114 磁旋转编码器在永磁同步电机位置测量中的应用_图文_百度文库
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114 磁旋转编码器在永磁同步电机位置测量中的应用
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AS5040ASSU
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安装类型表面贴装
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ams AG AS5040ASSU, 10 位霍尔效应旋转编码器集成电路, 16针 SSOP封装
AS5040ASSU
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ams AG AS5040ASSU, 10 位霍尔效应旋转编码器集成电路, 16针 SSOP封装
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Austriamicrosystems
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AS5040ASSU
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欧时电子元件（上海）有限公司
Jul 31, 2017
欧时电子元件(上海）有限公司, 上海市黄浦区延安东路618号东海商业中心二期23楼 200001
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服务热线：3&&
AS504010位360 °可编程磁旋转编码器1概述该AS5040是一个非接触式磁旋转编码器精确角度测量了整整翻360°。它是一个系统级芯片整合了集成式霍尔元件，模拟前端和数字信号处理在单个设备中。来测量角度，仅仅一个简单的2极磁铁，旋转在芯片的中央，是必需的。该磁体可以放置的上方或下方的IC 。绝对角度测量方式可即时磁铁的角位置与指示每转0.35 ° = 1024的位置分辨率。这数字数据可以作为一个串行比特流，并作为一个PWM信号。此外，用户可编程的增量输出是可用的，使得芯片适于更换各种光学编码器。一个内部稳压器允许AS5040 ，以工作在3.3V或5V电源。图1 ： AS5040和磁铁的典型配置数据表2主要特点非接触式高分辨率的旋转位置在360度完全旋转编码两个数字的10位绝对值输出：- 串行接口和- 脉冲宽度调制（PWM）输出三个增量输出模式：- 正交A / B和索引输出信号- 步/方向和索引输出信号- 3相换向的无刷直流汽车- 10 ， 9,8或7位用户可编程决议用户可编程零/索引位置用于磁铁位置的故障检测模式监测和电源的损耗转速可达30000转按钮功能检测运动磁铁在Z轴的串行读取多个互联的采用菊花链模式AS5040器件宽温度范围： - 40 ° C至+ 125°C汽车完全符合AEC -Q100标准，1级小型无铅封装： SSOP 16 （ 5.3毫米X6.2mm)3应用工业应用：- 非接触式旋转位置检测- 机器人- 无刷直流电机换向- 电动工具好处完整的系统级芯片灵活的系统解决方案提供绝对的，PWM和增量同步输出非常适合在恶劣环境下的应用由于非接触式位置传感承受磁铁偏离和气隙变化没有必要的温度补偿无需校准汽车应用：- 方向盘位置传感器- 油门踏板位置传感- 传动变速箱编码器- 头灯位置控制- 电动座椅位置指示器办公设备：打印机，扫描仪，复印机更换光学编码器前面板旋转开关更换电位器修订版2.101 - 33AS5040数据表4引脚配置图2 ：引脚配置SSOP16分别为MagINCnMagDECnA_LSB_UB_Dir_VNCIndex_WVSSPROG121615VDD5VVDD3V3NCNCPWM_LSBCSNCLKDOAS504034567814131211109引脚说明表2示出了标准的SSOP16封装每个引脚的描述（收缩小外形封装， 16引线，机身尺寸： 5.3毫米X 6.2参见图2） 。