用于接口感应传感器的IC，第2部分

使用电感接近传感器的设计人员可以选择高性能信号调节接口IC，每个都提供不同的功能，功能和功能集。

本文的第一部分讨论了一些传感的机会，并从德州仪器看着IC。这部分从瑞萨和Microchip技术看IC。

Renesas IPS2550电感位置传感器

IPS2550以高达600,000 rpm的旋转速度运行（与每匝一周期相关的线圈设计）。其4微秒的超低传播延迟支持快速纺丝电机的动态控制(图1)。

图1:瑞萨IPS2200具有极低的传播延迟，仅几微秒用于高速电机。（图片：瑞萨电子产品）

它提供了两个独立的输出接口：

高速模拟或数字接口在解调模拟正弦/余弦原始数据或数字增量输出中提供位置信息(图2)。

图2：IPS2200的响应显示了它如何提供来自两个接收器线圈的响应的模拟解调。（图片：瑞萨电子产品）

一个I.²C用于诊断和编程的数字接口。

LC振荡器产生用于传感器的RF磁场，并在1.73MHz的开路频带中操作，为5.8MHz，这在短波（SW）和中波MW）无线电频带之间。通过外部部件调节特定频率，发射器线圈作为电感（L）和（外部电容（C）。线圈驱动电流是用户可编程的。

在嵌入式连接中，传感器和微控制器（MCU）都安装在相同的印刷电路板（PCB）上。在这些应用程序中，两个芯片之间的连接数并不重要，因此相关的微控制器可以利用单独的i²C接口，以持续监测诊断寄存器，而不中断模拟信号流或改变偏移或动态增益。

相比之下，在远程应用中，传感器模块与ECU分开并由电缆连接。为了最大限度地减少成本，电缆上的电线数量和连接器销的数量尽可能小，通常有四根线（V._DD.， GND, Sine, cos)用于单端配置和六线(V_DD.，GND，正弦，倒置正弦，余弦，倒余弦）用于差异配置。

由于该部分以关键的汽车函数为目标，因此它根据ISO26262作为“安全元件”的“安全元件”（SEOOC）设备，以便在安全相关系统中实现为ASIL C对于单个IC和ASIL D进行双重，冗余IC，使用内部和外部安全机制。

[如果您熟悉ASIL，这是Synopsys的一个很好的摘要：“ASIL指的是汽车安全完整性水平。它是由公路车辆功能安全的ISO 26262标准定义的风险分类系统。标准将功能安全定义为“由于电气或电子系统故障行为引起的危险导致的不合理风险。”基于符合ISO 26262的汽车部件的危害概率和可接受性，ASILS建立了安全要求。

此外，ISO 26262还识别出四个ASIL: A、B、C和D。ASIL A代表最低程度，ASIL D代表最高程度的汽车危害。安全气囊、防抱死刹车和动力转向等系统需要ASIL-D等级，这是用于安全保证的最高等级，因为它们的失效风险是最高的。另一方面，像尾灯这样的部件只需要ASIL-A级。大灯和刹车灯通常是ASIL-B，而巡航控制通常是ASIL-C。”你可以从Synopsys中找到更多关于ASIL的细节在这里)

因此，为了满足ASIL要求，Renesas IPS2550中的内部安全机制包括以下（并且还有更多）：

检测破损或短路的接收或发送线圈。
欠压、过压检测。
Broken-chip检测。
数据完整性校验(ECC和parity)。
硅芯片超温检测。
检测输出缓冲故障。

接收器线圈RX正弦和Rx余弦连续检查接地/短路，短路，短路，短路到相对的线圈。接收器线圈可以以两种方式连接：

一种ASIL C连接，防止由于相邻的两个引脚短路而导致接收线圈短路。
兼容连接为IPS2200提供引脚到引脚的兼容性，IPS2200是针对工业、医疗和高端消费应用的同类IC。

对于最终IC，我们将从Microchip技术看一下IC。

微芯片技术LX3301A具有嵌入式MCU的电感传感器接口IC

与前两个IC不同，该IC还包括微控制器单元（MCU）和内存(图3)。在这样做时，它允许在传感器前端的“边缘”处进行决定，用于更紧密的闭环控制，同时消除了将“未经信息”数据发送回主机的需要。它还允许在传感器上校准和其他校正。

图3：来自Microchip技术的LX3301可以通过其内部32位RISC微控制器具有高度的自主性和复杂性。（图片：微芯片技术）

LX3301A集成了两个完整的模拟通道，内部振荡器/激励器，频率范围为1到5 MHz，32位RISC处理器，非易失性配置存储器，以及模拟或PWM输出到14-TSSOP封装中(图4)。

图4：由于其模拟和PWM输出，LX3301是适合实时闭环控制情况的良好。（图片：微芯片技术）

与此处引用的其他ICS一样，它专为苛刻的汽车环境以及工业环境而设计，因此它被认证到AEC-Q100等级1.该设备在-40和125˚C之间的发布规范，并保持了其全功能一些规格降解到150˚C。它包括所需的多诊断功能，使其ISO 26262和ASIL-B兼容（注意ASIL-B对应于第二最低程度的汽车危险程度;瑞萨IC额定到更高水平的C和D。根据配置。）

在典型的位置传感应用中，电感传感器的输入要经过调理、解调并转换为13位值。MCU处理这些值以产生线性化的测量值，具有12位精度(模拟输出)或13位精度(PWM输出)。嵌入式MCU和内存可以处理广泛的线性化和相关问题，包括一个线性化算法与5个用户定义的线性化点，可编程原点，和端点;六段线性化;以及可编程的高原和高原水平。

结论

归纳感应非常适合测量汽车，工业，航空航天和商业应用中的机械运动（线性，角度/旋转和接近）。它是转子位置感测的一个非常可行的选择（特别是对于无刷直流电动机）;机器人手臂定位;液位传感;接近检测;和齿轮位置传感。随着LVDT - 其关闭表兄弟 - 基本传感器提供性能，坚固性和包装这些装置需求。这里（和其他人）讨论的IC在前端和系统的其余部分在条件侧直接，准确，精确地与传感器进行接口。他们还允许设计师更轻松地满足行业的任务，以实现可靠性和失败模式性能。

参考文献

德克萨斯州仪器
“LDC1101 1.8-V高分辨率，高速电感到数字转换器“ （数据表）
“感应传感:我应该测量L, RP还是两者都测量?”
Tida-00563，“电感接近开关BoosterPack参考设计“
瑞萨电子产品
“IPS2200电感位置传感器“ （数据表）
微芯片技术
“鲁棒，低成本和噪音免疫运动感应感应传感器“
“LX3301A具有嵌入式MCU的电感传感器接口IC“