英飞凌TLE5501系列TMR传感器的特点和优势

英飞凌传感器产品组合

英飞凌是汽车应用半导体领域的头号制造商，其主要产品是微控制器和功率半导体，但实际上英飞凌也生产许多传感器，这些传感器已被广泛应用于汽车、工业和消费电子领域。

如下图 (图1) 所示，英飞凌主要生产位置传感器、电流传感器、速度传感器、气压传感器、MEMS 麦克风、毫米波雷达等，产品阵容多种多样。本文将介绍英飞凌 TMR 传感器，它是一类基于隧道磁阻技术、可以非常高的精度检测旋转角度的磁阻传感器。

图1 英飞凌传感器类型

磁传感器的类型

磁传感器主要有两种检测方法，一种是霍尔效应，另一种是磁阻效应。但根据应用的不同，它们具有不同的优点和缺点，如下图 (图2) 所示：

图2 不同磁传感器的优缺点

霍尔传感器

霍尔传感器通过垂直放置的磁铁来检测磁场，是一种简单的精确定位垂直磁场的方法，但通常建议将磁铁安装在传感器的正上方和附近，这限制了设计的自由度。由于结构简单，该类传感器的成本很便宜，但不适合角度检测，因为单个传感器无法检测 180°~360°。

MR 磁阻传感器

MR 传感器 (如 AMR、GMR 和 TMR) 通过水平放置磁铁来检测磁场，允许多种可能的放置模式，提高了设计灵活性。与霍尔传感器相比，它更灵敏，适应绝对旋转角度，并且可以用单个传感器检测 180°~360°。不过其设计更为复杂，单个传感器的成本也高于霍尔传感器。

在 MR 传感器中，TMR 传感器使用隧道磁阻效应，与 AMR 和 GMR 传感器相比，它不易受温度变化的影响，并且具有非常高的磁灵敏度，适合需要高精度检测的关键应用。英飞凌 TMR 传感器还可用于符合 ISO-26262 标准 ASIL-D 要求的应用。

英飞凌 TLE5501 系列特点和优势

输出放大

下图 (图3) 为 TMR 传感器与 AMR/GMR 传感器对比图。由于其高磁灵敏度，TMR 传感器可以在没有放大器的情况下实现高达 0.37 V/V 的大输出幅度，与内置放大器的 AMR/GMR 传感器相比具有成本优势。

图3 TMR 传感器与 AMR/GMR 传感器对比

抑制温漂

极低的温度漂移减轻了用户侧的外部校准负担。

降低电流消耗

TMR 传感器的技术将运行期间的电流消耗降低到 2.5mA (最大值)，使其适用于对电流消耗有严格要求应用。

符合 ISO-26262 标准

英飞凌 TLE5501 系列有两种型号：TLE5501 E0001 和 TLE5501 E0002。如下图 (图4) 所示，这两款产品都符合 AEC-Q100 车载标准，尤其是 E0002，其开发完全符合 ISO-26262 标准，并作为独立产品达到了 ASIL-D 标准。

图4 英飞凌 TLE5501 系列产品特点

开发工具

英飞凌提供一系列有用的开发工具和文档，以加速对磁传感器的探索。

评估套件/评估板

如下图 (图5) 展示，英飞凌 TLE5501 评估套件/评估板由以下部分组成：

① 内置磁铁的旋转按钮

② TLE5501 Angle Shield

③ 英飞凌 XMC1100 BootKit (带微控制器)

图5 英飞凌 TLE5501 评估套件/板配置

客户可以使用这个 3 件套进行评估，但也可以仅使用配备了 TLE5501 的 Angle Shield 进行评估。评估三件套时，通过将英飞凌 XMC1100 BootKit 连接到 PC，可以在 GUI 上验证传感器检测信息，如下图 (图6) 所示。

图6 GUI

磁设计仿真工具

磁铁与传感器结合使用的仿真工具可以验证磁铁的设计。考虑到特定的磁体尺寸和剩余磁化强度 (径向磁化)，以及由磁体或传感器元件相对于旋转轴的倾斜和偏心率引起的最坏情况角度误差，可以对有效气隙 (从磁体表面到传感器的距离) 进行仿真。

图7 磁设计仿真工具

* 此仿真工具纯粹是对装配公差引起的误差的仿真，因此不考虑基于传感器元件的温度和寿命漂移的额外公差：

应用示例

英飞凌 TLE5501 可用于旋转传感的广泛应用。