引脚7,15和16为电源引脚，引脚5 ， 13和14是供内部使用，不能进行连接。引脚1和2是磁场变化的指标，分别为MagINCn和MagDECn （磁场强度的增加或减少通过磁体和设备）之间的距离的变化。这些输出可以被用来检测有效的磁场范围。另外，这些指示，也可以用于非接触式的按钮功能。销3 ， 4和6是增量脉冲输出管脚。这些引脚的功能可以通过配置编程的一次性可编程（OTP）寄存器。表1 ：引脚分配为不同的增量输出模式输出模式1.x中：正交2.X ：步进/方向3.X ：换向3脚A最低位U引脚4B方向V引脚6指数指数W引脚12PWMPWM最低位1.x的模式：正交A / B输出代表缺省的正交A / B信号模式。模式2.x的：步/方向输出配置引脚3 ，可提供高达512个脉冲（最多1024个状态的变化）每转。它等同于LSB的（至少显著位）的绝对位置值。销4提供旋转方向的信息。这两种模式（模式1.x和2.x的模式）提供一个索引信号（1脉冲/转）与一种可调节宽度的LSB三个LSB的。修订版2.102 - 33AS5040数据表表2引脚说明SSOP16针123A_LSB_U4B_Dir_V5678PROG910111213141516DO_ODDODI_PDDI_PUDOCLKCSNPWM_LSBNCNCVDD3V3VDD5V数字数字数字数字DI_PDDO_TDI ， STDI_PU ， STDO--SSNCIndex_WVSSDO-DOSDO符号分别为MagINCnMagDECnTYPEDO_ODDO_OD描述磁场幅度提高;低有效位表示的距离磁体和装置表面之间减少。磁场幅度下降;低有效位表示的距离器件和磁铁之间增加。Mode1.x ：QUADRATUREA通道Mode2.x ：最显著位模式3.x ：U信号（ 1阶段）Mode1.x ：QUADRATUREB通道季度期间转移到通道A.Mode2.x ：方向轮伐期模式3.x ：V信号（阶段2 ）必须悬空Mode1.x和Mode2.x:指数信号表示绝对零位模式3.x ：W信号（三期）负电源电压（GND）的OTP程序设计输入和数据输入的菊链模式。国内下拉电阻（ ? 74kΩ ） 。可被连接到VSS ，如果不使用编程数据输出同步串行接口时钟输入同步串行接口;施密特触发器输入片选，低电平有效;施密特触发器输入，内部上拉电阻（ ? 50kΩ的）连接到VSS增量模式（见0 ）脉冲宽度调制约。为1kH最低位inMode3.x必须悬空必须悬空3V稳压器输出（见图19）正电源电压5 VSDIDO_TST电源引脚数字输入数字输出/三态施密特触发输入输出开漏产量输入上拉下来输入上拉3.X方式：无刷直流电机换向模式除了绝对编码器的输出通过SSI接口，这种模式提供了换向信号无刷直流电机具有1对磁极或2对磁极转子。通常提供的换向信号由3个分立霍尔开关，它不再需要，因为AS5040可以并行完成两个任务：绝对编码器+ BLDC电机换向。在这种模式下，引脚12提供的最低位输出而不是在PWM （脉宽调制）信号。引脚8 （方案）也被用于编程不同的增量接口模式，增量分辨率和零位的OTP （见第18页） 。该引脚也用作数字输入，通过该装置在菊花链配置串行数据移位（见第11页） 。引脚11为片选信号（CS低电平有效）选择在AS5040编码器网络的设备并启动串行数据传输。在CSn为逻辑高电平，数据输出引脚（ DO ）置为三态，并终止串行数据传输。该引脚也用于对准模式（第21页）和编程模式（第16页） 。修订版2.103 - 33AS5040数据表销12允许10位绝对位置值的一个单总线输出。的值被编码到一个脉冲宽度调制信号的每一步1μs的脉冲宽度（ 1μs至1024μs一整圈内） 。通过使用外部低通滤波器，数字PWM信号被转换成模拟电压，从而可以直接取代电位。5电气特性绝对最大额定值（非经营性）超出“绝对最大额定值”，强调可能会造成永久性损坏设备。这些都是强调收视率而已。该设备在这些或超出经营下， “标明的任何其他条件的功能操作条件“是不是暗示。暴露在绝对最大额定值条件下工作会影响器件的可靠性。