【導讀】隨著各國政府出台舉措來推動減少內燃機 (ICE) 汽車排放的溫室氣體
，原始設備製造商 (OEM) fenfenjiangjixiexitongzhongxinshejiweidianzikongzhixitong。gaoshuipingdexitonglianjiehezhinengjishushizidongjiashiqichechengweixianshi，yincishichangduidianzichanpinheruanjiansuanfadexuqiubuduanzengchang，yifuhebaokuoguojibiaozhunhuazuzhi (ISO) 26262 在內的各項安全要求。

隨著各國政府出台舉措來推動減少內燃機 (ICE) 汽車排放的溫室氣體，原始設備製造商 (OEM) fenfenjiangjixiexitongzhongxinshejiweidianzikongzhixitong。gaoshuipingdexitonglianjiehezhinengjishushizidongjiashiqichechengweixianshi，yincishichangduidianzichanpinheruanjiansuanfadexuqiubuduanzengchang
，yifuhebaokuoguojibiaozhunhuazuzhi (ISO) 26262 在內的各項安全要求。

chuanganqi，youqishijiaoduchuanganqi，zaixuyaomanzugongnenganquanbiaozhundexitongzhongbukehuoque。tayouzhuyujiankonghetigongniujuhejiaoduxinxi
，erzhexiexinxishigaoxiaoqudonghuoyunxinggezhongqichexitongsuobixude。

設計 EPS 係統

電動助力轉向係統 (EPS) 由轉向柱
、電子控製轉向電機以及電子感應與控製機製組成。當駕駛員轉動方向盤時，由電機（通常是無刷直流電機）協助轉向，這取代了傳統的機械和液壓係統。

EPS 係統的優點包括運行更快且更智能、減少二氧化碳排放、提ti高gao燃ran油you效xiao率lv並bing增zeng強qiang用yong戶hu體ti驗yan。駕jia駛shi員yuan在zai方fang向xiang盤pan界jie麵mian提ti供gong係xi統tong輸shu入ru。傳chuan感gan器qi檢jian測ce電dian機ji軸zhou的de位wei置zhi和he方fang向xiang盤pan的de旋xuan轉zhuan，並bing將jiang數shu據ju發fa送song到dao電dian子zi控kong製zhi單dan元yuan (ECU)。圖 1 突出顯示了 EPS 係統的基本元素。

圖 1：EPS 係統

設計 EPS 係統所需的組件包括微控製器
、傳感器
、電源、電機驅動器和晶體管。這些組件對於係統高效通信和運行至關重要。如圖 2 所示
，控製器局域網是用於連接車輛 ECU 的總線標準。

圖 2：EPS 係統方框圖

德州儀器 (TI) 的 TMAG6181-Q1 是各向異性磁阻 (AMR) 角度傳感器。它具有集成信號調節放大器，能夠提供與所施加平麵磁場的方向相關的差分正弦和餘弦模擬輸出。

TMAG6181-Q1 的延遲低於 2µs
，角度誤差僅為 0.4 度，有助於大大提高係統性能和效率。傳感器的集成匝數計數器可以跟蹤電機在正常運行模式下最高 32,000 轉/分 (rpm) 的轉速和低功耗模式下最高 8,000 rpm 的轉速。它還能支持多種器件和係統級診斷功能
，可檢測、監控和報告器件運行期間的故障。例如，在睡眠或故障模式下，TMAG6181-Q1 AMR 傳感器的輸出將進入高阻抗狀態。建議使用下拉或上拉電阻，以確保微控製器能夠檢測故障。

要處理 AMR 輸出信號並提取 EPS 電機或方向盤的角度位置，通常需要外部微控製器。TMAG6181-Q1 中的 AMR 角度傳感器可用於單端或差分輸出模式
；後一種模式可消除係統中的共模幹擾。來自 AMR 傳感器的差分輸出正弦和餘弦信號與所施加磁場的角度成正比。AMR 傳感器的輸出電壓與電源電壓成比例
，以確保外部 ADC 能夠參考電源電壓。

