为什么没有很多厂商提供3D霍尔效应传感器？

随着先进制造的呼声越来越高，对高度自动化系统的需求也在迅速增加。然而，自动化设备离不开电机的帮助。近年来，效率更高的BLDC电机得到了广泛应用。随着BLDC电机无传感器控制方案的不断完善，越来越多的电机控制方案开始采用无传感器方案。

BLDC无传感器方案的流行，让制造霍尔效应传感器的企业感到一丝危机。有霍尔效应传感器的企业销售与边肖沟通时，他们毫不担心地表示，如果未来不使用霍尔效应传感器，他们的企业未来会有什么发展前景吗？

作为销售员，他的担心是可以理解的。毕竟需求的减少意味着性能的提升更加困难。事实上，在一些特定的控制场景中，仍然需要传感器，尤其是位置测量传感器，比如3D霍尔效应传感器，因为可以测量真实位置而广受欢迎。一个明显的用例是，当驱动机器人各个关节的电机换相时，需要测量机器人手臂的伸展距离或方向以及当前的定位角度。这时，3D霍尔效应传感器就派上了用场。

三维霍尔效应传感器与传统霍尔效应传感器的区别

3D意味着传感器元件可以测量X、Y和Z轴上的磁场。与传统的只能测量一维磁场的1D传感器相比，3D传感器使该装置能够测量任意方向放置在印刷电路板(PCB)上的磁体，甚至可以测量多个维度并计算芯片上的磁通量角度或幅度。

功能更多，性能更好，是不是意味着成本增加了很多？它们的成本差异主要体现在哪些方面？德州仪器(TI)位置传感器产品线市场及应用部总经理Steven Loveless指出，传统线性霍尔效应传感器与3D霍尔效应传感器的成本差异，取决于其核心性能的差异。他还指出，一般来说，使用3D设备的成本低于使用两个1D设备的成本，但事实上，许多应用(如角度传感)需要使用两个甚至更多的1D霍尔效应传感器。

当然，他还介绍了TI最近推出的3D霍尔效应传感器产品TMAG5170。在他看来，TI利用其独有的具有知识产权的精密模拟处理技术和电路技术，以极低的附加成本集成3D精密传感元件。而且由于TMAG5170集成了角度计算引擎、纠错单元等更多功能，降低了传感器外部元器件的成本，可以帮助客户降低整体解决方案的成本。

TMAG5170的重要特性

史蒂文洛夫莱斯认为，TMAG5170最重要的成就是将3D传感器行业领先的精度和极低的误差漂移与精密霍尔效应传感器的最高吞吐量相结合。该传感器在瞬态和过温条件下具有出色的精度，并且不需要考虑跨轴灵敏度。具体而言，该传感器在室温下可提供低至2.6%的满量程总误差。它还具有低至3%的总误差漂移(比竞争产品至少低30%)，并且在存在横向场的情况下，误差比类似器件至少低35%。

这些特性使TMAG5170能够提供比其他任何3D霍尔效应位置传感器更高的精度，无需终端校准和片外误差补偿，从而可以简化系统设计和制造。

测量精度和速度是固定的测量标准。为了实现更快、更准确的实时控制，传感器支持最高20 kSPS的测量，可以实现高速机械运动的低延迟吞吐。而且该传感器还有其他优点，比如采用其内置的低功耗模式，在用户不需要使用最高速度时，是市面上功耗最低的精密传感器。

他特别指出，TMAG5170的另一个主要优势是安装简单，磁场测量灵活。该设备可以配置为测量轴(X、Y或Z)的任意组合，因此该设备可以相对于其测量的磁体放置在任何方向。还有一些最大可测量磁场，灵敏度在50mT到300mT之间，因此传感器可以与大量不同或更远的磁体一起使用。

此外，甚至还有集成的温度补偿选项和片内温度传感器，因此可以使用各种磁性材料，而不会降低其性能。该设备的设计易于安装和使用，因此客户可以选择适合其系统的传感器，而不是设计适合传感器的系统。

三维霍尔效应传感器的主要应用场景

谈到3D霍尔效应传感器的应用场景，Steven Loveless认为，一般来说，任何通过使用位置或运动反馈来提供实时控制的系统都可能受益于精密的3D霍尔效应传感器。从精密阀门到执行器控制，从自主移动机器人到线性电机系统，任何自动化或机器人系统都可以使用3D传感器进行线性或角度测量。

为什么推出3D霍尔效应传感器的厂商不多？

其实目前市面上能提供3D霍尔效应的传感器厂商并不多。原因是什么？在史蒂文洛夫莱斯看来，这主要是技术上的挑战。他指出，测量3D磁场是一个非常具有挑战性的技术问题，因为在标准半导体技术中，X和Y方向使用的霍尔传感器元件的制造工艺非常复杂。

此外，如何协调三个不同的轴也是一个具有挑战性的技术问题，“也是我们利用内部制造技术超越竞争对手进行创新的一个关键领域。”他说。

然而，目前市场上的新应用越来越需要多轴传感器功能。未来需要3D霍尔效应传感器的应用场景会越来越多，需求也会越来越多。希望更多的公司能够突破技术瓶颈，推出更有竞争力的产品。