英飛凌高精度霍爾開關(guān)采用超小型SOT23封裝

英飛凌針對要求最高精度、最低能耗和最小空間的汽車和工業(yè)應用推出全新霍爾傳感器系列。全新TLE496x傳感器以先進的0.35μm工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，采用世界最小的霍爾傳感器封裝（SOT23）。憑借這種全新技術(shù)，英飛凌推出了具有不同磁開關(guān)閾值的多種霍爾開關(guān)和鎖存器產(chǎn)品。這些產(chǎn)品不僅電流消耗極低（不到1.6mA），而且可承受高達32V的工作電壓。此外，TLE496x產(chǎn)品家族還具備靜電放電耐受性高、溫度和誤差補償高效的特征，以及用于改善系統(tǒng)質(zhì)量、可靠性和控制性的大范圍保護特性。

TLE496x的典型應用為位置感測、無刷電機換相和指數(shù)計算。TLE496x單/雙極開關(guān)或鎖存器可用于電動車窗、天窗、后備箱、雨刷器、安全帶、儀表盤開關(guān)、凸輪軸、變速桿和多種汽車和工業(yè)用無刷直流電機。

圖1：電動車窗需要精準且節(jié)省空間的霍爾傳感器，如全新TLE496x器件。

圖1展示了一個受益于全新車用霍爾傳感器的典型應用：安全性與合規(guī)性兼具的防夾電動車窗模塊——除其他英飛凌組件外，還采用了一個可精確感應電機位置的TLE496x器件。

節(jié)省空間，提高能效

TLE496x霍爾傳感器（圖2）的使用讓上述系統(tǒng)更為緊湊和經(jīng)濟。得益于高達32V的工作電壓，它無需使用任何外部電阻，產(chǎn)品設(shè)計因而得到簡化。由于所需的無源保護組件較少，BOM得以減少，并節(jié)省系統(tǒng)占板空間。根據(jù)具體應用，還可以不使用預電阻或TVS保護二極管，這進一步節(jié)省了設(shè)備成本和PCB空間。

?

圖2：新一代高精度TLE496x霍爾傳感器的工作電壓范圍廣、能耗低、靜電放電耐受性高、保護功能全面且封裝尺寸最小。

圖3：TLE496x傳感器采用超小型SOT23封裝，可節(jié)省占板空間

?

除現(xiàn)有SC59（表面貼裝）和有引腳PG-SSO-3封裝外，TLE496x產(chǎn)品系列還可采用SOT23超小型封裝。SOT23封裝的尺寸僅為2.9 x 1.3 x 1.0 mm3，比當今最小產(chǎn)品還小大約30%，同時與SC59的引腳兼容（圖3）

憑借低至1.6mA的電流消耗量，TLE496x全新霍爾傳感器的電流水平只有類似產(chǎn)品的一半左右。全新傳感器具有良好的ESD防護性能（7kV人體模型）和精確穩(wěn)定的磁開關(guān)點，是要求魯棒性解決方案的高精度應用的理想之選。在電子控制單元和傳感器之間有長電纜連線的應用也包括在內(nèi)，比如電動車窗、安全帶鎖扣、后備箱蓋等。

產(chǎn)品組合豐富，應用范圍廣泛

全新TLE496x霍爾傳感器面向要求能在惡劣環(huán)境下工作的高精度霍爾開關(guān)的應用。憑借更寬的輸入電壓范圍和42V的過壓承受能力（過載情況下無需外部電阻），全新霍爾傳感器適用于多種汽車和工業(yè)應用。

TLE496x家族目前包括TLE4961、TLE4964和TLE4968三大系列。所有型號器件都工作在-40 °C-170 °C的擴展溫度范圍內(nèi)。憑借+/-1mT（雙極開關(guān)）、+/-2mT 至+/-15mT （鎖存器）和2.5/3.5mT至22.5/28mT（單極開關(guān)）的開關(guān)閾值，它們可極大限度地覆蓋鎖存器和單極開關(guān)的開關(guān)閾值范圍（見圖4）。

圖4：全新汽車用霍爾傳感器的豐富產(chǎn)品陣容解決了各種應用的不同開關(guān)點和敏感度要求。

TLE4961-x系列為鎖存器，適用于無刷直流電機和磁極轉(zhuǎn)子的位置感測、指數(shù)計算和速度測量?？捎糜谄嚨碾妱榆嚧昂吞齑?。

TLE4964-x系列為單極開關(guān)，是變速桿、安全座椅和HVAC等應用的理想之選。

TLE4968-x系列具有非常低的磁閾值（±1mT的高靈敏度）和雙極開關(guān)特性。該雙極開關(guān)適用于BLDC電機轉(zhuǎn)子位置感測以及凸輪軸和變速器的速度和位置感測。

TLE496x產(chǎn)品家族的關(guān)鍵特性概述如下：
- 工作電壓范圍：3.0V-32V
- 反向電池保護（-18V）
- 能耗低（1.6mA）
- 過壓保護高達42V，無需外部電阻
- 過流和過溫保護
- 主動誤差補償（旋轉(zhuǎn)霍爾探頭）
- 磁開關(guān)點高度穩(wěn)定，靜電放電耐受性高（7kV人體模型或15kV系統(tǒng)水平）
- 工作溫度To = 170°C
- 封裝方式為PG-SSO-3-2、SC59和SOT23