参数引脚VDD5V直流电源电压在销VDD3V3直流电源电压输入引脚电压输入电流（闭锁抗扰度）静电放电储存温度体温（无铅包）湿度无凝结符号VDD5VVDD3V3VINISCRESDTstrgTBODYH民-0.3-0.3-0.3-0.3-100最大75VDD5V +0.37.5100±2单位VVVmAkV°C°C%记引脚MagINCn ， MagDecn ， CLK （CSN）PROG引脚规范： JEDEC 78规范： MIL 883 E法3015最小 - 67 °F ; MAX + 257 °FT = 20? 40岁，规范： IPC / JEDEC J-Std-020C铅完成100 ％的锡“雾锡”-55125260585工作条件参数环境温度电源电流引脚VDD5V外部电源电压内部调节器的输出电压，在销VDD3V3外部电源电压引脚VDD5V ，VDD3V3符号TAMBI人联党VDD5VVDD3V3VDD5VVDD3V34.53.03.03.0民-40165.03.33.33.3典型最大单位125215.53.63.63.6°CmAVVVV5V操作3.3V工作电压（引脚VDD5V和VDD3V3相连）-40°F…+257°F记直流特性的数字输入和输出CMOS施密特触发器输入： CLK ， CSN（ CSn为=内部上拉）（操作条件：T已AMB= -40至+ 125°C ， VDD5V = 3.0-3.6V （ 3V操作） VDD5V = 4.5-5.5V （ 5V操作）除非另有说明）参数高电平输入电压低电平输入电压施密特触发器迟滞输入漏电流拉低电平输入电流符号VIHVILV离子VIOFFI泄漏IiL民0.7 * VDD5V最大单位V记正常工作0.3 * VDD5V1-1-30修订版2.10VV只有CLKCSn为唯一， VDD5V ： 5.0V4 - 331-100uAuAAS5040数据表CMOS /程序输入： PROG（操作条件：T已AMB= -40至+ 125°C ， VDD5V = 3.0-3.6V （ 3V操作） VDD5V = 4.5-5.5V （ 5V操作）除非另有说明）参数高电平输入电压高电平输入电压低电平输入电压下拉高电平输入电流符号VIHVPROGVILIiL民0.7 * VDD5V最大50.3 * VDD5V100单位VVVuAVDD5V ： 5.5V在编程过程中记请参阅“规划条件”CMOS输出开漏：为MagINCn ， MagDECn（操作条件：T已AMB= -40至+ 125°C ， VDD5V = 3.0-3.6V （ 3V操作） VDD5V = 4.5-5.5V （ 5V操作）除非另有说明）参数低电平输出电压输出电流开路漏极漏电流符号VOLIOIOZ民最大VSS+0.4421单位VmAuAVDD5V ： 4.5VVDD5V ： 3V记CMOS输出： A，B ，指数， PWM（操作条件：T已AMB= -40至+ 125°C ， VDD5V = 3.0-3.6V （ 3V操作） VDD5V = 4.5-5.5V （ 5V操作）除非另有说明）参数高电平输出电压低电平输出电压输出电流符号VOHVOLIO民VDD5V-0.5VSS+0.442最大单位VVmAVDD5V ： 4.5VVDD5V ： 3V记三态CMOS输出： DO（操作条件：T已AMB= -40至+ 125°C ， VDD5V = 3.0-3.6V （ 3V操作） VDD5V = 4.5-5.5V （ 5V操作）除非另有说明）参数高电平输出电压低电平输出电压输出电流三态泄漏电流符号VOHVOLIOIOZ民VDD5V -0.5VSS+0.4421最大单位VVmAuAVDD5V ： 4.5VVDD5V ： 3V记磁输入规格（操作条件：T已AMB= -40至+ 125°C ， VDD5V = 3.0-3.6V （ 3V操作） VDD5V = 4.5-5.5V （5V工作），除非另有说明）两极圆柱截然磁化来源：参数直径厚度磁场输入振幅符号dMAGtMAGBpk民42.54575典型值6最大单位mmmmmT记推荐的磁铁： ?