Melexis lance un capteur Hall ASIL‑ready pour systèmes automobiles critiques

Un capteur à effet Hall génère une tension proportionnelle au champ magnétique qu'il rencontre. Ces dispositifs servent de capteurs de proximité, position, vitesse et courant durables, prisés pour leur longue durée de vie car ils ne contiennent aucune pièce mobile susceptible d'usure.

Melexis a introduit le MLX91377, un CI Hall linéaire ASIL‑ready conçu pour les environnements automobiles critiques tels que la direction assistée électrique (EPAS). Développé comme Élément de Sécurité Hors Contexte (SEooC), le MLX91377 répond aux exigences ISO 26262 et a obtenu la qualification AEC Q‑100 Grade 0.

Capteurs à effet Hall

L'effet Hall produit une tension transverse mesurable dans un conducteur ou semi‑conducteur lorsqu'un courant le traverse en présence d'un champ magnétique. La tension résultante est l'équilibre des forces de Lorentz et électriques et peut être exploitée pour détecter les champs magnétiques.

Concevoir un capteur Hall requiert un système magnétique qui répond au paramètre physique cible, couplé à une interface électronique qui convertit le champ magnétique détecté en signal analogique ou numérique standard adapté au système hôte.

Puisqu'ils fonctionnent sans contact, les capteurs Hall sont largement employés en proximité, positionnement et applications de vitesse.

Dans leur forme la plus basique, les capteurs Hall agissent comme transducteurs analogiques, produisant une tension variant avec la force du champ magnétique, interpretable comme distance à la plaque Hall. Ils sont aussi fréquemment configurés comme commutateurs numériques marche/arrêt ou comme indicateurs de vitesse dans compteurs de vitesse, systèmes d'allumage ou systèmes antiblocage de freins.

Les applications automobiles exigent une performance sur une large plage de température — de −40 °C à 160 °C — tout en endurant vibrations élevées et contamination potentielle par poussière, liquides et autres contaminants. Les capteurs Hall doivent maintenir la fiabilité pendant de nombreuses années sous ces conditions difficiles.

Solution Melexis

Avec une plage de température de fonctionnement jusqu'à 160 °C, haute linéarité et excellente stabilité thermique — incluant décalage faible et dérive de sensibilité minimale — le MLX91377 délivre une détection de couple précise et fiable pour les systèmes EPAS, supportant modes de conduite conventionnels et autonomes.

Le MLX91377 adresse divers cas d'usage de détection de position sans contact automobiles et industriels, incluant capteurs de couple de direction, capteurs de pédales d'accélération, frein ou embrayage, capteurs de position linéaire absolue, capteurs de niveau à flotteur, potentiomètres sans contact, capteurs de position petit angle et capteurs de position petite course.

« Le MLX91377 apporte une performance améliorée sur tous les plans, permettant des applications critiques de sécurité très exigeantes comme la détection de couple automobile. Bien qu'aucune carte de développement ne soit actuellement disponible, le dispositif est supporté par l'outil de programmation standard de Melexis, le PTC‑04 », a expliqué Nick Czarnecki, Global Marketing Manager, Position and Speed Sensors, chez Melexis.

Figure 1 : Diagramme de blocs MLX91377

Des plages de mesure programmables et un étalonnage multi‑points offrent aux concepteurs de la flexibilité, tandis que multiples protocoles de sortie permettent à un seul CI de servir des applications diverses, réduisant les efforts et coûts de requalification. Le protocole Short PWM Code (SPC) permet des mesures synchronisées — jusqu'à quatre capteurs MLX91377 à 2 kHz — en transmettant les données après détection d'une impulsion de déclenchement, garantissant latence déterministe et haute précision (Figure 1).

« Selon le type de sortie, le MLX91377 peut être déclenché par un protocole externe ou en interne. Avec le protocole SPC, le capteur attend une impulsion de déclenchement du microcontrôleur hôte, puis acquiert, numérise et compense rapidement les données magnétiques, les linéarise via une table de correspondance programmable, et les envoie en format SENT numérique. En mode analogique, le capteur acquiert et compense autonomément les données avant de sortir une tension ratiométrique pour lecture par l'hôte. Les deux interfaces sont largement utilisées en automobile, le SPC étant plus récent et généralement préféré pour configurations multi‑CI. La nature déclenchable du SPC assure que tous les capteurs capturent le champ magnétique simultanément, minimisant le délai de mesure entre CI. Le temps de réponse tombe typiquement sous 500 µs, et est encore plus bas en mode analogique. »

Figure 2 : Illustration timing SPC en mode tick 1,5 µs et format H.2

En mode SPC, le MLX91377 démarre l'acquisition de données immédiatement à la réception de l'impulsion de déclenchement, quel que soit le mode configuré, et transmet les données acquises dans la même trame SENT. Cette capacité est disponible pour tout temps de tick égal ou supérieur à 1,5 µs (voir Figures 2 et 3).

Figure 3 : Configuration maître‑esclave standard SPC

Le MLX91377 atteint ASIL‑C en mode numérique (SENT ou SPC) et ASIL‑B en mode analogique. Il offre des diagnostics complets au niveau die, détectant les pannes internes et entrant en état sûr pour prévenir tout comportement véhicule non intentionnel.

Les défis futurs impliqueront des températures de fonctionnement de plus en plus exigeantes, une immunité renforcée aux champs de fuite face à l'électrification croissante des véhicules, et des standards de sécurité fonctionnelle toujours plus élevés.

>> Cet article a été publié à l'origine sur notre site sœur, Power Electronics News.