ABS系統(tǒng)用輪速傳感器AD22157

摘  要：AD22157是AD公司生產的一種基于霍爾效應的傳感器，可作為車速傳感器應用于汽車的ABS系統(tǒng)中。它具有較大的測速范圍和較寬的使用溫度范圍，并且采用二線制電流操作，使用方便；還具有氣隙診斷和反向電壓保護功能。文中介紹了AD22157的內部結構及其工作原理，并對其誤差源作了簡要的說明。

關鍵詞：霍爾效應；差模信號；誤差源；調制；AD22157

１　概述

　?。粒模玻玻保担肥且环N混合信號磁場轉換器，它具有很大的測速范圍（０～２５００Ｈｚ）和較寬的操作溫度范圍（－４０～１５０℃），同時具有二線制電流操作、氣隙診斷和反向電壓保護（－３０Ｖ）等一系列特性。它可在較大的車速范圍內對汽車鐵磁性目標輪進行車速與轉動方向的測量。此外，還可在傳送系統(tǒng)作傳輸速度的測量、接近測量、位移測量等。

　?。粒模玻玻保担返慕Y構框圖如圖１所示。

２?。粒模玻玻保担返闹饕匦?/P>

　　ＡＤ２２１５７采用二線制電流回路操作方式，適于在－４０～１５０℃的溫度范圍、＋２０Ｖ直流供電情況下持續(xù)工作，且在瞬時電壓高達＋２７Ｖ時仍能維持正常工作。

　?。粒模玻玻保担份喫?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/傳感器">傳感器的輸出電流脈沖為７ｍＡ或１４ｍＡ（靜止偏置值為７ｍＡ）該傳感器的輸出電流脈沖的上升沿可準確定位于目標輪的輪轂。輸出脈沖寬度則可由目標輪的運動方向和磁場強度來決定，并可按照主流系統(tǒng)制造商所推薦的現行工業(yè)標準編碼為一組根據目標輪的運動方向和磁場強度預先定義的時間間隔。

　　它的脈沖寬度可根據所測量的差模磁場強度的不同而有所不同：ΔＢ＞４ｍＴ（正常磁場）、２ｍＴ＜ΔＢ＜４ｍＴ（低磁范圍）、ΔＢ＜２ｍＴ（極低磁范圍）三種不同磁場中具有不同的寬度輸出。另外，在正常和低磁情況下，它還可提供車輪轉動方向的測量。

　　在不同磁場強度范圍下，其輸出脈沖寬度的情況如圖２所示。

　　在初始上電、目標輪停止或其它原因造成檢測不到動態(tài)信號時，一個安全停止的失敗信號就會以大約１．５Ｈｚ的頻率重復產生。

　　ＡＤ２２１５７傳感器內部集成有霍爾單元，并有相應的電路來減小霍爾器件參數的溫漂，在與ＳｍＣｏ磁鐵搭配使用時，該器件的補償效果最佳。該結構充分發(fā)揮了ＣＭＯＳ電路線性度高和ＤＭＯＳ電路電壓高的優(yōu)點，因而能夠使傳感器在要求的環(huán)境下準確工作。

　?。粒模玻玻保担愤€包括一個適應性的差模過零檢測器，它能準確地檢測出目標輪輪轂的位置。此結構減小了由于封裝和溫度對霍爾傳感器陣列所造成的、使其輸出脈沖的上升沿與上升沿之間時間間隔存在２％偏差的影響。

　　為保證測量的精確度，ＡＤ２２１５７舍棄了每次上電時或停止時的４個脈沖沿。它采用數字信號處理技術來增強功能，同時可減少在ＥＭＣ極限條件下可能產生的偽脈沖或脈沖丟失現象。

　?。粒模玻玻保担凡捎脝瘟校的_（ＳＩＰ）的封裝形式，十分適合于作為車速傳感器使用，它可方便地與一個安放在其后的偏置磁鐵進行裝配。 ＡＤ２２１５７的封裝形式如圖３所示。

　ＡＤ２２１５７的主要極限參數如下：

　　最大電源電壓：＋２７Ｖ；

　　最大輸出電流（管腳２）：１８ｍＡ；

　　工作溫度范圍：－４０～１５０℃；

　　片芯最高溫度：１９０℃。

３　原理與應用

３．１ 工作原理

　?。粒模玻玻保担份喫賯鞲衅鲗嶋H上是一個二線制電流調制傳送器，它可根據磁場在空間的差模變化產生相應的電流脈沖。在其應用于輪速傳感器時，它所探測到的磁場是一個放置于其后面的永久磁鐵和位于傳感器前端、目標輪上的鐵制凹槽標記相互作用產生的。在這種條件下，傳感器必須抵消恒定的磁場偏置，并放大差模調制磁場，從而準確判斷目標輪的轉動情況。

３．２ 信號檢測原理

　　ＡＤ２２１５７輪速傳感器采用集成在硅襯底上的霍爾片結構來對磁場進行空間差模測量，從而抵消了偏置磁場的影響。此霍爾結構由直線排列的三組霍爾單元構成，可用于一些不窄于５ｍｍ的鋸齒或凹槽輸出對應的正交信號。

　　每組霍爾單元都由４個獨立的、直徑為２００μｍ、排列成空間十字形的霍爾片并聯構成（如圖４所示）。此排列方式有利于減輕使用時逐漸增加的傾斜度對霍爾信號電壓造成的影響。

　　霍爾陣列由三組匹配的電流源供電，在此電流下的靈敏度為５μＶ／Ｇａｕｓｓ。三組霍爾效應傳感器可分為兩組，并分別與儀器放大器相連，中間的霍爾片同時與兩個放大器相連。這種結構可使兩組空間差模磁場信號轉變?yōu)殡娦盘?，其峰—峰值與差模磁場信號和霍爾片偏置電流成正比。

　　因此，如果霍爾陣列與車輪斜度相匹配，那么，ＡＤ２２１５７中的空間差模陣列所測得的霍爾信號將按正弦規(guī)律變化。

３．３ 信號調制前的誤差源

　　霍爾傳感器除了可以產生所需的空間差模信號外，通常還會產生以下幾種誤差：

　?。ǎ保?得到補償的磁場偏置。該誤差源主要來源于霍爾片靈敏度的不匹配、霍爾片偏置電流的不匹配以及穿過偏置磁鐵表面的磁通密度發(fā)生變化等因素。

　　（２） 霍爾片固有失調。這種情況源于霍爾片接觸面不平造成的未對準、生產廠商要求的霍爾片擴散的公差不一致、以及封裝的機械壓力所引起的局部平坦度變化等。

　?。ǎ常?霍爾單元受溫度靈敏度的影響。這種影響大約為４５０～