采用6mm x 2.5毫米的圆柱形磁铁所要求的垂直分量磁场强度在模具的表面上，沿着同心圆与测量1.1毫米半径修订版2.105 - 33AS5040 10位可编程磁旋转编码器AS504010位360°可编程磁旋转编码器数据表1概述1.2--主要特点非接触式高分辨率的旋转位置在360度完全旋转编码两个数字的10位绝对值输出：- 串行接口和- 脉冲宽度调制（PWM）输出三个增量输出模式：- 正交A / B和索引输出信号- 步/方向和索引输出信号- 3相换向的无刷直流电机- 10 ， 9 ， 8或7位用户可编程分辨率用户可编程零/索引位置用于磁铁位置的故障检测模式监测和电源的损耗转速高达10000转按钮功能检测的运动磁铁在Z轴串行读取多个互联的AS5040采用菊花链模式的设备宽温度范围： - 40 ° C至+ 125°C汽车完全符合AEC -Q100标准，等级1小型无铅封装： SSOP 16 （ 5.3毫米X 6.2毫米）该AS5040是一个非接触式磁旋转编码器精确的角度测量超过360 °的整圈。它是一个系统级芯片整合了集成式霍尔元件，模拟前端和数字信号处理在单个设备中。来测量角度，仅仅一个简单的2极磁铁，旋转在芯片的中央，是必需的。该磁体可以放置的上方或下方的IC 。绝对角度测量方式可即时磁铁的角位置与指示每转0.35 ° = 1024的位置分辨率。这数字数据可以作为一个串行比特流，并作为一个PWM信号。此外，用户可编程的增量输出用，使得芯片适于更换各种光学编码器。一个内部稳压器允许AS5040 ，以在3.3V或5V电源供电---------1.3-应用图1 ： AS5040和磁铁的典型配置工业应用：- 非接触式旋转位置检测- 机器人- 无刷直流电机换向- 电动工具汽车应用：- 方向盘位置传感器- 油门踏板位置传感- 传动变速箱编码器- 头灯位置控制- 电动座椅位置指示器办公设备：打印机，扫描仪，复印机更换光学编码器前面板旋转开关更换电位器1.1------好处完整的系统级芯片灵活的系统解决方案提供绝对的， PWM同时与增量产出非常适用于因恶劣环境下的应用非接触式位置传感承受磁铁偏离和气隙变化没有必要的温度补偿无需校准-----修订版1.6 ， 03 -OCT- 06分页： 28 1AS5040 10位可编程磁旋转编码器2引脚配置针分别为MagINCnMagDECnA_LSB_UB_Dir_VNCIndex_WVSSPROG121615符号分别为MagINCnTYPEDO_OD描述磁场幅度提高;低有效位表示的距离磁体和间减少设备表面。磁场幅度下降;低有效位表示的距离的增加器件和磁铁之间。Mode1.x ：QUADRATUREA通道Mode2.x ：最显著位模式3.x ：U信号（ 1阶段）Mode1.x ：QUADRATUREB通道季期间转移到通道A.Mode2.x ：方向轮伐期模式3.x ：V信号（阶段2 ）必须悬空Mode1.x和Mode2.x:指数信号表示绝对零位模式3.x ：W信号（三期）负电源电压（GND）的OTP程序设计输入和数据输入菊链模式。内部上拉下拉电阻（? 74kΩ ） 。可被连接到VSS ，如果编程不使用数据输出of同步串行接口时钟输入同步串行接口;施密特触发输入片选，低电平有效;施密特触发器输入，内部上拉电阻（ ? 50kΩ的）连接到VSS增量模式（参见5.2.1 ）脉冲宽度调制约。1kHz;最低位inMode3.x必须悬空必须悬空3V稳压器输出（见图18）正电源电压5 VVDD5VVDD3V3NCNCPWM_LSBCSNCLKDO3456781图2 ：引脚配置SSOP16AS5040141312111092MagDECnDO_OD3A_LSB_UDO4567B_Dir_VNCINDEX_ W??VSSDO-DOS2.1引脚说明表2示出了标准的每个引脚的描述SSOP16封装（小外形封装，16线索，机身尺寸： 5.3毫米X 6.2参见图2） 。销7 ， 15和16是电源引脚，引脚5 ， 13和14是供内部使用，不能进行连接。引脚1和2是磁场变化的指标，为MagINCn和MagDECn （磁场强度增加或减少通过的距离的变化磁体和设备）之间。这些输出可以可用于检测的有效磁场范围。另外，这些指示也可以被用于非接触式按钮功能。销3 ， 4和6是增量脉冲输出管脚。