在過去幾年裏，一係列新的終端市場和應用開始湧現，推動了對更高性能位置傳感器的需求。這在磁性位置傳感器 IC 領(ling)域(yu)尤(you)為(wei)明(ming)顯(xian)，此(ci)類(lei)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)供(gong)應(ying)商(shang)已(yi)經(jing)響(xiang)應(ying)市(shi)場(chang)的(de)急(ji)切(qie)呼(hu)喚(huan)

，開(kai)始(shi)推(tui)出(chu)新(xin)產(chan)品(pin)，專(zhuan)為(wei)快(kuai)速(su)發(fa)展(zhan)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)和(he)無(wu)人(ren)機(ji)市(shi)場(chang)量(liang)身(shen)定(ding)製(zhi)。新(xin)型(xing)磁(ci)性(xing)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)更(geng)加(jia)智(zhi)能(neng)，可(ke)提(ti)供(gong)更(geng)高(gao)的(de)分(fen)辨(bian)率(lv)和(he)精(jing)度(du)
，更(geng)小(xiao)更(geng)輕(qing)
，而(er)且(qie)功(gong)耗(hao)遠(yuan)遠(yuan)低(di)於(yu)其(qi)前(qian)代(dai)產(chan)品(pin)。

 

霍爾磁性位置傳感器已經問世很長一段時間了，但隨著汽車
、消(xiao)費(fei)和(he)工(gong)業(ye)應(ying)用(yong)終(zhong)端(duan)市(shi)場(chang)的(de)不(bu)斷(duan)電(dian)氣(qi)化(hua)
，它(ta)們(men)如(ru)今(jin)在(zai)這(zhe)些(xie)應(ying)用(yong)中(zhong)的(de)使(shi)用(yong)仍(reng)然(ran)在(zai)增(zeng)加(jia)。例(li)如(ru)，在(zai)汽(qi)車(che)領(ling)域(yu)，磁(ci)性(xing)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)目(mu)前(qian)用(yong)於(yu)諸(zhu)如(ru)轉(zhuan)向(xiang)
、製動
、變速器
、換檔器、底盤高度、踏板
、youlianggancedengcheliangzixitong。erzidongjiashicheliangdejizengzhihuicujinqiyongliangxuqiu。zaixiaofeilingyu
，tamenguangfanyongyubaisejiadiandemenweizhijiance。zaigongyeshichanglingyu，tamenyongyuweikongzhixitonghegongyejiqirentigongzhixingqi、杠杆和操縱杆位置反饋。此外，在所有市場中，它們都大量用於輔助電機控製。

 

磁性位置傳感器得到如此廣泛的使用的主要原因是它們可以由低成本的 CMOS 半導體技術實現，並且可以在最惡劣的環境中提供準確、可重複、可靠的位置測量。磁性位置傳感器不受灰塵、泥土、汙垢和液體的影響，並且可以在高溫
、高濕的環境下工作。一些供應商，例如ams
，甚至提供免受雜散場影響的磁性位置傳感器。 ams 在大中華區的授權分銷商有：Arrow,Digi-Key,貝能國際,Future,Mouser Electronics,中電器材(隸屬中電港),益登科技,利爾達,Meds Technologies,光電企業。歡迎登錄www.cedachina.org查看授權分銷商目錄或聯係CEDA秘書處對接授權分銷商渠道得到貨源。

 

CMOS 磁性位置傳感器已經整合進各種常見的表麵貼裝和單列直插通孔式 IC 封裝中，對於上述提到的大多數應用而言，此類封裝已經足夠小了。同樣，CMOS 磁性位置傳感器的典型功耗耗為幾十毫安。這仍然是傳統汽車、工業和消費類市場可承受的功耗水平。 

 

然(ran)而(er)
，隨(sui)著(zhe)汽(qi)車(che)的(de)快(kuai)速(su)電(dian)氣(qi)化(hua)
，連(lian)接(jie)到(dao)物(wu)聯(lian)網(wang)的(de)新(xin)型(xing)消(xiao)費(fei)產(chan)品(pin)層(ceng)出(chu)不(bu)窮(qiong)

，工(gong)業(ye)設(she)備(bei)和(he)工(gong)廠(chang)通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)機(ji)器(qi)人(ren)和(he)人(ren)工(gong)智(zhi)能(neng)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)高(gao)效(xiao)和(he)智(zhi)能(neng)化(hua)，過(guo)去(qu)的(de)磁(ci)性(xing)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)不(bu)再(zai)適(shi)合(he)。現(xian)在(zai)的(de)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)普(pu)遍(bian)認(ren)為(wei)，它(ta)們(men)的(de)物(wu)理(li)尺(chi)寸(cun)和(he)功(gong)耗(hao)都(dou)過(guo)大(da)，而(er)且(qie)精(jing)度(du)不(bu)足(zu)以(yi)滿(man)足(zu)係(xi)統(tong)的(de)性(xing)能(neng)目(mu)標(biao)。 

