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英飞凌推出ASIL-C等级的角度传感器TLE49SR,满足汽车底盘等应用需求

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随着汽车电气化的蓬勃发展,特别是SiC等器件在能量变换环节的大量使用,因高压、高频功率变换给车内环境造成了大量杂散磁场干扰。。。

随着汽车电气化的蓬勃发展,特别是SiC等器件在能量变换环节的大量使用,因高压、高频功率变换给车内环境造成了大量杂散磁场干扰,主机厂和Tier 1 提出了对于DC杂散磁场的抑制能力达到 4000A/m (约5mT)的应用指标 。

基于这一需求,英飞凌在2024年推出了业内领先的XENSIV™ TLE49SR角度传感器系列。该角度传感器无需任何屏蔽措施,即可实现高达8mT的抗杂散磁场干扰能力。同时,TLE49SR本身的测量精度可达到角度误差小于1°,如果采用经多点校准(采用16个可变点或 32个等距点)构建的片内查找表可进一步减小角度误差至小于0.5°的水平,该功能有助于补偿因制造过程中的机械偏差等原因造成的角度误差。

TLE49SR系列角度传感器根据 ISO 26262 标准开发,满足功能安全等级ASIL-C,方便构建系统级的ASIL-D功能安全目标。该产品适用于电子助力转向、车辆高度调平等汽车底盘等安全类系统级应用。

1 检测原理

TLE49SR片内内置有4个平面霍尔,侦测垂直于芯片表面的磁场。对角放置的每2个霍尔形成1组差分霍尔(如下图的Hall 1与Hall 3,Hall 2与Hall 4),外部杂散磁场(由绿色箭头显示)对差分霍尔形成的共模部分在运算时被减去,而被测磁铁的磁场形成的差模部分则被保留,芯片后级对这2组霍尔的输出进行cordic运算后得到角度。

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2 杂散磁场抑制能力

如前所述,目前主机厂和Tier 1提出对于DC磁场的抑制能力要求达到 4000A/m (约5mT) ,该值实际上已经超过了ISO11452-8 level IV 的最高测试要求(3000A/m (~3.8mT))。而TLE49SR的对DC磁场的抑制能力可以达到±8mT,对AC磁场的抑制能力达±1.25mT,远超目前OEM/Tier 1的要求。

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3 TLE49SR的差异化特性

除了抗杂散干扰的核心功能外,TLE49SR还可提供如下差异化特性:

(1)低延迟时间,最快可达9.8us,适用于高速运动场景下的角度测量,最高检测转速可达10000rpm。

TLE49SR的延迟时间tlatency= tjitter+ tnotch+ tIIR,其中信号滤波时间tIIR可以用户自行配置,下表显示最短的延迟时间可以达到9.8us,前提是将滤波器带宽设置为最高带宽49.2 kHz,可以在信号滤波级造成tIIR =4us的延时,此时延迟时间tlatency= tjitter+ tnotch+ tIIR = 1+4+4.8=9.8us。

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(2)角速度输出模式

SENT及SPC输出的芯片可将Data Nibble配置为角度或者角速度输出,角速度模式下又可以配置为如下4种模式,获得针对不同速率下的分辨率和延迟时间。

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(3)测量同时触发功能

TLE49SR的SPC输出类产品可使用Frameholder机制同时触发最多4个TLE49SR进行角度测量,之后再在SPC总线上按地址逐个获取数据。在需要多个TLE49SR同时测量角度以保持数据高度一致的场景下(例如冗余校验),该功能非常实用。

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(4)测量范围可编程

首先TLE49SR可以在0~360°范围内任意设置输出角度的钳位上限和钳位下限。

其次还可以将测量范围配置为如下图所示的4*90°和3*120°两种分段模式,角度所处的象限值会随具体角度值一起输出,该功能为车身高度类应用做下线校准提供了便利。

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(5)多样化的封装和输出协议

从输出信号看,TLE49SR分为电流输出型(两线制)和电压输出型(三线制)2种,电流输出型产品使用PSI5协议,电压输出型产品则使用PWM,SENT,SPC协议。

从封装形式看,TLE49SR目前使用了直插(PG-SSO-3-41)和贴片(PG-TDSO-8-1)两种形式。其中直插封装PG-SSO-3-41内部封装了硅电容,用户可以将芯片直接封装进模块内进行二次注塑,无需做PCB载板,不但提升了EMC能力,也使安装更加紧凑。

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下表囊括了目前TLE49SR由不同输出和封装组合得到的所有型号:

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4 TLE49SR的CRC校验

(1)TLE49SRS/C(SENT和SPC输出)产品采用种子为 0101,多项式为X4+X3+X2+1的CRC校验。一般来说MCU用内嵌查表法可以加快运算速度,下面例程为用查表法对如下Frame的CRC校验C语言代码。

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(2)TLE49SRI3(PSI5输出)产品采用种子为111,多项式为x3+x+1的CRC校验。在此付了CRC校验表,以方便用户。

CrcLookup [8] = { 0,80,16,64,32,112,48,96};

如前文所述,TLE49SR是英飞凌顺应汽车电气化趋势推出的新一代产品,目前该产品已经在车身高度,方向盘扭矩和转角测量等应用中获得众多客户的青睐;未来随着电气化的深入,其应用场景也将得到进一步拓展。英飞凌通过不断创新为市场和客户持续提供价值。


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