探索TLE49SR：高性能角度传感器的卓越之选

在电子工程师的日常设计工作中，角度传感器是一个关键的组件，它广泛应用于各种需要精确测量角度的场景。今天，我们就来深入了解一下英飞凌的TLE49SR系列角度传感器，看看它有哪些独特的特性和优势。

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产品概述

TLE49SR是基于霍尔技术的杂散场鲁棒角度传感器，用于测量0°至360°范围内的绝对角位置。它提供数字输出接口，采用空间分离的霍尔单元，能够实现对磁场的杂散场鲁棒测量，同时在集成电路上还集成了信号调理电路。该系列传感器支持SENT和SPC接口，并且是根据ISO 26262标准开发的安全元件，可满足高达ASIL D级别的安全要求。

产品型号

TLE49SR系列包含TLE49SRC8D和TLE49SRS8D两种型号，它们分别采用SPC和SENT接口，均采用SMD双芯片封装。

产品特性

• 杂散场鲁棒性：具备内在的杂散场鲁棒性，能够有效抵抗外界杂散磁场的干扰，确保测量的准确性。
• 差分霍尔角度传感器：基于差分霍尔原理，实现对磁场的精确测量。
• 360°角度测量：可实现全范围的角度测量，满足各种应用需求。
• 角度速度信息：不仅能提供角度信息，还能输出角度速度信息。
• 多种接口支持：支持SPC和SENT接口，方便与其他设备进行通信。
• 双芯片封装：采用SMD双芯片封装，提高了产品的可靠性和稳定性。
• 高精度测量：在整个生命周期和温度范围内，最大固有角度误差不超过±1°。
• 高电压和反极性能力：具备高电压和反极性保护能力，增强了产品的抗干扰能力。
• 14位绝对角度值输出：在输出端以14位表示360°范围内的绝对角度值，提供了较高的分辨率。
• EEPROM存储：内置EEPROM，可用于存储配置信息（如零角度）和客户特定ID。
• 安全设计：符合ISO 26262标准，可作为安全元件使用，满足汽车等对安全性要求较高的应用场景。
• 查找表校正：通过查找表校正系统角度误差，进一步提高测量精度。

潜在应用

TLE49SR系列传感器具有广泛的应用前景，常见的应用场景包括：

• 底盘高度传感器：用于测量汽车底盘的高度，实现对车辆悬挂系统的精确控制。
• 踏板位置传感器：监测汽车踏板的位置，为发动机控制系统提供准确的输入信号。
• 节气门位置传感器：精确测量节气门的开度，确保发动机的正常运行。
• 转向角度传感器：测量汽车转向系统的角度，为电子助力转向系统提供关键数据。
• 雨刮器位置传感器：检测雨刮器的位置，实现自动雨刮功能。

产品详细参数

绝对最大额定值

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注或条件
最大电源电压	VDD max	-21		26	V	最大1分钟@Tj = 175°C或最大1小时@Tj = 100°C
最大I/O电压	Vio_Max	-18		19.5	V	最大40小时
电源电压峰值	VDD_peak			30	V	最大50微秒，无电流限制
I/O电压峰值	Vo_peak			30	V	最大50微秒，无电流限制
最大缓冲电容电压	VcBuf max	-0.3		5.5	V
最大电源电流	DD_max	-75		45	mA	最大40小时，电流 < 0表示短路到VoD
最大I/O电流	ho_max	-130		130	mA	最大1小时，电流 > 0表示短路到GND，电流 < 0表示短路到VoD
最大环境温度	TA max	-40		150	°C	最大1000小时@TA = 150°C（非累加）
最大结温	TJ_max	-40		175	°C	最大1000小时@T = 175°C（非累加）；其他结温下的最大暴露时间应使用Arrhenius模型计算
双芯片隔离能力	Viso	12			V	从芯片1的任何引脚到芯片2的任何引脚
双芯片隔离能力	Viso	100			V	从芯片1的任何引脚到芯片2的任何引脚，限制为60秒
双芯片隔离能力	Viso	300			V	从芯片1的任何引脚到芯片2的任何引脚，限制为100微秒
隔离规格	Risol	4			MS	两个芯片之间
存储和运输温度	Tstorage	5		40	°C	对于干燥包装的设备，相对湿度 < 90%，存储时间 ≤ 3年

ESD抗扰度

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注或条件
HBM ESD抗扰度	VHBM			+4	kV	根据AEC - Q100 - 002标准，对于连接GND引脚的静电放电电压
HBM ESD抗扰度	VHBM			±2	kV	根据AEC - Q100 - 002标准的静电放电电压
CDM ESD抗扰度	VCDM			±0.5	kV	产品能承受根据AEC - Q100 - 011标准规定的静电放电电压，除角引脚外的所有引脚
CDM ESD抗扰度	VCDM			±0.75	kV	产品能承受根据AEC - Q100 - 011标准规定的静电放电电压，仅角引脚

杂散场鲁棒性

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注或条件
直流杂散场鲁棒性	BExt_DC	-8		8	mT
交流杂散场鲁棒性	BExt_AC	-1.25		1.25	mT	根据ISO 11452 - 8:2015标准

寿命和点火循环

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注或条件
工作寿命	top_life	15k			h	最大1000小时@Tj_max = 175°C（非累加）
总寿命	ttot_life	19			a	额外3年存储时间
点火循环次数	Nignition	54k				在工作寿命top_life期间