 

當前正致力於為輕工業、yiliaohetaikongtansuodengzhongduanshichangyanzhixinxingjiqirendeshejigongchengshi，duichuantongdecixingweizhichuanganqiyechixiangtongdekanfa。zaizhesangezhongduanshichangzhong，jiqirenshejishidouxuyaochaoxiaoxingqiechaodigonghaodecixingweizhichuanganqi
，yishengchanfeichangxiaoqiaodegaojingdujiqirenshoubi。jiqirenshoubijiangyonglaiwanchengfuzajingxiderenwu，liruzuzhuangdianziyuanqijian
、執行各種腹腔鏡手術以及在遙遠的行星上拾取小礦石和沉積物樣品等。 

 

迅速發展的無人機市場也是如此，尺寸、zhonglianghedigonghaoshishixiangengchangshijianfeixingrenwudeguanjianxuqiu
，zaiwurenjideshexiangtouyuntailingyu，chaoxiaoxinghechaodigonghaodecixingweizhichuanganqiyouqibibukeshao。cixingweizhichuanganqiyongyuwurenjideshexiangtouyuntai，weiyuntaidewushuazhiliudianjitigonghuanxiangfankui，bingtigongsanweidechilunjiaoduweizhifankui。ruguomeiyouzhexiecixingweizhichuanganqi
，shexiangtoudewendingxingbuzuyitigonglingrenjingtandesheyingxiaoguo。 

 

幸xing運yun的de是shi
，磁ci性xing位wei置zhi傳chuan感gan器qi供gong應ying商shang正zheng響xiang應ying客ke戶hu和he這zhe些xie新xin型xing終zhong端duan市shi場chang的de需xu求qiu，推tui出chu了le新xin一yi代dai磁ci性xing位wei置zhi傳chuan感gan器qi。新xin型xing磁ci性xing位wei置zhi傳chuan感gan器qi采cai用yong超chao小xiao型xing封feng裝zhuang
，包bao括kuo晶jing圓yuan級ji芯xin片pian封feng裝zhuang (WLCSP)，該封裝幾乎與傳感器裸片本身的尺寸相同，這些位置傳感器能夠自動進入低功耗模式

，以便降低整體功耗。

 

例如，ams提供了兩款能滿足這些新需求的器件。AS5510 線性位置傳感器采用 WLCSP 封裝，尺寸僅為 1.46mmx1.0mmx0.6mm，具有低功耗模式，在此模式下僅消耗 25μA 電流。同樣
，12 位精度的 AS5055A 采用小型 QFN-16 封裝 (4.9mmx6.0mmx1.75mm)，具有低功耗模式，在此模式下僅消耗 3μA 電流。這些特性使 AS5055A 被bei廣guang泛fan用yong於yu需xu要yao超chao小xiao體ti積ji和he超chao低di功gong耗hao的de電dian機ji控kong製zhi係xi統tong。該gai產chan品pin目mu前qian廣guang泛fan用yong於yu各ge種zhong終zhong端duan市shi場chang應ying用yong的de電dian機ji控kong製zhi領ling域yu，包bao括kuo工gong業ye和he消xiao費fei應ying用yong以yi及ji星xing際ji空kong間jian探tan測ce機ji器qi人ren。ams還提供多種磁性位置傳感器的係統級封裝 (SiP) 解決方案，在這些方案中，傳感器和相關的去耦電容集成在同一封裝中，實現“無 PCB”設計，以獲得更低係統成本和更小外形尺寸的解決方案。 

 

ams最近也開始提供最新的磁性角度位置傳感器 AS5600L樣品。該產品提供 12 位輸出分辨率
，在 -40 至 125oC 的整個工作溫度範圍內的最大 INL（積分非線性）誤差僅為1o，采用 WLCSP (2.07mm x 2.63mmx0.6mm) 封裝，在自動低功耗模式下僅消耗 1.5mA 電流。以下是 AS5600L 的 INL 誤差的兩個示例仿真圖，空隙 (Z) 為 1.5mm
，目標磁鐵和傳感器自身之間的 X/Y 偏差不超過 ±1mm。在圖中可以看到
，X/Y 零偏差時
，兩個目標磁鐵均可實現 INL 誤差 < ±0.5o。當空隙 < 1.5mm 時，INL 誤差甚至可以更小。 

 

Magnet (4mm diameter, 2mm thick)

磁鐵（直徑 4mm、厚 2mm）

 

Magnet (6mm diameter, 2.5mm thick)

磁鐵（直徑 6mm、厚 2.5mm）

圖1：1.0

 

這種低 INL 誤差或高精度結果
，以及在寬溫度範圍和目標磁通量下的低噪聲和超低功耗，使基於霍爾效應的超小型磁性位置傳感器（如 AS5600L）能夠滿足當今機器人和無人機設計工程師對性能和空間的需求。此外，它們還比競爭性位置傳感器技術具有成本優勢。

