多維科技TMR磁開關(guān)傳感器以低功耗（1~2μA）、高頻響應(yīng)（> 5000Hz）、可編程開關(guān)點(diǎn)和優(yōu)異的溫度特性，受到多家頭部廠商青睞。作為工業(yè)自動(dòng)化、消費(fèi)電子、智能表計(jì)等領(lǐng)域的核心元件之一，其選型直接影響系統(tǒng)性能與可靠性。因此，TMR磁開關(guān)傳感器在選型的過程中需要綜合考慮磁路設(shè)計(jì)、敏感方向、芯片特性、環(huán)境適應(yīng)性以及磁體等多方面因素。本文首先破除工程師的兩大認(rèn)知誤區(qū)，再從TMR磁開關(guān)傳感器的基礎(chǔ)特性入手，逐一講述，為工程師提供詳細(xì)的選型攻略。

認(rèn)知誤區(qū)一

“ 霍爾傳感器=磁傳感器 ”

在進(jìn)行磁傳感器選型溝通的過程中，發(fā)現(xiàn)會(huì)有將霍爾傳感器和磁傳感器混為一談的情況。

磁傳感器是一種能夠檢測(cè)磁場(chǎng)（包括其強(qiáng)度、方向和變化）并將其轉(zhuǎn)換為可用電信號(hào)（通常是電壓、電流或數(shù)字信號(hào)）的電子器件，主要包括傳統(tǒng)的霍爾傳感器和高性能隧道磁電阻傳感器兩大類?；魻杺鞲衅魇堑谝淮艂鞲衅?，在不斷發(fā)展的磁傳感器技術(shù)進(jìn)程中，磁阻型傳感器已從第二代AMR(各向異性磁阻)傳感器，發(fā)展到第三代GMR（巨磁電阻）傳感器和第四代TMR（隧道磁電阻）傳感器?；魻杺鞲衅骱痛烹娮鑲鞲衅髟谖锢硇?yīng)、材料結(jié)構(gòu)、性能特性和應(yīng)用場(chǎng)景上都有著較大的差異。

認(rèn)知誤區(qū)二

“磁感應(yīng)方向 = Z軸敏感”

在TMR磁開關(guān)傳感器芯片的應(yīng)用中，有反饋在使用后出現(xiàn)“信號(hào)無感應(yīng)“的情況，經(jīng)多維科技現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用工程師排查發(fā)現(xiàn)，項(xiàng)目上磁鐵和磁傳感器的位置擺放，是按傳統(tǒng)霍爾開關(guān)傳感器的應(yīng)用方案設(shè)計(jì)的。

通常情況下，霍爾效應(yīng)是利用在電流平面施加垂直磁場(chǎng)，從而感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)。所以霍爾傳感器在應(yīng)用時(shí)，磁場(chǎng)的敏感方向要垂直于器件封裝表面（Z軸感應(yīng)）。磁阻傳感器的原理特性是只能感應(yīng)在自由層平面內(nèi)方向磁場(chǎng)變化。所以TMR磁開關(guān)傳感器芯片在應(yīng)用時(shí)，磁場(chǎng)的敏感方向要平行于器件封裝表面。

隨著技術(shù)工藝的不斷發(fā)展，霍爾傳感器也有實(shí)現(xiàn)水平感應(yīng)的。同時(shí)，多維科技也有實(shí)現(xiàn)Z軸感應(yīng)的TMR磁開關(guān)傳感器。因此，在做應(yīng)用方案設(shè)計(jì)時(shí)需清楚了解磁傳感器的感應(yīng)方向。

TMR磁開關(guān)傳感器選型

1、單極型

多維科技TMR11xx系列產(chǎn)品

單極型TMR磁開關(guān)傳感器是只對(duì)N極或S極其中的一個(gè)極性的磁場(chǎng)信號(hào)敏感，開關(guān)狀態(tài)隨著磁場(chǎng)的強(qiáng)弱的變化而變化。

觸發(fā)條件：磁場(chǎng)強(qiáng)度≥觸發(fā)閾值（如+30Gs），且僅對(duì)設(shè)定極性敏感

輸出特性：磁場(chǎng)存在時(shí)輸出高/低電平，磁場(chǎng)消失后恢復(fù)初始狀態(tài)

典型應(yīng)用：用于計(jì)數(shù)檢測(cè)、液位檢測(cè)、喚醒檢測(cè)、到位檢測(cè)、感應(yīng)檢測(cè)等

設(shè)計(jì)建議：針對(duì)磁場(chǎng)環(huán)境復(fù)雜，對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求高、通常作為另一個(gè)磁場(chǎng)磁極的屏蔽設(shè)計(jì)，在磁鐵裝配過程中需要對(duì)磁鐵磁極方向有管控

2、雙極鎖存型

多維科技TMR12xx系列產(chǎn)品

雙極鎖存型TMR磁開關(guān)傳感器是需磁場(chǎng)極性反轉(zhuǎn)觸發(fā)狀態(tài)切換，輸出信號(hào)在磁場(chǎng)移除后仍保持鎖定。