功能范围

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注或条件
工作结温	TJ	-40		175	°C	最大1000小时@T = 175°C（非累加）；其他结温下的最大暴露时间应使用Arrhenius模型计算
工作环境温度	TA	-40		150	°C	最大1000小时@T = 150°C（非累加）；符合Grade 0标准
工作电源电压	VDD	4.5		5.5	V
输出上拉电压	Vpulup	3.0/4.5		5.5	V	3.3V上拉电压仅在EEPROM中设置3.3V总线能力位时有效
输出泄漏电流	loUT_Leak	20		120	μA	Voo = 5V且0 < Vpullup
电源电压转换率	VDD_slew	0.1		108	V/s	转换率是单位时间内的最大电压变化，与应用电路有关
工作电源电流	IDD	4	13.5	16.5	mA	每个芯片的值，如果两个芯片连接到同一电源，电源电流需加倍
角度范围	a	0		360	°
角度分辨率	RES	0.022			°/bit

工作磁场范围

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注或条件
工作磁场	Bop	20		90	mT	基于差分磁场；与封装表面正交的磁场分量
扩展工作磁场	Bop_ext	10		20	mT	基于差分磁场；与封装表面正交的磁场分量。在扩展工作范围（10至20mT之间），警告位激活

角度速度

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注或条件
角度速度	n			10000	rpm
角度速度总误差	Δn	-3		3	%	对于恒定速度
角度速度噪声	nRMS			5	rpm

角度速度信号属性

角度速度模式	vc1	va2	va3	va4	单位
测量范围最大值	±1000	+5000	+4606	±180000	°/s
信号分辨率	12	12	16	16	bit
延迟时间	1.0	1.0	1.0	0.5	ms

热阻

参数	符号	最小值	典型值	最大值	备注或条件
结到环境的热阻	RthJA		87	91

产品特性详解

功能描述

角度精度

TLE49SR的固有角度误差包括IC本身的所有误差，不考虑机械或磁公差。机械或磁公差会增加角度误差，但可以通过生产线末端的多点校准进行补偿。	参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注或条件
固有角度误差	AEINL			0.8	°	包括偏移、温度范围内的灵敏度失配，假设为理想磁场
扩展磁场范围内的固有角度误差	AEINL_EXT			1.25	°	包括偏移、温度范围内的灵敏度失配，假设为理想磁场
固有角度精度寿命漂移	AEdrift			0.2	°
输出噪声（RMS）	OUTnoise_1k_5Hz		0.05	0.1	°	对于LP - 滤波器设置8，20mT磁感应强度和Tamb = 25°C

接口时序

• SENT接口时序：原始数据通过SYNC半字节的下降沿进行连续滤波和采样，角度计算从此时开始，并生成输出协议。角度计算完成后，在同一SENT帧内传输角度值，实现角度数据的恒定延迟。
• SPC接口时序：在接收到有效的SPC触发信号后，原始数据根据配置的滤波器特性进行连续滤波，并在同步脉冲的下降沿进行采样。同步脉冲的下降沿还会启动角度计算和剩余协议的设置，并在同一SPC帧内发送。同样实现了角度数据相对于触发事件的恒定延迟。

电气特性

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注或条件
上电时间	tPoN	2		198	ms	启动或复位后传感器准备好运行的时间；可按192μs步长配置
内部时钟公差	Afclock	-3.5		3.5	%	包括温度和寿命影响

外部电路

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注或条件
线路电容	CL			1.3	nF	对于SENT/SPC协议，根据配置的单位时间在0.75μs至1μs之间
线路电容	CL			2.2	nF	对于SENT/SPC协议，根据配置的单位时间在1.05μs至2μs之间
线路电容	CL			3.9	nF	对于SENT/SPC协议，根据配置的单位时间在2.05μs至3μs之间
电源电容	Cs		100		nF	TDSO - 8
CBUF电容	CBUF	57.8	68	78.2	nF	TDSO - 8
SENT上拉电阻	RP_SENT	10		55	kΩ	TDSO - 8，用于SENT协议
SPC上拉电阻	Rp_SPC	1.45	2.2	10	kΩ	TDSO - 8，根据配置的单位时间用于SPC协议

特定模块描述

诊断功能

磁场超出范围

传感器通过状态和通信半字节中的警告位指示磁场超出指定范围。

欠压和过压条件

参数	符号	最小值	典型值	最大值	单位	备注或条件
VDD欠压检测	Vuv	3.2		4.1	V	低于此电平，不传输协议
VDD过压检测	Vov	6.5		7.35	V	高于此电平，不传输协议
欠压复位时间	tuv			50	μs	低于阈值的时间，传感器启动安全反应
欠压迟滞	Vuv_hyst	300	380	500	mV
过压迟滞	Vov_hyst	100	160	300	mV
过压反应时间	tov_RT			50	μs	对过压条件做出反应并禁用输出的时间
过压恢复时间	tov			50	μs	过压条件后启用协议输出的时间
欠压反应时间	tuv_RT			50	μs	对欠压条件做出反应并禁用输出的时间
欠压恢复时间	tuv_RT			50 + 滤波器延迟	μs	欠压条件后启用协议输出的时间

接口

SENT接口

• 接口描述：SENT接口是一种标准化的单向数字协议，信息以不同长度的半字节编码，每个半字节包含4位信息。单位时间（UT）和半字节低时间可配置，可减少整体帧长度。
• 协议组成：标准传感器协议包括同步周期、状态半字节、3或4个数据半字节、可选的2个温度半字节、可选的滚动计数器半字节、CRC半字节和可选的暂停脉冲。单安全传感器协议包括同步脉冲、状态半字节、3个数据半字节、2个包含8位滚动计数器信息的