一、绝对值角度编码方案应用现状分析

在自动化以及机器人领域，特别是人形和犬形机器人关节模组的应用场景，市场上现有的部分绝对值角度编码方案面临如下问题：

·电感式离轴编码器：尺寸大，安装精度高，成本高。

·双码道磁环编码器：直径大，安装精度高，成本高。

·光学编码器：抗震动，抗环境污染能力较差。

·单对极磁环&角度芯片：抗轴向、径向抖动、抗电磁干扰能力较差。

针对现有的应用方案问题点，多维科技对单对极磁环离轴编码器方案进行了全面升级，进一步优化了产品方案和提高了客户的易用性，并在方案的应用成本上取得了一定的优势。

二、多维科技单对极磁环离轴编码器方案

方案亮点

多维科技的单对极磁环离轴编码方案如图 1，采用 4 颗 TMR2615 线性芯片检测磁环旋转信号，输出正余弦电压信号，TMR2615 线性芯片输出信号相互补偿，通过 MDT3259 信号调理后，输出数字角度信号。

图1 单对极磁环离轴编码方案示意图

方案优点

1、方案采用 4 颗 TMR2615 线性芯片协同补偿，抑制轴向和径向抖动误差。

2、4 颗 TMR2615 线性芯片协同补偿，再加上 MDT3259 对信号的自校准能力，使该方案对安装的要求降低。

1） 钕铁硼磁环尺寸要求：

磁环内径 8mm，磁环外径 12mm，磁环厚度 2.5mm，单对极径向充磁，如图 2 所示：

图2 钕铁硼单对极磁环尺寸要求

2）4 颗 TMR2615 线性芯片的安装要求：

·芯片与磁环垂直间距 2.5mm ~ 3.5mm

·芯片中心间距 20mm ~ 22mm

·4 颗 TMR2615 芯片围绕磁环 90° 相位差摆放

单对极磁环离轴编码方案芯片的安装要求远低于电感式离轴编码器，双码道磁编码器方案的安装要求。具体安装尺寸如图 3 所示：

图3 单对极磁环离轴编码方案芯片安装尺寸图

3、根据磁环大小，再通过磁仿真给出 TMR2615 的排布推荐，可兼容各种尺寸的编码器产品需求，且尺寸小巧，布局简单。

4、此方案的 BOM 仅需 1 个单对极磁环，4 颗 TMR2615 线性芯片和 1 颗 MDT3259 调理芯片，方案应用的成本较低，对标市场现有的应用方案，性价比优势显著。

图4 单对极磁环离轴编码方案 BOM

三、多维科技单对极磁环离轴编码器方案核心组件

TMR 芯片 + 调理芯片强强联合

1、TMR2615 线性传感器芯片特性

·采用隧道磁阻 (TMR) 技术，线性范围大、信噪比高。

·低压 (1.8V~5.5V) 低功耗设计。

·输出信号与磁场强度成线性比例，灵敏度可根据磁环编程。

·芯片封装尺寸小，灵活布局。

可选用封装为 DFN3L (2 mm × 2 mm × 0.55 mm) 的 TMR2615D 线性芯片或封装为 DFN3L (1.6 mm × 1.6 mm × 0.5 mm) 的 TMR2615F 线性芯片。

图5 TMR2615D (左) TMR2615F (右)

2、MDT3259调理芯片

1）正余弦信号角度处理

·绝对角度输出：23 位高分辨率 SPI 信号。

·增量编码输出：ABZ 相脉冲可编程（1~4096 个/圈），支持伺服闭环控制。

·换向与 PWM：输出 1~32 极对 UVW 信号、12 位 PWM 信号 (频率 4 档可调)。

2）智能校准

·内置 EEPROM 存储配置参数，支持多次擦写。

·自校准模式补偿安装误差，降低人工调试成本。

图6 MDT3259 调理芯片

四、MDT3259 调理芯片校准流程

一键式操作，省时省力

多维科技 MDT3259 调理芯片可实现 4 路正余弦信号的校准，该方案绝对角度精度<0.1°。通过配套的上位机软件，MDT3259 调理芯片可实现全自动校准：

1）连接设备，启动校准模式。

2）匀速旋转磁环 (转速 300RPM 以上)，系统自动采集信号并补偿非线性误差。

3）生成配置文件并烧录至 EEPROM，全程仅需 30 秒。

图7 MDT3259 调理芯片校准软件界面

图8 MDT3259 调理芯片校准前角度误差±3°

图9 MDT3259 调理芯片校准后角度误差0.08°

多维科技可以提供完整的单对极磁环离轴编码器方案，如需详细方案和技术支持，请联系我们。

江苏多维科技倾力打造的磁传感器晶圆 IDM 模式制造平台，经过十多年不断地累积，高度整合了供应链资源，在满足客户的批量采购需求的同时，最大程度地保障供应产品的质量一致性及稳定性。多维科技为满足客户多元化的定制需要，将努力提供更多、更好的优质磁传感器芯片产品。

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