觸發(fā)條件：磁場(chǎng)極性方向發(fā)生反轉(zhuǎn)并且磁場(chǎng)達(dá)到觸發(fā)閾值

輸出特性：輸出狀態(tài)在磁場(chǎng)極性反轉(zhuǎn)時(shí)切換，零磁場(chǎng)時(shí)維持上一時(shí)刻狀態(tài)

抗干擾優(yōu)勢(shì)：因需極性反轉(zhuǎn)，可有效抑制外部恒定磁場(chǎng)干擾

典型應(yīng)用：流量檢測(cè)、轉(zhuǎn)速檢測(cè)、計(jì)量檢測(cè)

設(shè)計(jì)建議：通常應(yīng)用在磁鐵周期型旋轉(zhuǎn)或者往復(fù)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)景

3、全極型

多維科技TMR13xx系列產(chǎn)品

全極型TMR磁開關(guān)傳感器是對(duì)N和S極方向的磁場(chǎng)都敏感，輸出信號(hào)隨著磁場(chǎng)的強(qiáng)弱的變化而變化。

觸發(fā)條件：磁場(chǎng)強(qiáng)度絕對(duì)值≥閾值（如±25Gs），極性不敏感

輸出特性：磁場(chǎng)存在即觸發(fā)，消失后復(fù)位，適用于簡(jiǎn)單存在檢測(cè)

設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)：無需區(qū)分磁極方向，簡(jiǎn)化安裝校準(zhǔn)流程

典型應(yīng)用：到位檢測(cè)、液位檢測(cè)、計(jì)數(shù)檢測(cè)、接近檢測(cè)等

設(shè)計(jì)建議：磁場(chǎng)環(huán)境較為良好，周邊無剩磁，對(duì)感應(yīng)磁鐵的安裝方向一般不做區(qū)分

4、磁場(chǎng)感應(yīng)方向

磁傳感器本身具有磁場(chǎng)敏感方向，理想狀態(tài)下TMR磁開關(guān)傳感器的敏感方向和被檢測(cè)磁場(chǎng)的方向是一個(gè)平行關(guān)系，在實(shí)際應(yīng)用中由于磁場(chǎng)一個(gè)閉環(huán)路徑傳播的特點(diǎn)，磁場(chǎng)在每個(gè)位置的方向的偏角都不一樣，磁傳感器感應(yīng)到的有效磁場(chǎng)信號(hào)等于B×cosθ（B為傳感器位置點(diǎn)的實(shí)際磁場(chǎng)大小，θ為傳感器感應(yīng)點(diǎn)實(shí)際磁場(chǎng)方向和傳感器的敏感方向的夾角），為了實(shí)現(xiàn)有效磁場(chǎng)的最大化，需要將θ設(shè)計(jì)的盡量小。

多維科技典型的單軸和雙軸TMR磁開關(guān)傳感器敏感方向，如圖所示：

典型的TMR磁開關(guān)傳感器應(yīng)用檢測(cè)方向原理，如圖所示：

5、磁特性

工作點(diǎn)BOP：在磁開關(guān)信號(hào)處于磁場(chǎng)待響應(yīng)狀態(tài)下：隨著磁場(chǎng)增大，存在一個(gè)磁場(chǎng)閾值點(diǎn)使得磁開關(guān)觸發(fā)動(dòng)作響應(yīng)信號(hào)，此時(shí)的這個(gè)磁場(chǎng)閾值點(diǎn)稱為BOP。

釋放點(diǎn)BRP：在磁開關(guān)信號(hào)處于磁場(chǎng)響應(yīng)狀態(tài)下：隨著磁場(chǎng)的變小，存在一個(gè)磁場(chǎng)閾值點(diǎn)使得磁開關(guān)信號(hào)得以釋放，此時(shí)的這個(gè)磁場(chǎng)閾值點(diǎn)稱為BRP。

回差BH：BOP和BRP在磁場(chǎng)數(shù)值上不是一個(gè)重合的關(guān)系，BOP和BRP之間的磁場(chǎng)差值為BH。

6、功耗

低功耗是多維科技TMR磁開關(guān)傳感器芯片的優(yōu)異特性之一，在全時(shí)供電的情況下可以保持在2微安以下的電流消耗，在某些對(duì)功耗要求更嚴(yán)苛的應(yīng)用場(chǎng)景中，可以通過分時(shí)供電使得TMR磁開關(guān)傳感器的平均功耗保持在200納安以下。

7、響應(yīng)頻率

響應(yīng)頻率是傳感器可檢測(cè)的磁場(chǎng)變化頻率，反映其對(duì)動(dòng)態(tài)磁場(chǎng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)能力。多維科技TMR磁開關(guān)傳感器芯片有提供>1kHZ的典型響應(yīng)頻率，同時(shí)也有支持高頻>5kHZ響應(yīng)頻率的芯片。

