Für Industrie- und Consumer-Anwendungen
3D-Magnetsensor im WLB-5-Gehäuse
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Wesentliche Funktionsmerkmale
Der TLI493D-W2B6 nutzt die neueste 3D-Hall-Generation von Infineon und bietet einige Erweiterungen im Vergleich zur Vorgänger-Generation. So verfügt der neue Sensor über eine integrierte Wake-up-Funktion und eine weiter verbesserte Drift (Empfindlichkeit und Matching). Der Kunde kann aus Varianten mit vier vordefinierten Standard-Adressen wählen. Ein größerer Messbereich und eine höhere Auflösung vereinfachen und erweitern den Einsatz. So können nun magnetische Flussdichten mit +/-160 mT bei einer programmierbaren Auflösung von 65 µT (typ.) erfasst werden. Auch eine XY-Winkelmessung wird unterstützt. Diagnose-Funktionen überprüfen die digitalen und analogen Schaltkreise sowie das Hall-Element des Sensors. Die Leistungsaufnahme im Power-Down-Modus wird mit nur 7 nA (typ.) spezifiziert. Der Versorgungsstrom beträgt 3,4 mA. Der Sensor kann über das I2C-Protokoll von einem externen Mikrocontroller getriggert werden und verfügt über einen dedizierten Interrupt-Pin. Die Update-Rate beträgt bis zu 5,7 kHz (8,4 kHz für XY), während die Auflösung in den Low-Power-Modes in acht Schritten zwischen 0,05 und 770 Hz eingestellt werden kann.
Der TLI493D-W2BW steckt im extrem kleinen WLB-5-Gehäuse. Im Vergleich zu den bisherigen TSOP-6-Gehäusen (2,9 mm x 2,8 mm x 1,1 mm) konnte mit dem Wafer-Level-Gehäuse (1,13 mm x 0,93 mm x 0,59 mm) der Platz auf der Leiterplatte nochmals um etwa 87 Prozent und die Bauteildicke um ca. 46 Prozent verringert werden. Gerade die geringe Einbauhöhe bietet in extrem platzkritischen Anwendungen wie Mikromotoren oder Spielekonsolen Vorteile.
Der TLI493D-W2BW mit seinem extrem kleinen Gehäuse ermöglicht Designs mit doppelseitig bestückten Leiterplatten oder die Positionierung des Sensors zwischen zwei Leiterplatten. Damit kann die verfügbare Leiterplattenfläche noch besser ausgenutzt werden. So können beispielsweise weitere Komponenten oberhalb des Sensors platziert werden. Darüber hinaus ermöglicht das I2C-Interface eine Reduktion der erforderlichen Mikrocontroller-Pins und damit eine kleinere MCU.
Power-Mode-Steuerung und Wake-up-Modus
Die Power-Mode-Einheit sorgt für die Leistungsverteilung im IC, verfügt über eine Power-on-Reset-Funktion und einen speziellen Low-Power (LP)-Oszillator als Taktquelle. Beim Start aktiviert die Funktionseinheit die Vorspannung (Biasing) und bietet einen präzisen Reset-Detektor sowie einen schnellen Oszillator (FOC). Danach geht der Sensor in den Low-Power-Modus und kann über das I2C-Interface konfiguriert werden. Nach der Konfigurierung kann der Messzyklus ausgeführt werden, und zwar in folgenden Schritten: Aktivierung des internen Biasing, Überprüfung der Restart-Funktion und Bereitstellung des schnellen Oszillators; danach erfolgt das Hall-Biasing und standardmäßig die sequentielle Messung der drei Hall-Element-Kanäle (einschließlich der Temperatur) und dann die Rückkehr in den Konfigurations-Modus.
Der Sensor kann auch in einem automatischen Messmodus arbeiten und das System nur dann aktivieren (Wake-up) wenn das magnetische Feld vorkonfigurierte Schwellwerte überschreitet. Damit reduziert sich die Leistungsaufnahme nochmals. Für jeden der drei magnetischen Kanäle (x,y,z) hat die Wake-up-Funktion einen oberen und unteren Vergleichs-Schwellwert. Jede Komponente des anliegenden Magnetfeldes wird mit diesen beiden Schwellwerten verglichen. Liegt ein Ergebnis oberhalb oder unterhalb dieser Schwellwerte, wird ein Interrupt-Impuls (/INT) generiert und so die Wake-up-Funktion ausgelöst. Der Sensor sendet dann ein entsprechendes Signal an den Mikrocontroller. So lange alle Komponenten des Feldes innerhalb der definierten Umgebung bleiben, wird kein Interrupt-Signal gesendet.
Der Sensor verfügt über mehrere Energiemodi für eine optimale Anpassung an die jeweilige Applikation: Power-Down-Modus (geringste Stromaufnahme), Low-Power-Modus (zyklische Messungen und AD-Umsetzungen mit verschiedenen Update-Raten), Fast-Modus Full-Range (kontinuierliche Messungen und AD-Wandlungen), Fast-Modus Short-Range mit geringerer Update-Frequenz und Master-controlled Modus (Messungen werden vom Mikrocontroller via I2C-Interface getriggert). Die Stromaufnahme lässt sich um bis zum 50 % reduzieren, wenn keine Temperatur- und Bz-Messung erfolgt. Standardmäßig ist die Temperatur-Messung aktiviert.
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