。随着汽车自动化的快速发展,传感器在未来必须更加准确和敏感Allegro除垂直霍尔技术外TMR技术。据Allegro新闻发布,Allegro硅隧道创新磁阻TMR-on-silicon与传统的单霍尔效应传感器相比,该技术可以提供更高的分辨率和度,直接提高灵敏度8倍。在这种技术集成中,TMR纵TMR高精度感知完成后,垂直霍尔检测到低磁场和磁体缺失,大大提高了异构信号的冗余度。

将各种传感技术与各种传感技术相结合也有助于降低系统尺寸和整体成本。技术组合位置传感器比单个技术传感器更有优势。

磁感技术组合——xMR组合

这种磁感技术的组合必须提到英飞凌xMR英飞凌是少数同时掌握的技术组合之一AMR,GMR以及TMR制造商。目前,英飞凌是基于英飞凌的TMR该技术的磁性传感器不与其他技术相结合,只提供单一的技术产品,但AMR和GMR有许多技术组合产品。

AMR+GMR,英飞凌

英飞凌磁角传感器系列GMR和AMR同一包装采用双组合传感器技术GMR置于顶部,AMR将其放置在底部,以满足内置冗余应用程序的需要。这些组合技术的位置传感器GMR为初级传感,以AMR360传感技术完成°非接触角度测量。

GMR与AMR结合高精度和360°测量范围与短传播延迟相结合,适用于高速、高精度的汽车EPS系统和电机系统。

小结

目前,市场上使用各种磁性传感技术的传感器并不多。从目前发布的几种组合磁性传感器来看,它们都是先进的电力转向系统,需要精确的电机控制功能和快速响应线路控制动或机电制动系统,除了提供高精度外,还提供了足够的冗余。汽车的位置传感器需要能够提供最高精度和安全的位置传感器。磁性传感器的趋势可能会席卷整个行业。

虽然这些组合磁传感器并不多,但可以预测,未来磁传感器市场将会有越来越多的组合产品。许多半导体制造商也在加强其磁感应强度,如NXP就获得了TMR龙头厂商Crocus的技术授权,未来也许会推出基于TMR的组合磁传感;TDK收购了Micronas的霍尔技术,结合自家领先的TMR与霍尔进行组合产品的开发也不是不可能。

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