電子發(fā)燒友網(wǎng)報道（文/李寧遠）傳感器在日常生活、工業(yè)制造和航空航天等各個領域都扮演著重要的角色，溫度傳感、壓力傳感、位置傳感等等傳感器構建起了我們現(xiàn)在的感知網(wǎng)絡。在任何需要感知位置變化的場景應用里，位置傳感器和編碼器可以說是無處不在，不論是工業(yè)自動化設備的實時控制還是汽車的實時定位，現(xiàn)代自動化設備都需要依靠高精度的位置傳感持續(xù)為系統(tǒng)提供準確且實時的位置信息。

位置傳感核心技術

磁性位置傳感這一大類別里，有基于霍爾效應的磁傳感器，有基于各向異性磁阻效應的AMR傳感器，有基于巨磁阻效應的GMR傳感器，還有基于隧道磁阻效應的TMR傳感，這些是目前位置傳感應用里的核心傳感技術。

從應用覆蓋率上來看，基于霍爾效應的位置傳感在各類應用里應該都是最多的那一類選擇，霍爾元件對磁場敏感，結構也相對簡單，同時體積也小，因此，在測量、自動化等各領域都有著廣泛的應用。3D霍爾效應位置傳感器能否實現(xiàn)磁軸和溫度的任意組合是現(xiàn)在高端位置傳感應用里比較看重的一項功能，也就是在更寬的磁場檢測范圍、更寬的環(huán)境溫度范圍中保持優(yōu)異的傳感性能。

基于各向異性磁阻效應的AMR磁傳感在運控應用，尤其是車規(guī)級運控應用上有很多應用，其技術原理是利用材料中S軌道與d軌道電子散射各向異性，技術難度稍高于霍爾。基于AMR的磁傳感很多半導體廠商都有在做，畢竟它在車規(guī)級運控上有著不可忽視的重要作用。

巨磁阻效應GMR傳感器從名字就能看出，所用的磁材料在磁場中電阻率變化的幅度會非常大。GMR傳感一般也采用橋式構造，功耗、響應時間、溫漂等傳感指標和AMR傳感較為相近，但是磁電阻比會比AMR大很多，磁電阻比ΔR/Rmin一般在15%左右（AMR為3%）。更高的技術門檻也意味著這一技術路線的產(chǎn)品比上兩種磁傳感更少見，在車規(guī)級應用上同樣非常重要。

TMR，技術難度最高的磁傳感路線，不論是其結構復雜度、成本還是工藝難度都很高，與之相匹配的是極高的靈敏度和極大的磁阻效應，磁電阻比ΔR/Rmin在50%以上。相對于AMR和GMR來說，TMR靈敏度的領先是數(shù)量級的，而且溫漂更加穩(wěn)定。近年來隨著材料與元器件以及電路技術的發(fā)展，這種高技術門檻高成本的技術應用也開始多了起來。

磁傳感技術組合——VHT＋TMR

以往在位置傳感上，單個傳感器更常見的還是走單一技術路線，不過現(xiàn)在在單一傳感器上進行技術集成的風向也開始流行起來。今年Allegro就在單個封裝中實現(xiàn)了VHT（垂直霍爾技術）+TMR（隧道磁阻）兩種技術的組合。

這一技術組合瞄準的是汽車ADAS應用，為ADAS應用提供高精度和異構信號冗余。隨著汽車自動化快速發(fā)展，未來肯定需要更精確且足夠靈敏的位置傳感器，因此Allegro在垂直霍爾技術之外選擇了TMR技術。據(jù)Allegro公布的消息，Allegro創(chuàng)新的硅片隧道磁阻TMR-on-silicon技術與傳統(tǒng)單一霍爾效應傳感器相比，可提供更高的分辨率和準確度，靈敏度直接提高了八倍。在該技術融合中，TMR作為初級傳感，垂直霍爾作為次級傳感，在TMR完成高精度的感測后，垂直霍爾進行低磁場和磁體缺失檢測，大大提高異構信號冗余度。

在單一封裝內(nèi)將多種傳感技術進行組合的方式也有利于減少系統(tǒng)尺寸，整體成本上也會有所下探。技術組合位置傳感比單一技術傳感還是更具優(yōu)勢的。

磁傳感技術組合——xMR組合

這種磁傳感技術組合不得不提的是英飛凌的xMR技術組合，英飛凌是少數(shù)同時掌握AMR、GMR以及TMR的廠商。目前英飛凌基于TMR技術的磁傳感還沒有與其他技術進行組合，只提供單一技術產(chǎn)品，但是AMR和GMR有不少技術組合產(chǎn)品。

英飛凌的磁性角度傳感器系列采用GMR和AMR雙組合傳感器技術，在同一封裝中將GMR置于頂部，AMR置于底部，解決需要內(nèi)置冗余的應用需求。這些組合技術的位置傳感器以GMR為初級傳感，以AMR為次級傳感技術，完成360°的非接觸式角度測量。

GMR與AMR的組合，將高精度和 360° 測量范圍與短傳播延遲相結合，使其適用于具有高速和高精度要求的汽車EPS系統(tǒng)和電機系統(tǒng)。

小結

目前市面上采用多種磁傳感技術組合而成的傳感器還不多，從目前已經(jīng)發(fā)布的幾款組合磁傳感來看，均是針對需要具有精確電機控制功能的先進電動助力轉向系統(tǒng)以及能夠快速響應的線控制動或機電制動系統(tǒng)，在提供高精確度之余提供足夠的冗余。汽車的位置傳感需要能夠提供最高準確性和安全性的位置傳感器，組合磁傳感這一趨勢或許會席卷整個行業(yè)。

雖然現(xiàn)在這些組合式的磁傳感器還不太多，但是可以預見未來磁傳感市場會出現(xiàn)越來越多的組合式產(chǎn)品。很多半導體廠商也在加緊補足自己的磁傳感實力，比如NXP就獲得了TMR龍頭廠商Crocus的技術授權，未來也許會推出基于TMR的組合磁傳感；TDK收購了Micronas的霍爾技術，結合自家領先的TMR與霍爾進行組合產(chǎn)品的開發(fā)也不是不可能。