 

機器人設計師正在利用新一代磁性位置傳感器
，為各種終端市場（包括醫療、輕工業以及地質與太空探索）研發四肢更加小巧靈活的機器人。肢體小巧的機器人可以在應用中更快、更精準地拾取和移動物體
，例如：執行輕工業電子組裝任務、實(shi)現(xian)機(ji)器(qi)人(ren)腹(fu)腔(qiang)鏡(jing)手(shou)術(shu)
，甚(shen)至(zhi)在(zai)遙(yao)遠(yuan)的(de)行(xing)星(xing)上(shang)拾(shi)取(qu)小(xiao)份(fen)土(tu)壤(rang)樣(yang)本(ben)。具(ju)體(ti)而(er)言(yan)
，他(ta)們(men)正(zheng)在(zai)使(shi)用(yong)磁(ci)性(xing)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)來(lai)提(ti)供(gong)關(guan)節(jie)電(dian)機(ji)換(huan)向(xiang)和(he)齒(chi)輪(lun)位(wei)置(zhi)反(fan)饋(kui)。

 

為了實現這些小巧的機器人手臂
，機電一體化設計工程師正在利用柔性印刷電路板將這些小型磁性傳感器 IC 安裝到機器人主體的主控製器上，以便向其提供電源和將數據信號傳送回機器人主體中的主控製器。參見下圖 2.0。

 

圖2：2.0

 

與(yu)此(ci)類(lei)似(si)，新(xin)一(yi)代(dai)磁(ci)性(xing)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)也(ye)用(yong)於(yu)無(wu)人(ren)機(ji)領(ling)域(yu)。無(wu)人(ren)機(ji)設(she)計(ji)人(ren)員(yuan)正(zheng)在(zai)開(kai)發(fa)新(xin)型(xing)三(san)軸(zhou)攝(she)像(xiang)頭(tou)雲(yun)台(tai)，其(qi)中(zhong)采(cai)用(yong)了(le)許(xu)多(duo)與(yu)智(zhi)能(neng)手(shou)機(ji)相(xiang)同(tong)的(de)技(ji)術(shu)，以(yi)保(bao)持(chi)攝(she)像(xiang)頭(tou)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)

，從(cong)而(er)確(que)保(bao)出(chu)色(se)的(de)拍(pai)攝(she)效(xiao)果(guo)。然(ran)而(er)，正(zheng)是(shi)超(chao)小(xiao)型(xing)和(he)低(di)功(gong)率(lv)磁(ci)性(xing)位(wei)置(zhi)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)使(shi)用(yong)發(fa)揮(hui)著(zhe)關(guan)鍵(jian)作(zuo)用(yong)，提(ti)供(gong)了(le)攝(she)像(xiang)頭(tou)雲(yun)台(tai)的(de)無(wu)刷(shua)直(zhi)流(liu)電(dian)機(ji)和(he)齒(chi)輪(lun)的(de)三(san)軸(zhou)位(wei)置(zhi)反(fan)饋(kui)
，以(yi)確(que)保(bao)飛(fei)行(xing)和(he)拍(pai)攝(she)時(shi)相(xiang)機(ji)始(shi)終(zhong)保(bao)持(chi)水(shui)平(ping)
、無振動。參見圖 3.0。

 

圖3：3.0

 

總而言之
，新一代高精度
、小尺寸和低功耗磁性位置傳感器 IC使當今的電氣和機械設計工程師能夠研發出新型的
、gongnengqiangdadejiqirenhewurenji，congerweixuduoxinshichangheyingyongtigongfuwu。zaibujiudejianglai，womenyuqihuikandaoxiaoxingyiliaojiqirenshoubizhenzhengdichuanrurentineibu，xianshudicaozuo，yiqiechuzhongliuhezhixingqitashoushu。zaigongyejiqirenshichangshang
，womenyuqihuikandaoqingxingzhinengzhizaojiqirenyongyuzhixinggengfuzajingxiderenwu，rudianzizhuangpei。erzaiwurenjilingyu
，womenhuijixukandaoshexiangtouhefuzaiyuntaidefazhanhegailiang，yizhichigenggaofenbianlvdesheying
，wanchenggenggaojingdude 2D 和 3D 測繪。 

 

作者：Mark J. Donovan

 

作者簡介

是ams位置傳感器業務線的高級產品營銷經理。Donovan 先生在磁性傳感、電信和雷達信號處理方麵擁有 30 多年的行業經驗，他在磁性位置傳感、雷達信號處理和電信通信領域擁有 8 項專利。Donovan 先生畢業於馬薩諸塞大學洛厄爾分校

，擁有電氣工程理學學士學位，同時他還擁有南新罕布什爾大學的工商管理碩士學位。