創(chuàng)新特性改善系統(tǒng)設(shè)計

TLE496x的創(chuàng)新功能包括增強的開通、重置和關(guān)斷功能以及大范圍保護功能。該霍爾開關(guān)能夠利用這些特性，提升系統(tǒng)質(zhì)量、安全性和監(jiān)控效果。這種集成式霍爾開關(guān)在啟動過程中能夠輸出預定的固定信號。預定信號值可防止錯誤信號傳輸到微控制器中而被誤讀，還可確保在兩開關(guān)閾值之間出現(xiàn)可測量磁場時，不會產(chǎn)生意外情況。既定啟動特性能夠預防缺陷信號，便于用戶控制系統(tǒng)和提高系統(tǒng)性能。

內(nèi)置過溫和過流保護機制能夠防止傳感器受損，提升系統(tǒng)魯棒性。加之高達42V的過壓承受能力和高靜電放電耐受性，產(chǎn)品在惡劣環(huán)境下工作的可靠性得到大幅提升。

除預定啟動特性外，TLE496x還具備預定關(guān)斷特性，以防止輸出引腳出現(xiàn)不受控制的電容性放電。該功能還可在開通過程中用于測試傳感器的功能性，因而微控制器能夠輕易監(jiān)測到系統(tǒng)故障。

全新霍爾開關(guān)能夠在3.0-32V的電壓下工作而無需電壓控制，在不配備外部電阻的情況下承受高達42V的過載電壓。其磁開關(guān)點具有高度靈敏性和穩(wěn)定性（Bop = +/- 1mT）。該霍爾開關(guān)集成誤差補償功能，使其能夠承受極大的機械壓力。輸出端受到過流和過溫保護。此外，它們具有極強的靜電放電耐受性（+/- 7kV人體模型和15kV系統(tǒng)水平）。

集成誤差補償

旋轉(zhuǎn)霍爾探頭霍爾IC開關(guān)包含一個霍爾探頭、偏壓發(fā)生器、補償電路、振蕩器和輸出晶體管（圖5）。偏壓發(fā)生器負責向霍爾探頭和有源電路提供電流。補償電路則穩(wěn)定溫度特性并降低技術(shù)參數(shù)的影響。主動誤差補償采用旋轉(zhuǎn)霍爾探頭技術(shù)，可消除信號路徑中的偏移、注塑和焊接過程造成的機械應力及封裝中的其他熱應力對霍爾探頭的影響。旋轉(zhuǎn)霍爾探頭測量方法以及閾值發(fā)生器和比較器可確保磁閾值精確且溫度穩(wěn)定。此外，這種霍爾開關(guān)抖動極低，小于0.3μs，噪音也非常低。

圖5：旋轉(zhuǎn)霍爾探頭霍爾IC開關(guān)包含一個霍爾探頭、偏壓發(fā)生器、補償電路、振蕩器和輸出晶體管。主動誤差補償采用旋轉(zhuǎn)霍爾探頭技術(shù)，可消除信號路徑中的偏移、注塑和焊接過程造成的機械應力及封裝中的其他熱應力對霍爾探頭的影響。

應用實例：節(jié)能無刷直流設(shè)計

全新霍爾傳感器是節(jié)能無刷直流應用的理想選擇。與有刷直流電機不同的是，無刷直流電機采用電子換相控制。為帶動電機旋轉(zhuǎn)，應該給定子繞組有序通電。為了了解按照通電順序應該給哪個繞組通電，掌握轉(zhuǎn)子的位置至關(guān)重要。轉(zhuǎn)子位置可通過嵌入定子內(nèi)部的霍爾傳感器進行感應。大部分無刷直流電機的非驅(qū)動端定子內(nèi)都置有三個霍爾傳感器。只要轉(zhuǎn)子磁極靠近霍爾傳感器，傳感器就會發(fā)出一個高信號或低信號，分別表示N極或S級在傳感器附近。綜合這三個霍爾傳感器的信號可確定換相的準確順序。

理想情況下，傳感器應該不受扭矩影響而獨立提供換相信號。傳感器的一個決定性標準是它們在切換時會鎖定相位，否則繞組和轉(zhuǎn)子位置發(fā)生變化時，相位也隨之改變，進而加劇扭矩波動，增強噪音和降低能效。然而由于制造局限，各傳感器的磁開關(guān)點存在偏差。無刷直流電機內(nèi)永磁體的磁場強度隨溫度升高也會小幅下降。機械應力和溫度波動還會造成漂移影響。為了實現(xiàn)霍爾傳感器的精確開關(guān)，這些影響必須予以補償。

TLE496x霍爾開關(guān)具有極優(yōu)相位保真性，相位誤差非常小。

綜述

TLE496x霍爾開關(guān)是針對汽車（達到AEC 100標準）和工業(yè)領(lǐng)域的位置記錄和指數(shù)計算等應用的功能強大的傳感器。根據(jù)機械設(shè)計、空間要求、電子設(shè)備的位置及精確度要求，為各種應用提供適當解決方案。（零缺陷）優(yōu)質(zhì)傳感器憑借超小型表面貼裝和集成功能，可實現(xiàn)可靠、節(jié)省空間和成本的產(chǎn)品設(shè)計。