这些引脚的功能可以通过配置编程一次性可编程（ OTP ）寄存器：输出模式1.x中：正交2.X ：步进/方向3.X ：换向3脚A最低位U引脚4B方向V引脚6指数指数W引脚12PWMPWM最低位8PROGDI_PD910DOCLKDO_TDI ，STDI_PU ，STDO--SS11CSN1213141516PWM_LSBNCNCVDD3V3VDD5V表2 ： SSOP16的引脚说明DO_ODDODI_PDDI_PU数字数字数字数字输出开漏产量输入上拉下来输入上拉SDIDO_TST电源引脚数字输入数字输出/三态施密特触发输入表1 ：引脚分配为不同的增量输出模式1.x的模式：正交A / B输出：代表缺省的正交A / B信号模式。3.X方式：无刷直流电机换向方式：模式2.x的：步/方向输出：配置引脚3 ，可提供高达512个脉冲（最多1024个每转状态的变化） 。它等同于LSB的（至少显著位）的绝对位置值。引脚4规定的旋转方向的信息。这两种模式（模式1.x和2.x的模式）提供了一个索引信号（ 1个脉冲/圈），并且可调节的宽度1 LSB或三个LSB的。除了绝对值编码器输出的SSI接口，这种模式提供换向信号无刷直流电机具有1对磁极或二极对转子。通常提供的换向信号由3个分立霍尔开关，它不再需要，作为AS5040可以并行完成两个任务：绝对编码器+ BLDC电机换向。在这种模式下，引脚12提供的最低位输出而不是在PWM （脉宽调制）信号。修订版1.6 ， 03 -OCT- 06第28 2AS5040 10位可编程磁旋转编码器引脚8 （方案）也被用于编程的不同增量接口模式，增量分辨率和零位的OTP （见第11页） 。该引脚也可以用作数字输入到串行数据移位通过设备的菊花链配置中，（见第5页） 。引脚11为片选信号（CS低电平有效），选择一个设备在AS5040编码器网络并启动串行数据传输。在CSn为逻辑高电平，数据输出引脚（ DO ）置为三态，并终止串行数据传输。此引脚也用于对准模式（第13页）和编程模式（第9页） 。12引脚允许的10位绝对单线输出位置值。的值被编码到一个脉冲宽度调制后的信号与每个步骤1μs的脉冲宽度（ 1μs至1024μs一整圈内） 。通过使用外部低通滤波器，数字PWM信号被转换成模拟电压，从而可以直接取代电位器。位置信息。用于此目的的坐标旋转数字计算机（ CORDIC ）计算角度和霍尔阵列信号的幅度。该DSP还用来提供在该数字信息，输出M AG INC n和M公司DEC n表示表示所使用的磁铁的朝向或远离的运动设备的表面。一个小的低成本，径向磁化（双极）标准磁体提供的角位置信息（参见图19）。AS5040能够检测磁场的方向并计算一个10位的二进制码。此代码可通过同步串行接口（ SSI ）访问。在此外，绝对角度表示由给定脉宽调制信号引脚12（ PWM） 。除了绝对角位置信息器件同时提供增量输出信号。各种增量输出模式可通过编程OTP模式寄存器选择位（见第11页） 。只要没有编程电压是适用于PROG引脚，新的设置可能会被覆盖在任何时候，将被重置为默认值时，功率为关闭。为了使设置永久性的， OTP寄存器进行编程（参见图14） 。该默认设置是正交A / B模式，包括索引信号的1 LSB的一个脉冲的宽度。该指数信号是在所述用户可编程零逻辑高位置。AS5040能够承受磁铁错位和由于采用了差分测量杂散磁场技术和霍尔传感器信号调理电路。3功能说明该AS5040是一个标准的CMOS制造过程，并使用一个纺丝电流霍尔技术检测在表面上的磁场分布芯片。集成的霍尔元件放置在周围该装置的中心，并提供一个电压表示磁场在IC表面的。通过Σ-Δ模拟/数字转换和数字信号处理（ DSP ）算法， AS5040提供精确的高分辨率绝对角VDDV3V分别为MagINCnVDD5VLDO 3.3VPWM接口罪昂MagDECnPWM_LSBDSP霍尔阵列＆放大器;前端扩音器COSMAG绝对接口（ SSI）的DOCSNCLKOTP注册A_LSB_U程序设计参数增量接口B_Dir_VIndex_WPROG图3 ： AS5040框图修订版1.6 ， 03 -OCT- 06第28 3AS5040 10位可编程磁旋转编码器44.1CSN10位绝对角位置输出同步串行接口（ SSI）的tCLK FETCLK / 21816tCSNtCLK FECLK1DOD9D8D7D6D5D4D3D2D1D0OCFCOFLINM股份公司在C米的克连? EC PARD9tDO活跃tDO有效角度位置数据状态位tDO三态图4：绝对角位置数据的同步串行接口如果CSn变为逻辑低电平时，数据输出（ DO ）将改变从高阻抗（三态）为逻辑高电平，读出将被启动。