世界上最小的绝对角度位置编码器芯片(IC Encoder®)- MA782

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挑战不断

近几十年来,产品开发越来越受到设计和人体工程学的影响。复杂的功能被挤进超小尺寸的包装,越来越多的应用由电池供电,而且可移动。作为消费者,我们乐见这种改变;但作为开发工程师,它对我们日常工作产生的影响越来越明显。

传感器系统的研发也深受此影响:曾经足以连接商用编码器,现在通常需要根据给定的机械限制设计特殊的传感器配置。

MPS MagAlpha位置传感器系列的新成员,MA782 此时应运而生。

最佳空间利用

MA782采用了MPS专有的SpinAxisTM 技术,该技术可实现完整角度传感器的单片集成,内部传感器前端横截面积仅占1平方毫米(见图1)。 这项技术与其他方法形成鲜明对比,后者通常需要将单独的传感器前端(例如磁阻)与处理单元(例如内插器)相结合。

图1: MPS SpinAxisTM 技术

典型的IC封装采用沿硅芯片边缘延伸的引线键合连接,将焊盘连接到引线框架。而现代倒装芯片技术则倒装芯片,并将焊盘通过焊料凸点直接连接到引线框架,从而减少了圆周边缘。利用这项技术, MA782可以将占板面积缩小至2mmx2mm,比已经处于行业领先地位的MPS其他MagAlpha传感器外形尺寸还要小50%以上(见图2)

图2:MA782的2mmx2mm封装与一便士美元硬币对比图

MPS SpinAxisTM 技术的另一个优势便是MA782可以直接正对着旋转磁体的中心(轴端)放置,也可以侧向移位(轴侧)放置,甚至可以正交于磁体平面边缘(正交于轴侧)放置(见图3)。它适用于直径磁体、环形磁体或多极环形磁体等多种类型的磁体。这种传感器位置的通用性足以应对最严苛的限制。

图3:MagAlpha定位选项

节能功能

有些应用系统对传感器有严格的能源预算,住宅电子门锁或现代WiFi连网房间内的恒温器就是两个典型示例。这两种应用都很少触发动作(每天仅几次),但是用户仍然希望系统快速反应,且没有任何明显延迟。而且,尽管内部复杂性要求采用微控制器,用户仍希望充一次电可运行数周或数月。

MA782提供了多种机制来优化功耗。

首先,它是一款真正的绝对位置编码器,可以在每一次采样时都提供完整的角度位置信息,即使在延长待机时间之后的下一秒也是如此。

其次,MA782具有可配置的采样率。其集成掉电逻辑以适合特定应用的间隔唤醒传感器内核,测量实际角度,再使传感器返回超低功耗待机模式。 只有通信接口保持活动状态,主机微控制器可通过该接口随时获取最新的角度信息。典型配置下MA782平均功耗在4mA至4µA之间,具体取决于采样率和所需的角度分辨率。

在采取这些措施降低传感器能耗的同时,MA782更进一步提升了整个系统的效率。该传感器可配置为,一旦位置变化超过预定阈值,即为微控制器生成IRQ信号。因此,通常为系统耗能大户的处理系统得以保持睡眠模式,而仅在必要时才被激活。唤醒标准由参考角度和偏离该参考的阈值决定。

传感器性能

MA782的感测核心基于一组集成的霍尔效应器件,这些器件用于测量面内磁场的方向。它采用一个快速数字滤波器产生8位至12位角度分辨率和高效SPI通信,实现了控制周期短至6.25µs的高度动态系统。通过SpinAxisTM 方法,MA782只需要最少的校准,仅限于零点偏移和可能的对称性补偿。新型MA782传感器可实现新一代位置感测应用:

    • 它采用小尺寸QFN-14(2mmx2mm)封装,是市场上最小的集成角度传感器。
    • 其功耗低至几mA,低于任何同类产品。
    • SpinAxisTM 传感器核心可以调整到您所需的分辨率,并容许灵活的磁体配置。

MA782是机械和/或功率受限型应用的理想传感器选择。