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                      新型的工業級TMR角度傳感器

                      發布時間:2022-12-05 來源:艾睿電子 責任編輯:wenwei

                      【導讀】在 IoT 市場、工業設備以及消費類方面的應用中,常需要傳感器來感測角度,使設備能夠進行精確的運動或是進行相對應的判斷,其中一種新型的 TMR (Tunnel Magneto-resistance)傳感器便具有高靈敏度、低功耗、高線性度、低溫度依賴性等優勢。本文將為您介紹TMR傳感器的特色,以及由Murata銷售的Crocus Technology TMR角度傳感器的產品特性。


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                      磁阻效應可應用于存儲與傳感領域


                      TMR(隧道磁電阻)是指一種發生在磁性隧道結(MTJ)中的磁電阻效應,是由兩個薄絕緣體及其隔開的鐵磁體所組成的組件,在絕緣層相當?。ㄍǔ閹啄蚊祝┑那闆r下,電子可以從一個鐵磁體隧穿過去另一邊,其穿隧電阻大小隨兩邊鐵磁材料相對方向變化。磁電阻效應是磁阻式隨機存取內存(MRAM)與硬盤中的磁性讀寫頭的科學基礎,也被應用于傳感領域。


                      TMR磁傳感器是由一個由介電勢壘隔開的固定層和自由(傳感)層所組成,如果外部磁場發生變化,則傳感層的磁化強度會改變其大小和方向,這會導致MTJ電阻發生變化。但是,TMR角度傳感器和TMR線性磁傳感器之間存在一個重要區別,TMR磁傳感器通常工作在TMR特性的線性范圍內,而角度傳感器則處于飽和區。換言之,傳感層的磁化強度始終處于最大可能的幅度,并隨著外部磁場角的變化而改變其方向矢量,這種方法的明顯限制是角度傳感器不能在低磁場下工作,典型角度傳感器的工作磁場范圍在25 mT和90 mT之間。


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                      通過傳感電阻的變化來檢測角度


                      TMR效應的表現為材料堆疊(包括鐵磁合金)的電阻變化,TMR堆棧的電阻與感應層和固定層之間的角度直接相關,因此通過檢測電阻的變化,便可以進行角度的檢測。TMR技術相較于其他技術具有許多優勢,像是可進行全360°旋轉辨別,且只對角度敏感,對外場強度不敏感,且因為采用了非接觸式系統,因此不會產生機械磨損,可以遠離灰塵和污染,也不受到機械振動的影響。


                      雖然基于TMR技術的傳感器相對較新,但它們已經進入了各種工業和汽車應用,這些應用都需要監控旋轉機械結構,像是電機軸和旋鈕的角度、速度和方向的位置傳感,都是角度傳感器的典型應用。由于磁性測量原理、高靈敏度和低噪聲,TMR磁傳感器非常適合應用于轉向角測量、無刷直流(BLDC)電機中電機通信的轉子位置測量,以及用于車輪速度測量的速度感應(ABS傳感器)與帶有方向信息的曲軸速度和位置感應。


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                      適用于低功耗、高靈敏度和極端溫度的


                      高精度傳感器


                      由Crocus Technology所推出的磁傳感器產品是基于其創新的XtremeSense? TMR技術,通過其特有CMOS平版印刷技術完整集成單片工藝,可在較寬的溫度范圍內實現高靈敏度、低噪聲,這些磁傳感器不僅具有高磁傳感性能,還具備高溫高可靠性,小尺寸、電流和熱隔離、高頻操作和低功耗等優點,提供出色的堅固性和穩定的性能,已經成為IoT領域和產業應用的理想檢測解決方案。


                      本文要重點介紹的Crocus TMR角度傳感器(2D傳感器)則是由八個對磁場敏感的TMR電阻器組成,每個電阻器由多個MTJ(TMR組件)構成,可實現均勻磁場角度的精確測量。它優異的功能特性使其非常適合許多不同的操作環境,以及對準確性和快速響應很重要的應用,例如旋鈕、編碼器、電機/運動控制和許多其他應用。


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                      高性能的全橋式TMR角度傳感器


                      由Crocus Technology推出的CT310是一款利用Xtreme Sense?技術開發而成的全橋式角度傳感器,該角度傳感器的工作磁場范圍為25 mT至90 mT,可進行0°至360°的非接觸式角度測量,在全工作溫度范圍內的補償后角度誤差不高于0.30°。同時,它還可以在1.0 V到5.5 V的工作電壓范圍內運作,并為正弦(SIN)和余弦(COS)軸提供差分輸出。


                      CT310傳感器采用雙全橋電阻排,為8引腳TSSOP封裝,可針對需要優先考慮空間問題的應用領域,此外還有尺寸為2.00 x 2.00 x 0.45毫米、小巧輕薄的8引腳DFN封裝可供使用。


                      與線性傳感器不同,CT310在飽和模式下運行,因此外部磁場的影響對其性能的影響很小,有助于它在整個溫度范圍內實現出色的穩定性,工業版可在-40℃至+85℃下工作,擴展工業版則支持-40℃至+125℃,可廣泛應用于角度測量、旋轉角度傳感器與無刷直流電機。


                      結語


                      Crocus Technology基于TMR技術的2D角度傳感器,是舊磁性2D傳感器的理想替代品,該解決方案因為高CMOS集成能力,可支持單片IC,具備最低功耗、低角度誤差和成本效益高等優勢,將是工業、消費類產品角度傳感應用的理想選擇。


                      來源:艾睿電子



                      免責聲明:本文為轉載文章,轉載此文目的在于傳遞更多信息,版權歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權問題,請聯系小編進行處理。


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