从编码器开始提高伺服性能—高性能磁编码器芯片

电子发烧友网报道（文/李宁远）在伺服驱动器位置传感器的设计上，通常需要具有高EMC抗扰度和较少的外机接口；同时在电源设计上要做到外形小巧，高效率和低噪声；而在编码器的设计上，则通常使用小尺寸，低功率的半导体解决方案，以实现紧凑型设计。
在编码器设计上，无论是绝对式还是增量式，通常都采用光学或磁性两种测量原理之一。光学编码器是之前高分辨率应用上的主要选择。而随着磁编码器技术的推进，在许多方面比光学技术更耐用，慢慢的磁性编码器成为工业应用中的主流选择。磁性编码器中很重要的传感器部分通常是能感应电压变化的霍尔效应器件，或者是磁阻器件，目前霍尔效应器件居多。
从某种意义上说编码器性能决定着伺服系统性能的上限，而编码器芯片在很大程度上又决定了编码器的性能。目前日系和欧美系是主流的两个选择。日系偏向于封闭系统，软硬件自己做。欧美系会开放一些，专业的人做专一的事，从编码器专用芯片到整体器件到伺服系统，分工明确技术性强。

AMS磁编码器芯片

传感即生活，AMS的风格以颠覆性创新著称，这也展现在产品中，在编码器技术上AMS技术实力肯定是行业的翘楚。AMS的磁编码器是旋转编码器，内部的磁性角度传感器能够检测旋转轴上两极磁铁围绕IC中心旋转时的绝对角度方位。

（AS5147P，AMS）
从AS5147P高速芯片能看到绝对角度位置可以以 PWM、ABI、UVW 等不同方式输出，或通过主机接口直接读取。根据不同应用的要求，提供最高14 位的分辨率。这种技术可用于高精度角度位置检测、高速旋转系统和BLDC 电机。所有旋转磁性位置传感器都可取代绝对或增量式光学传感器以及其他磁性和电感技术、电位计或磁性开关。
该芯片支持下的编码器最高转速可以达到28000 rpm。AS5147P同时内置了AMS的独有技术DAEC，该技术能在传感器工作时对角度误差进行动态补偿，消除高转速下的角度测量滞后。而且该芯片在工作时无需外部屏蔽，就能对外部的杂散磁场免疫，保证精度的同时降低整个系统的成本。在电机应用上这种高分辨率编码器能实现极高水准的位置控制。

Melexis磁编码器芯片

Melexis磁编码器传感器在鲁棒性和可靠性上一直是行业内的标杆，尤其是其独有的可编程Triaxis线性霍尔效应传感器芯片可以说是行业内的领导者。这里我们直接选取Triaxis系列主流的芯片。
（MLX90421，Melexis）
MLX90421是单片磁性位置传感器芯片。它由一个Triaxis霍尔磁性前端、一个模数信号调节器、一个应用于高级信号处理的DSP和一个可编程输出级驱动器组成，可以提供模拟或PWM输出。Triaxis是Melexis的创新磁传感器技术，不同于传统的霍尔效应传感器只能感应垂直于霍尔效应元件表面的磁通量密度，Triaxis能通过单个传感器实现高精度三轴磁场测量，尤其适用于种类繁多的线性、角度和三维应用。
MLX90421不仅测量范围是可编程的，其线性传输特性也可以进行编程，最高多达17点。通过片上信号处理，实现稳健的绝对位置传感。因为这款芯片是车规级应用，其工作温度范围很广，覆盖-40℃至160℃。这款芯片在功能安全性、绝对最大额定值 (AMR) 和电磁兼容性 (EMC) 特性方面具有优于同行的性能。精度上也毋庸置疑，模拟或PWM输出通过多点可编程线性化功能对其进行编程，最高17点的特征会显著提高系统的精度。

BROADCOM磁编码器芯片

前身为Avago的BROADCOM一直是编码器行业的巨头，虽然他一直是以其光学编码器闻名，但在磁编码应用上实力也是不俗。BROADCOM为数不多的磁编码器以增量型旋转编码器居多。
（AEAT-8800，BROADCOM）
AEAT-8800可在360度旋转范围内提供精确的角度测量。绝对角度测量以10、12、14或16位的可编程分辨率提供角度位置的指示。最高16位的分辨率，这已经是很高的精度了，这种可编程也提供了相应的灵活度。如果必要的话，还可以选择在PWM编码输出信号中接收其绝对角度位置。
这款磁编码传感芯片可编程性还不止上面这些，其零位，方向和指数脉冲宽度甚至是磁滞都可进行编程，同时还能选择低延迟模式，将延迟降低到接近0。高精度和充分的灵活度，这一款芯片在BLDC以及机器人应用中有相当广泛的应用。

写在最后

日系厂商走的从元件到伺服整体的路线，所以磁编码器传感芯片就不单独列举了。高性能伺服系统离不开这些高精的编码器芯片，上述欧美这些专精于编码器技术的厂商在编码器从芯片到整体无疑是更精一些的，也是目前国内外主要的编码器芯片供应商。

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