英飞凌TLE49SR系列角度传感器的原理和特性

以下文章来源于英飞凌汽车电子生态圈

随着汽车电气化的蓬勃发展，特别是SiC等器件在能量变换环节的大量使用，因高压、高频功率变换给车内环境造成了大量杂散磁场干扰，主机厂和Tier 1 提出了对于DC杂散磁场的抑制能力达到 4000A/m (约5mT)的应用指标 。

基于这一需求，英飞凌在2024年推出了业内领先的XENSIV TLE49SR角度传感器系列。该角度传感器无需任何屏蔽措施，即可实现高达8mT的抗杂散磁场干扰能力。同时，TLE49SR本身的测量精度可达到角度误差小于1°，如果采用经多点校准（采用16个可变点或 32个等距点）构建的片内查找表可进一步减小角度误差至小于0.5°的水平，该功能有助于补偿因制造过程中的机械偏差等原因造成的角度误差。

TLE49SR系列角度传感器根据 ISO 26262 标准开发，满足功能安全等级ASIL-C，方便构建系统级的ASIL-D功能安全目标。该产品适用于电子助力转向、车辆高度调平等汽车底盘等安全类系统级应用。

1 检测原理

TLE49SR片内内置有4个平面霍尔，侦测垂直于芯片表面的磁场。对角放置的每2个霍尔形成1组差分霍尔（如下图的Hall 1与Hall 3，Hall 2与Hall 4），外部杂散磁场（由绿色箭头显示）对差分霍尔形成的共模部分在运算时被减去，而被测磁铁的磁场形成的差模部分则被保留，芯片后级对这2组霍尔的输出进行cordic运算后得到角度。

2 杂散磁场抑制能力

如前所述，目前主机厂和Tier 1提出对于DC磁场的抑制能力要求达到 4000A/m (约5mT) ，该值实际上已经超过了ISO11452-8 level IV 的最高测试要求(3000A/m (~3.8mT))。而TLE49SR的对DC磁场的抑制能力可以达到±8mT，对AC磁场的抑制能力达±1.25mT，远超目前OEM/Tier 1的要求。

3TLE49SR的差异化特性

除了抗杂散干扰的核心功能外，TLE49SR还可提供如下差异化特性：

（1）低延迟时间，最快可达9.8us，适用于高速运动场景下的角度测量，最高检测转速可达10000rpm。

TLE49SR的延迟时间tlatency=tjitter+ tnotch+ tIIR，其中信号滤波时间tIIR可以用户自行配置，下表显示最短的延迟时间可以达到9.8us，前提是将滤波器带宽设置为最高带宽49.2 kHz，可以在信号滤波级造成tIIR =4us的延时，此时延迟时间tlatency= tjitter+tnotch+ tIIR = 1+4+4.8=9.8us。

（2）角速度输出模式

SENT及SPC输出的芯片可将Data Nibble配置为角度或者角速度输出，角速度模式下又可以配置为如下4种模式，获得针对不同速率下的分辨率和延迟时间。

（3）测量同时触发功能

TLE49SR的SPC输出类产品可使用Frameholder机制同时触发最多4个TLE49SR进行角度测量，之后再在SPC总线上按地址逐个获取数据。在需要多个TLE49SR同时测量角度以保持数据高度一致的场景下（例如冗余校验），该功能非常实用。

（4）测量范围可编程

首先TLE49SR可以在0~360°范围内任意设置输出角度的钳位上限和钳位下限。

其次还可以将测量范围配置为如下图所示的4*90°和3*120°两种分段模式，角度所处的象限值会随具体角度值一起输出，该功能为车身高度类应用做下线校准提供了便利。

（5）多样化的封装和输出协议

从输出信号看，TLE49SR分为电流输出型（两线制）和电压输出型（三线制）2种，电流输出型产品使用PSI5协议，电压输出型产品则使用PWM，SENT，SPC协议。

从封装形式看，TLE49SR目前使用了直插（PG-SSO-3-41）和贴片(PG-TDSO-8-1)两种形式。其中直插封装PG-SSO-3-41内部封装了硅电容，用户可以将芯片直接封装进模块内进行二次注塑，无需做PCB载板，不但提升了EMC能力，也使安装更加紧凑。

下表囊括了目前TLE49SR由不同输出和封装组合得到的所有型号：

4 TLE49SR的CRC校验

（1）TLE49SRS/C(SENT和SPC输出)产品采用种子为 0101，多项式为X4+X3+X2+1的CRC校验。一般来说MCU用内嵌查表法可以加快运算速度，下面例程为用查表法对如下Frame的CRC校验C语言代码。

（2）TLE49SRI3(PSI5输出)产品采用种子为111，多项式为x3+x+1的CRC校验。在此付了CRC校验表，以方便用户。

CrcLookup [8] = { 0,80,16,64,32,112,48,96};

如前文所述，TLE49SR是英飞凌顺应汽车电气化趋势推出的新一代产品，目前该产品已经在车身高度，方向盘扭矩和转角测量等应用中获得众多客户的青睐；未来随着电气化的深入，其应用场景也将得到进一步拓展。英飞凌通过不断创新为市场和客户持续提供价值。