后的最小时间tCLK FE ，数据被锁存到输出移位寄存器的第一个下降沿CLK 。每个后续的CLK上升沿将移出1位的数据。串行字包含16位，第10位是角度信息D [9：0 ] ，随后的6位包含系统信息，涉及的有效性数据如OCF ， COF ， LIN ，奇偶性和磁性现场状态（增加/减少） 。随后的测量是通过日志启动。脉冲“高”在CSn为伴t的最短持续时间CSn电。使用的，但可以包含无效数据。此警告可能由XYZ内使磁铁来解决容限。分别为MagINCn ，（震级增加）变高时，磁铁被推向集成电路，因而磁场强度增加。MagDECn ，（震级减少）变高时，该磁铁从IC拉开，从而磁性场强度减小。两个信号高时，表明磁场是选自允许的范围内（见表3）。MAGINCnMAGDECN描述0001没有距离的变化磁场输入正常（在范围内）距离的增加：上拉功能。这种状态是动态的，它仅仅是当磁铁从芯片移离在Z轴间距缩短：按下功能。这状态是动态的，它是唯一的活性，而磁铁正朝着在芯片Z.-轴。磁场输入无效 - 超出范围：过大，过小（磁铁缺失）数据内容：D9:D0绝对角位置数据（ MSB为同步输出第一）OCF（偏移补偿完成） ，逻辑高表示结束偏移补偿算法。对于快速启动，此位可通过外部轮询微控制器。一旦该位被置位时， AS5040完成启动和数据是有效的（见表4）COF（旋转数字计算机溢出） ，逻辑高电平表示出来CORDIC单元范围内的错误。当此位被置位，在D9 ：D0的数据是无效的。绝对输出保持最后有效的角度值。该报警可以通过将磁铁来解决内的X-Y -Z公差极限。LIN（线性度报警） ，逻辑高电平表示输入磁场产生了严重的输出线性度。当此位被置位时，D9 ：D0的数据仍然可能修订版1.6 ， 03 -OCT- 061011表3 ：磁场变化幅度指示器注：引脚1和2 （分别为MagINCn ， MagDECn）均为漏极开路输出，并要求外接上拉电阻。如果磁场范围内，两个输出都关断。两个销也可与一个单一的拉合电阻器。在这种情况下，信号为高时的磁场强度处于正常范围。它是低在所有其他情况下（见表3）。偶校验比特用于传输差错检测比特1 ... 15 （ D9 ... D0 ， OCF ， COF ， LIN，分别为MagINCn ， MagDECn ）第28 4AS5040 10位可编程磁旋转编码器绝对角度输出总是被设置为一个分辨率10位。将磁铁片以上，角在顺时针方向上由默认值增加。数据D9 ： D0是有效的，当状态位具有以下配置：OCFCOFLINMAGINCn010001MAGDECN010奇偶连的校验比特1:154.2菊花链模式菊链模式允许多个连接AS5040的串联，同时仍然只用1个数字输入用于数据传输（见“数据中的”在下面的图5 ） 。此模式是通过连接将数据输出（DO ;引脚9）的数据输入（引脚8 PROG）随后的设备。所有的连接的串行数据设备从第一设备中的DO引脚读取链。最后的设备链中的PROG引脚应被连接到VSS。串行比特流的长度与每一个已连接的设备而增加，这是中N * （16 + 1）位：例如34位两个设备， 51位三种设备，等等。所述第一设备（奇偶校验位）的最后一个数据位之后是一个逻辑低比特和所述第二装置的第一数据位（ D9） ，等等（参见图6） 。4.2.1编程菊花链连接器件表4 ：状态位输出绝对角位置进行采样的速率为10kHz （ 0.1毫秒） 。这使得阅读全部1024个职位每0.1秒内360度= 9.76Hz （ ? 10Hz的）不跳过任何位置。 10Hz乘以60 ，导致的相应的最大转速600转。每一秒角度位置读取允许高达1200rpm的旋转速率。因此，增加的旋转速度降低每转绝对角位置的数目（见表7）。不管旋转速度或的的位置的数目将被读出，绝对角度值总是在最高分辨率10位给出。增量输出不受旋转速度的限制，由于采用了插补。可用于高增量的输出信号高速应用与高达10,000的旋转速度转速而不会丢失脉冲。在菊花链模式下， PROG引脚直接连接到链中的后续装置的DO端子（见图5）。在编程过程中（见第9节） ，一7.5V的编程电压必须施加到针前卫。