无论您的驾驶经验丰富与否，都有可能没注意到方向盘甚至制动系统在不同车辆之间有什么差异。这是设计使然。操控方面的改进为驾驶员提供了更多便利，但总体而言，这些系统的感觉相对保持不变，以确保无论哪一年的车型，用户体验都是一样的。

然而，随着时间的推移，这些系统中使用的技术也在不断发展，位置传感器就是其中的重要组成部分。

当今有许多类型的位置传感器可供使用，包括超声波、光学、磁、电容和电感式传感器。位置传感集成电路 (IC) 可检测物体的运动，并将输入信号转换为适用于微控制器 (MCU) 处理和控制的电信号。在本文中，当提及位置传感器时，您可以假设 IC 传感器使用霍尔效应、各向异性磁阻 (AMR) 或电感技术。图 1 说明了这三种传感器类型的基本功能。

在霍尔效应技术中，电流会被导入铁磁材料中。施加磁场（标记为 B 场，请参阅图 1）会产生垂直于电流流动的霍尔电压。

AMR 传感器的电阻随施加的磁场而降低。此外，各向异性方面意味着 AMR 传感器取决于施加的磁场的方向。

电感式传感器使用传感器线圈（电感器）来产生自己的磁场，这些磁场与金属目标上形成的涡流产生的磁场耦合。

本白皮书讨论了位置检测的四种当前趋势：系统电气化、提高可靠性和安全性的需求、整体最终产品外形的小型化以及从稀土材料到铁氧体的过渡。通过了解 IC 传感器的最新改进，设计人员可以从中受益，这些传感器现在更加精确和灵敏，能够提供更高的分辨率和更多功能，功耗比以往更低，同时采用越来越小的封装。

自动驾驶、对更好用户体验的需求以及减少温室气体排放的推动力，使得汽车电气化程度不断提高，这需要在汽车中安装更多的半导体器件，包括位置传感器。这是我们的第一个趋势。

热效率对于电动汽车 (EV) 至关重要。电动泵将冷却剂（如机油和水乙二醇）在整个车辆内循环，以控制各种系统的温度。多个电子控制单元 (ECU) 控制这些系统。电动汽车开启后，MCU 可以通过监测温度来确定是否有足够的冷却液泵送到特定系统。电动泵增量旋转编码器中使用的高分辨率霍尔效应传感器使微处理器能够更高效地响应热事件。诸如高带宽 TMAG5110-Q1 之类的器件可提供低延迟输出，同时还提供高灵敏度功能，从而让设计人员在传感器放置方面拥有更大灵活性。

各原始设备制造商 (OEM) 的转向柱设计不尽相同，但常用的实现方式是连接多个控制模块，并管理多个开关和按钮控制功能，例如转向灯、前照灯、雨刮器、巡航控制和滚轮。以前考虑到自动驾驶或舒适性原因，这些功能是采用机械方式实现的，现在已成为同时具有磁性功能的电气解决方案。对于大多数应用，TMAG5170D-Q1 和 TMAG5173-Q1 能够以高精度测量复杂角度，从而满足汽车安全完整性等级 (ASIL) B 甚至 ASIL D 系统级合规性。图 2 显示了经过改装，以使用 3D 霍尔效应传感器开发板代替机械触点的 OEM 转向柱控制模块。

电机位置检测是电机设计的一个基本方面，可确保电机以卓越效率运行。随着功效要求的提高，位置传感器的性能预期也会提高，这些传感器能够高精度地监测电机轴的精确旋转位置。通过了解电机的位置，牵引逆变器中的微处理器和功率级可以为电机线圈提供精确的电流量，从而更高效地管理扭矩。挑战在于当电机以全速（100,000rpm 或更高）运行时，如何以尽可能高的精度（约 0.5°）在整个额定温度范围内测量角度。由于 LDC5072-Q1 电感式传感器（也称为电感式旋转变压器）本身对杂散磁场具有抗扰度，因此适用于此任务。这项技术的另一个好处是不需要磁体。图 3 显示了顶部安装了牵引逆变器的电机。

汽车电气化为位置传感器创造了许多用例，其中电动助力转向 (EPS) 最为普遍。随着 EPS 的不断发展，电机位置传感器和车轮位置传感器的精度和分辨率要求也不断提高。在 EPS 系统中，TMAG6181-Q1 可以非常精确地提供电机转子位置，角度误差低至 0.4°，并支持高达 100,000rpm 的转速，延迟小于 2µs，而 TMAG5170D-Q1 有助于确定方向盘的 3D 位置。方向盘角度传感器将数据发送到 ECU，以实现出色的车辆操作和控制。

电气化不仅涉及汽车，还涉及电动自行车、踏板电动自行车和电动踏板车等运输系统。虽然这些产品已经问世多年，但在电机换向、转速和轮速感应方面仍有新的进步，需要位置传感器。电动自行车有几种新趋势值得注意：

• 电机换向之前是通过三锁存器无刷直流电机实现的，但大多数电动自行车电机提供商现在都通过高速、高精度角度传感器来监控电机。TMAG6180-Q1 AMR 传感器具有高精度角度测量（室温下为 0.1°），因此非常适合这种应用。
• 使用 TMAG5115 等霍尔效应锁存器进行车轮转速和节奏监控可实现低抖动和快速响应时间，从而实现精度更高的速度和方向测量。过去，霍尔效应开关主要用于车轮转速检测。