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高性能电感式传感技术迅速切入电机高端应用
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高性能电感式传感技术迅速切入电机高端应用

2021-11-17 16:08:00 来源:电子发烧友

电感式传感技术,就是利用非接触式无磁体感应技术检测导电目标的位置,通过一个旋转目标来测量励磁线圈和两个接收器线圈之间的耦合。从技术流程上看,并没有上述的那么晦涩。

电感式传感技术,就是利用非接触式无磁体感应技术检测导电目标的位置,通过一个旋转目标来测量励磁线圈和两个接收器线圈之间的耦合。从技术流程上看,并没有上述的那么晦涩。该技术是通过振荡器产生一个交变磁场,当金属目标接近磁场达到感应距离时,在金属内产生涡流,从而振荡衰减或者停振。这些振荡或者停振的变化经过放大电路处理然后转换成开关信号,进而触发驱动控制器件,达到非接触的目的。

利用这种技术,不仅能进行金属接近检测,还能进行编码器设计,应用在伺服驱动上。线圈如果正确部署,会与电机的极对数同步,IC输出与单个极对数分段内的电角位置成正比,这种应用下的电机编码器会有更高的分辨率。目前这种技术的应用还不算多,基于此技术的传感芯片也不算大众,但是性能绝对领先。

AMS电感式传感芯片

AMS作为编码器大厂在该技术下的芯片只有AS5715R这一款。它的定位是具有差分模拟正弦/余弦输出的高性能离轴感应电机控制位置传感器。

高性能电感式传感技术迅速切入电机高端应用

(AS5715R,AMS)

基于AS5715R的感应电机控制位置传感器可以检测旋转轴一对极内的电气位置,多用于BLDC的电机换向。这种方式极具优势的一点在于在电机检测中,它不会丢失分辨率。同时在电机控制上会明显地减少转矩波动,提高电机控制效率。它匹配的转速极高,最高到了480000 rpm。

电感式控制在精度上有天然的优势,AS5715R的角度精度误差小于1°,当然这也得益于电感式传感带来的更好的传感器内部布局。AS5715R的工作温度最高可达160℃,可靠性可见一斑。这款符合车规级的传感芯片还体现出仅0.3°的电气INL高性能。

TI电感式传感芯片

高性能电感式传感技术迅速切入电机高端应用

(TIDA-00828,TI)

TIDA-00828是基于LDC0851电感芯片设计的电感感测32位置编码器旋钮,在工业上应用在绝对电感式编码器中。基于电感式传感的增量编码器旋钮设计可为控制输入提供稳定可靠的低成本接口。

LDC0851芯片,当导电物体进入感应线圈的接近范围内时,该器件包含的滞后功能可保证一个可靠的开关阈值,从而不受机械振动的影响。同时该芯片的差分实现方案可防止因温度变化或湿度影响等环境因素导致的误触发。LDC0851的采样速率最高可到4ksps,平均采样速率也高于行业水准。LDC0851采用推挽式输出,可以通过电阻编程设定阈值。这个电感式芯片,在旋转编码器以及增量编码器旋钮应用上很多。

Renesas电感式传感芯片

IPS2550是Renesas今年推出的无磁铁电感式位置传感器。这个系列电感式位置传感器IC通过了AEC-Q100 0级汽车认证,能够以正弦/余弦信号的形式检测出转子的绝对位置。

 

高性能电感式传感技术迅速切入电机高端应用

(IPS2550,Renesas)

从原理上来说,该IC是利用涡流效应的物理原理,检测出在一组由一个发射线圈和两个接受线圈所组成的线圈上方移动的金属目标的位置。输出接口配置也很灵活,如果为了提高成本效益,可以选择单端输出,如果需要抑制共模干扰,可以配置差分输出。

基于电感式技术,IPS2550支持最高转速为600krpm,同时适应离轴与轴端布置。与替代型传感技术相比,用户可以匹配扇区数量与电机极对数,用一种效率更高,成本更低的方式提高电机精度。

该IC在电气性能上毫无疑问属于车规级应用,同时IPS2550的稳定性和可靠性也通过小于5µs的传输延迟,正弦/余弦增益失调和偏置补偿,以及内置的用于补偿环境变化的自动增益控制功能 (AGC) 得到了验证。

小结

在电机控制甚至汽车应用上,旋转变压器或磁性传感器替代产品受到了越来越多的青睐,基于电感式传感技术的应用也逐渐引起了制造商的注意。基于这种非接触式的传感技术,制造商往往能做出更高性能以及足够稳定的器件,在BOM上也能节省一大笔费用。

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