圖 3 展示了一個典型應用圖

，其中差分輸出信號 SIN_P、SIN_N
、COS_P 和 COS_N 連接到外部微控製器中的四個單端模數轉換器，而外部微控製器與 EPS 係統中的 ECU 通信。

圖 3：單端輸出模式下的 TMAG6181-Q1

如果有的話，建議使用差分 ADC，因為它能夠提高可靠性。要獲得高精度
，負載電容器和電阻必須相互匹配。TMAG6181-Q1 可直接在 AMR 輸出引腳上驅動高達 10nF 的容性負載，並驅動拉電流和灌電流高達 1mA 的電阻負載。這可實現 EPS 係統的平穩可靠運行。

為簡化合規性，針對 TMAG6181-Q1 提供了 ISO 26262 係統設計文檔
，其中汽車安全完整性等級高達 B 級。

設計電動自行車和電動踏板車係統

電動自行車是包含五個關鍵組件的自行車：電機、電池、控製裝置、傳感器和顯示屏。電機是電動自行車不可或缺的一部分，可用於在腳踏期間提供所需的額外電力。如圖 4 中的方框圖所示，若要高效可靠地旋轉電機（可安裝在前部、中央或後部），需要角度傳感器。

diandongtabancheshicongranqiqudongzhuanhuanweidiandongdetabanche。tadedianjiqudongxitongshejiyudiandongzixingchefeichangxiangsi，zhibuguotameiyounamefuza。diandongtabancheshejizhixuzaiyoumencaixiashiweidianjigongdianjike
，dandiandongzixingcheshejihaibixujianceqishoudejiaotadongli，yiquedingxiangdianjidegongdianliang。butongdiquyaoqiudiandongzixingchehediandongtabanchedadaoyuqichexingyexiangsideanquanshuiping。

圖 4 重點介紹了開發電動自行車係統所需的組件。角度傳感器可提供角度反饋，然後由微控製器計算角度反饋，從而有效可靠地旋轉電機。AMR 傳感器通常限製為 180 度，但 TMAG6181-Q1 在 X 和 Y 軸增加了兩個獨立的霍爾效應傳感器輸出，可將傳感器的角度範圍擴大到 360 度。

圖 4：電動自行車方框圖

結語

當今的汽車和電動自行車包含多個 ECU
，用於驅動和控製高級功能。設計 EPS 係統、電動自行車或電動踏板車需要 ECU 精確控製
，以實現高效可靠的運行。TMAG6181-Q1 可實現更快、更精確的電機控製
，有助於提高係統性能。

其他資源

·  德州儀器 (TI)，TMAG6180-6181 評估模塊工具。

·  德州儀器 (TI)，‌汽車功能安全以及 TI 如何通過高精度位置傳感器幫助客戶技術白皮書。

·  德州儀器 (TI)，AMR 感應中低功耗匝數的優勢應用簡報。

關於德州儀器 (TI)

德州儀器 (TI)（納斯達克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導體公司，致力於設計、製造

、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用於工業
、汽車
、個人電子產品、通(tong)信(xin)設(she)備(bei)和(he)企(qi)業(ye)係(xi)統(tong)等(deng)市(shi)場(chang)。我(wo)們(men)致(zhi)力(li)於(yu)通(tong)過(guo)半(ban)導(dao)體(ti)技(ji)術(shu)讓(rang)電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)更(geng)經(jing)濟(ji)實(shi)用(yong)，創(chuang)造(zao)一(yi)個(ge)更(geng)美(mei)好(hao)的(de)世(shi)界(jie)。如(ru)今(jin)，每(mei)一(yi)代(dai)創(chuang)新(xin)都(dou)建(jian)立(li)在(zai)上(shang)一(yi)代(dai)創(chuang)新(xin)的(de)基(ji)礎(chu)之(zhi)上(shang)，使(shi)我(wo)們(men)的(de)技(ji)術(shu)變(bian)得(de)更(geng)小(xiao)巧(qiao)
、更快速、更可靠、更實惠
，從而實現半導體在電子產品領域的廣泛應用，這就是工程的進步。這正是我們數十年來乃至現在一直在做的事。

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