多維科技常規(guī)產(chǎn)品型號(hào)說明：

8、封裝

多維科技TMR磁開關(guān)傳感器芯片為了滿足不同市場(chǎng)應(yīng)用需求的特點(diǎn)，推出了多款封裝類型，如：SOT23-3、TO92S、LGA3L、DFN4L等，工程師在進(jìn)行產(chǎn)品選型時(shí)可以通過多維科技官網(wǎng)（www.dowaytech.com）發(fā)布的產(chǎn)品規(guī)格書中了解到每款產(chǎn)品封裝的引腳定義，以及在封裝圖中查看TMR傳感區(qū)域在封裝體中的位置。

9、輸出方式

多維科技TMR磁開關(guān)傳感器芯片提供兩種輸出方式，一種是CMOS（推挽輸出），另一種是Open Drain（開漏輸出）。CMOS主要應(yīng)用在對(duì)單個(gè)傳感器信號(hào)采集，Open Drain主要應(yīng)用在多個(gè)傳感器信號(hào)的串并聯(lián)上。

10、工作溫度

多維科技TMR磁開關(guān)傳感器芯片典型支持溫度為-40°-125°，也有可支持高溫-40°-150°的TMR磁開關(guān)傳感器芯片。

11、常見磁體牌號(hào)及參數(shù)

多維科技TMR磁開關(guān)傳感器芯片在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景下常用的磁體主要有四大類：包括釹鐵硼（NdFeB）、鐵氧體（Ferrite）、鋁鎳鈷（AlNiCo）和釤鈷（SmCo） 。

11.1. 釹鐵硼（NdFeB）

特點(diǎn)：高磁能積、高矯頑力，但耐溫性和耐腐蝕性較差（通常需鍍層保護(hù)）

釹鐵硼（NdFeB）特性參數(shù)：

11.2.鐵氧體（Ferrite）

特點(diǎn)：價(jià)格低、耐腐蝕、耐高溫，但磁能積和剩磁較低

鐵氧體（Ferrite）特性參數(shù)：

11.3.釤鈷（SmCo）

特點(diǎn)：高耐溫性、耐腐蝕，成本高

釤鈷（SmCo）特性參數(shù)：

11.4.鋁鎳鈷（AlNiCo）

特點(diǎn)：低矯頑力、高剩磁，耐高溫但易退磁

鋁鎳鈷（AlNiCo）特性參數(shù)：

11.5.磁體關(guān)鍵參數(shù)說明

剩磁（Br）：磁鐵充磁后在外磁場(chǎng)為零時(shí)的磁感應(yīng)強(qiáng)度

矯頑力（HcB）：抵抗退磁的能力，值越高越不易退磁

內(nèi)稟矯頑力（HcJ）：衡量磁鐵抗高溫退磁的能力（尤其對(duì)釹鐵硼重要）

最大磁能積（BHmax）：磁體存儲(chǔ)磁能的能力，值越高磁性能越強(qiáng)

11.6.磁體選型建議

高性價(jià)比：鐵氧體（Y30/Y35）

最強(qiáng)磁性：釹鐵硼（N52/N42EH）

高溫環(huán)境：釤鈷（Sm2Co17）或釹鐵硼高溫系列（UH/EH）

防腐蝕：釤鈷或鍍層釹鐵硼（如鍍鎳、環(huán)氧樹脂）

12、磁路仿真：磁場(chǎng)分布的可視化驗(yàn)證

磁路仿真是現(xiàn)代磁傳感器應(yīng)用設(shè)計(jì)的核心技術(shù)，通過數(shù)值模擬精準(zhǔn)預(yù)測(cè)磁場(chǎng)分布、優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)并驗(yàn)證抗干擾能力，大幅縮短研發(fā)周期并降低試錯(cuò)成本。

多維科技可根據(jù)客戶需求，提供定制化的磁場(chǎng)仿真支持，進(jìn)行磁場(chǎng)模型設(shè)計(jì)，磁場(chǎng)仿真輸出，磁鐵參數(shù)輸出，協(xié)助客戶確定磁鐵尺寸、磁鐵牌號(hào)以及充磁方向，優(yōu)化磁鐵體積，推薦應(yīng)用方案，進(jìn)一步提升降本空間，縮短客戶項(xiàng)目開發(fā)周期。

TMR磁開關(guān)傳感器芯片選型并非孤立環(huán)節(jié)，而是貫穿從需求分析到量產(chǎn)落地的系統(tǒng)工程。工程師需通過在定義應(yīng)用場(chǎng)景與性能指標(biāo)（功耗、開關(guān)點(diǎn)、響應(yīng)頻率等）后，進(jìn)行磁傳感器與磁體材料篩選，再通過仿真驗(yàn)證磁路設(shè)計(jì)，優(yōu)化布局與屏蔽方案。隨著多維科技TMR芯片技術(shù)和晶圓量產(chǎn)工藝的成熟，工程師可更靈活平衡性能與成本，結(jié)合設(shè)計(jì)需求選擇合適的TMR磁開關(guān)傳感器芯片。