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电池供电电子产品中的位置编码

发布时间:2019-12-04 13:55:11

电池供电电子产品中的位置编码

在所有的传感器技术领域中,超低功耗节能设计的趋势非常明显。带有无线络和故障安全保护功能的便携式设备和传感器尤其需要对位置数据进行低功耗测量。此外,在很多应用中,即便外部电源不可用,也需要检测出位置变化。测量所需的能量可通过能量采集解决方案获得或由电池提供。使用霍尔传感器的磁性位置测量,可以集成到包含完整信号调理电路的单芯片编码器中。

集成式霍尔传感器可节省空间和节约成本,但工作期间所需的功率相对较高。这里的解决方法是让霍尔传感器短时启动。快速位置测量(像电机控制所需的位置测量)需要霍尔传感器快速评估和发送脉冲,而计量应用程序所需要的采样率较低。因此,节能工作需要采取特殊的解决方案。

如果实现微安?

霍尔传感器生成的信号电压与磁通密度和霍尔元件中的电流成比例。当使用CMOS技术实现时,传感器的性能由工艺确定。因此,只能通过减少霍尔元件的测量周期,降低电源电压以及使用超低功耗电路设计技术(ULP)来降低电流消耗。

测量频率仅设置在位置测量所需的那样高。只有在确实需要时,ULP电路设计才会启动个别功能模块。可编程的掉电和唤醒电路可确保避免不必要的启动

为减少外部磁场的干扰,一对霍尔传感器可用于一体化的霍尔编码器集成电路,适用于不同的磁场组件。磁场由在芯片上方旋转的磁铁生成。使用三相抽样法时仅需要3个霍尔传感器,而非惯用的4个传感器,这样可以减少约25%的电流消耗。

始终开启

为实现持久的电池供电工作,集成单芯片ULP设计必须能够完全自动开关。图1显示了基于iC-Haus公司iC-TW11的这种ULP架构。这一器件是专门为电池供电的、需要高集成度节能和精确位置测量应用而开发的。它通过SPI接口与中央微控制器(ULP设计更好)相连。只有在真的需要时,霍尔传感器才会进行位置测量和采样。

图1:带有微控制器的超低功耗霍尔编码器架构。

Hall Sensors霍尔传感器

From other Encoder来自其他编码器

TIming and Power Control时序和电源控制

SAMPLE采样

Angle CalculaTIon角度计算

ConfiguraTIon Memory配置存储器

SPI CommunicaTIon SPI通信

Micro-controller微控制器

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