Allegro Microsystems 2-Chip-Hall-Winkelsensoren für sicherheitskritische Anwendungen

Die 2-Chip-Hall-Winkelsensor-ICs A1331 und A1334 von Allegro eignen sich unter anderem für die Motorpositionierung
Die 2-Chip-Hall-Winkelsensor-ICs A1331 und A1334 von Allegro eignen sich unter anderem für die Motorpositionierung

Für die berührungslose Erfassung von Winkelpositionen hat Allegro die 2-Chip-Magnetsensor-ICs A1331 und A1334 entwickelt. Sie basieren auf einer vertikalen Hall-Technik mit SoC-Architektur und stecken in einem TSSOP-24-Gehäuse, das wiederum zwei einzelne, elektrisch isolierte Chips enthält.

Diese 2-Chip-Funktion ermöglicht den Einsatz in sicherheitskritischen Anwendungen, die einen redundanten Sensor-IC erfordern. Den A1334 bietet Allegro Microsystems auch als Ein-Chip-Variante im TSSOP-14-Gehäuse an, er eignet sich dann für Anwendungen, in denen keine Redundanz nötig ist.

Die Sensor-ICs sind mit einer 4-poligen 10-MHz-SPI-Schnittstelle ausgestattet und bieten eine Ausgangsaktualisierung innerhalb von 25 µs sowie eine Signalpfad-Latenz von nur 60 µs.

Die Bausteine arbeiten direkt an der Fahrzeugbatteriespannung und unterstützen Eingangsspannungen von 4,5 bis 14,5 V. Dabei beträgt die Stromaufnahme pro Chip maximal 10 mA. Hinzu kommen Diagnoseschaltkreise für den Signalpfad und die I/Os, um die ASIL-Sicherheitsanforderungen zu erfüllen.

Beide Bausteine können sowohl bei niedriger Drehzahl betrieben werden und unterstützen dabei bis zu 12 Bit Auflösung, als auch bei hohen Drehzahlen, um Anwendungen zu unterstützen, die schnellere Aktualisierungsraten und geringere Signalpfad-Latenzzeiten benötigen.

Als Teil ihrer DSP-Funktion bieten die ICs eine Automotive-konforme Temperaturkompensation, um genaue Winkelmessungen über den gesamten Temperatur- (-40 bis +150 °C) und Spannungsbereich zu ermöglichen. Die Ausgangssignale verhalten sich über einen großen Magnetfeldbereich hochgenau und stehen über einen Feldbereich von weniger als 300 G bis über 1000 G zur Verfügung.

Der A1331 ist insofern einzigartig, als dass er sowohl einen Micropower-Betriebsmodus als auch einen elektronischen Umdrehungszähler bietet. Beide Funktionen sind in elektronischen Servolenkungen erforderlich, weil hier die absolute Position des Lenkrads bei mehreren Umdrehungen verfolgt werden muss. Der A1331 lässt sich direkt an der Fahrzeugbatteriespannung betreiben. Bei abgeschalteter Zündung verbraucht er im Micropower-Modus durchschnittlich 100 µA Strom pro Chip. Er erkennt eine Lenkradbewegung im Micropower-Modus, erfasst und speichert die Lenkradumdrehungen selbst wenn die Zündung des Fahrzeugs ausgeschaltet ist. Bei eingeschalteter Zündung bzw. bei laufendem Motor erkennt das Lenksystem die absolute Position des Lenkrads. Der Umdrehungszähler zählt in 180°-Schritten mit einem Bereich von 511 positiven und 512 negativen Schritten.