多维科技模拟输出角度芯片的优势详解之「响应速度」

文 / 江苏多维科技有限公司 市场部 陈晔

图1 : 本文内容结构

多维科技在苏州总部建起的TMR（Tunneling MagnetoResistance，隧道磁阻效应）芯片产线，是国内目前唯一的8英寸TMR Wafer产线，具备领先的工艺和产能优势。在此基础上，多维科技推出了一系列基于先进工艺的，以TMR3081为典型芯片产品的模拟输出角度芯片。

什么是模拟输出角度芯片？

模拟输出角度芯片是指角度芯片的输出形式为模拟电压信号，通常由一对或多对SIN/COS信号组成，角度信息包含在SIN/COS信号里。图2显示了模拟角度芯片在应用系统信号链上的位置。

与模拟输出角度芯片经常竞争的、处在同类价格区间的数字输出角度芯片，如图3所示。电涡流方案和旋变方案在安装方式和成本区间上，与模拟角度芯片有较大差别，但它们都是同类的SIN/COS信号输出形式，如图4、图5所示。

图2 : 模拟输出角度芯片的信号输入、输出框图



图3 : 数字输出角度芯片的信号输入、输出框图

图4 : 电涡流角度芯片的信号输入、输出框图


图5 : 旋变角度检测方案的信号输入、输出框图

什么是角度芯片的「响应速度」？

角度芯片是角度位置传感器芯片的简称，它是Position Sensor的一个分支，它的作用是及时反馈测量对象的角度位置信息。从测量对象的角度位置（物理量）发生变化，到ECU Controller接收到此角度位置信息之间，存在着μS级的总时延，响应速度的衡量指标「响应时间 t_RESPONSE」是这个总时延的组成部分。如图6所示。

图6 : 「响应速度 t_RESPONSE」是位置检测时延的组成部分

图6所述角度位置检测的时延将直接影响角度传感器在应用系统中能发挥多大的作用。图7列举了常见的电机位置检测中，不同的转速和检测分辨率对角度信息时延的最小要求。

图7 : 电机转速和转子位置检测分辨率对角度更新速率（时延）的要求（Min Requirement）

多维科技的模拟角度芯片为什么有响应速度的优势？

图8 : 多维科技模拟输出角度芯片 VS. 一般的数字输出角度芯片，响应速度（角度时延）量化对比

对比图7和图8可知，数字输出角度芯片即使在5k RPM这样的转速下，角度信息的时延也无法满足应用系统对实时性的要求，其电机系统控制性能（表现为电机效率、转动力矩、噪声等）将不如采用多维科技模拟角度芯片的设计。多维科技的模拟输出角度芯片为什么会有这样的优势呢？更深一层的原因是，多维科技在苏州总部建立的TMR产线工艺先进，只靠TMR磁头就能具备相当的传感器性能参数水平（灵敏度、功耗、温度稳定性、动态范围等），从而摆脱了对片上调理电路（ASIC）的依赖，间接实现了与旋变、电涡流方案相当的响应速度优势。图9总结了多维科技的模拟输出角度芯片、数字输出角度芯片、电涡流方案和旋变方案在响应速度这一参数上的对比。

图9 : 多维科技的模拟输出角度芯片具备响应速度和成本的双重优势