Texas Instruments TMAG5170D-Q1高精度3D线性霍尔效应传感器是一款完全冗余、电气隔离双芯片3D霍尔效应传感器，具有精密信号链。两个芯片垂直对齐，提供卓越的匹配输出结果，每个芯片均可独立配置，包含带温漂补偿的温度检测功能。该器件支持多种测量类型，包括1D线性、2D角度、3D操纵杆和磁性阈值交叉应用。

数据手册：*附件：Texas Instruments TMAG5170D-Q1 3D线性霍尔效应传感器数据手册.pdf

Texas Instruments TMAG5170D-Q1具有高可靠性汽车和工业应用所需的片上诊断功能，包括内部和外部故障条件监控器。该器件支持唤醒模式和睡眠模式等多种电源选项，令设计人员能够根据系统级需求优化系统功耗。

集成式角度计算引擎（CORDIC）通过磁偏移和增益校正为轴上和离轴角度测量提供360°全方位角度位置信息，以减轻系统机械误差源的影响。集成式ALERT功能可用于通过传感器转换、磁性阈值交叉或功能安全违规生成中断。

特性

• 3D霍尔效应传感器性能
  • X-Y轴灵敏度失配热漂移：±2.3%
  • X-Y角度热漂移：±1.2°（最大值）
  • 单轴转换率：20kSPS
• 完全隔离式双芯片，具有垂直对齐检测元件
• 符合功能安全标准
  • 开发用于功能安全应用
  • 根据《功能安全手册》，通过适当的系统级控制实施时，满足ASIL D要求
• 符合AEC-Q100标准，适用于汽车应用，温度等级为0（-40°C至150°C）
• 可配置10MHz串行外设接口（SPI），具有循环冗余校验（CRC）
• 内置温度传感器和多种磁体类型补偿
• 独立可选X、Y和Z范围
  • TMAG5170DA1-Q1：±25、±50、±100mT
  • TMAG5170DA2-Q1：±75、±150、±300mT
• 用于阈值检测的自主唤醒和睡眠模式下，仅消耗1.5 µA电流
• 集成式数字滤波器，集成了高达32倍的传感器数据
• 通过ALERT、CS或SPI通信触发转换
• 电源电压范围：2.3V至5.5V

功能框图

TMAG5170D-Q1 3D线性霍尔效应传感器技术解析与应用指南

一、产品核心特性

TMAG5170D-Q1是德州仪器(TI)推出的双芯片高精度3D线性霍尔效应传感器，具有以下突出特点：

‌关键性能参数‌：

• ‌三轴传感能力‌：X/Y/Z轴独立测量，支持±25mT至±300mT量程（分A1/A2两个版本）
• ‌超高精度‌：
  • X-Y轴灵敏度热漂移：±2.3%（最大值）
  • X-Y轴角度热漂移：±1.2°（最大值）
• ‌双芯片冗余设计‌：垂直排列的传感元件，满足ASIL D功能安全要求
• ‌低功耗特性‌：睡眠模式仅1.5μA，支持自主唤醒
• ‌灵活接口‌：10MHz SPI接口带CRC校验
• ‌宽工作范围‌：2.3V-5.5V供电，-40°C至150°C工作温度

二、架构创新

1. 双芯片冗余架构

• 独立供电的顶部和底部传感器芯片
• 垂直间距75μm（典型值），角度偏差<3°
• 集成式CORDIC引擎实现360°角度计算
• 每颗芯片包含完整的信号链（霍尔元件→MUX→ADC）

2. 智能诊断系统

• ‌电源监测‌：VCC欠压/过压检测（2.0V-5.9V）
• ‌传感器自检‌：霍尔电阻/开关矩阵校验
• ‌通信保护‌：SPI帧计数和CRC校验
• ‌温度监控‌：内置传感器（±0.06°C RMS噪声）

3. 工作模式配置

模式	电流消耗	典型唤醒时间	适用场景
活动模式	3.4-4.5mA	10μs	实时控制
待机模式	0.8-1.2mA	35μs	事件触发
睡眠模式	1.3-45μA	40μs	间歇监测
深度睡眠	5-300nA	246μs	超低功耗

三、寄存器配置要点

1. 关键寄存器组

• ‌DEVICE_CONFIG‌：配置转换平均次数(CONV_AVG)和温度补偿(MAG_TEMPCO)
• ‌SENSOR_CONFIG‌：选择激活的磁通道(MAG_CH_EN)和量程(*_RANGE)
• ‌ALERT_CONFIG‌：设置报警触发条件(THRX_COUNT)和模式(ALERT_MODE)

2. 数据读取优化

‌高速模式‌：

• 设置DATA_TYPE=1h（XY轴12位同步读取）
• 采用DDR传输模式，理论吞吐量达1.6Mbps

‌低功耗模式‌：

• 配置SLEEPTIME=9h（1s间隔唤醒）
• 启用单轴测量(MAG_CH_EN=1h)

四、PCB设计指南

1. ‌电源处理‌：
   • 每颗芯片VCC引脚配置0.1μF+1μF去耦电容
   • 独立接地平面，最小线宽0.3mm
2. ‌信号完整性‌：
   • SPI走线等长控制（±5mm偏差）
   • ALERT信号串联100Ω阻尼电阻
3. ‌磁路设计‌：
   • 传感器距磁体推荐2-5mm
   • 避免铁磁性材料在磁路中