该电压电平超过限引脚做的，所以以下预防措施之一，必须在作出编程：oo打开连接编程或DOPROG中添加DO和前卫之间的肖特基二极管（阳极= DO ，阴极= PROG）由于CLK和CSn为，所有的并联连接连接的设备可以同时被编程。uCDATA INAS50401st设备DOPROGAS50402nd设备DOPROGAS5040最后一个设备DOPROGCSNCLKCSNCLKCSNCLKCSNCLK图5 ：菊花链的硬件配置修订版1.6 ， 03 -OCT- 06第28 5AS5040 10位可编程磁旋转编码器AS504010位可编程磁旋转编码器主要特点--在一整圈接触式高分辨率编码360度由于用户可编程的增量灵活的系统输出方式：-10 ， 9 ， 8或7位用户可编程分辨率-正交A / B和索引输出信号-单声道输出和方向指示-针对无刷DC U-V -W换向信号汽车绝对角位置模式：-10位分辨率，提供1024绝对位置每360度（步长? 0.35度）同步串行接口（ SSI）输出绝对位置数据脉冲宽度调制（PWM）输出，占空比成比例的角度用户可编程零/索引位置用于磁铁位置监测的故障检测模式转速高达10,000转（增量输出）按钮功能检测磁铁的运动在Z轴两个电源电压：使用温度范围广：小型封装：3.3 V或5 V- 40 ° C至+ 125°CSSOP 16 （ 5.3毫米X 6.2毫米）图1：典型的安排AS5040和磁铁数据表概述该AS5040是一个片上系统芯片，整合了集成式霍尔元件，模拟前端和数字信号处理中的一个单个装置。它提供了增量的输出信号和所述磁铁的绝对角位置被置于任上面或下面的设备。而AS5040可以被配置为特定的客户通过编程使集成的OTP （一次性要求可编程）注册。一个内部稳压器允许该AS5040以在3.3V或5V电源供电。----------好处----世界上最小的多路输出的磁旋转编码器耐磁源错位故障检测功能完整的系统级芯片：灵活的系统解决方案提供绝对的，增量和PWM数字输出同时-外部元件的数量最少所需串行读出用菊花多个AS5040器件链模式-非常适用于因恶劣环境下的应用非接触式位置感测应用-工业应用，如：-运动控制-机器人-无刷直流电机换向-电动工具汽车应用：-方向盘位置传感-油门踏板位置传感-变速器编码器-头灯位置控制-电动座椅位置指示器办公设备：打印机，扫描仪，复印机更换光学编码器前面板旋转开关和电位计------修订版1.1第20页1AS5040 10位可编程磁旋转编码器引脚配置针分别为MagINCnMagDECnA_LSB_UB_Dir_VNCIndex_WVSSPROG121615符号分别为MagINCnTYPEDO_OD描述磁场大小增加;活性低，表示之间的距离减少磁铁和所述设备的表面上。磁场大小下降;低电平有效，表明之间的距离增加装置和所述磁体。模式1 ：QUADRATUREA通道模式2 ：最显著位模式3 ：U信号（ 1阶段）模式1 ：QUADRATUREB通道季期间转移到通道A.模式2 ：方向轮伐期模式3 ：V信号（阶段2 ）必须悬空模式1和模式2:指数信号表示的绝对零位模式3 ：W信号（三期）负电源电压（GND）的程序设计和数据的输入模式配置，增量分辨率设置，零位编程和菊花链模式配置。内部上拉下拉电阻（? 74kΩ ）数据输出of同步串行接口时钟输入同步串行接口;施密特触发输入片选，低电平有效;施密特触发输入，内部上拉电阻（? 50kΩ的）脉冲宽度调制of约。为1kH最低位inMode3必须悬空必须悬空3V稳压器输出正电源电压5 VVDD5VVDD3V3NCNCPWM_LSBCSNCLKDO345678141312111091图2 ：引脚配置SSOP16AS50402MagDECnDO_OD3A_LSB_UDO4B_Dir_VNCINDEX_ W??VSSDO-DOS引脚说明表2示出了标准的每个引脚的描述SSOP16封装（小外形封装， 16引脚，机身尺寸： 5.3毫米X 6.2参见图2） 。销7 ， 15和16是电源引脚，引脚5 ， 13和14是为内部使用，不得连接。引脚1和2是磁场变化的指标，为MagINCn和MagDECn （磁场强度增加或通过之间的距离的变化减小磁体和设备）。这些输出可以用于检测有效的磁场范围。另外，这些指示器也可用于非接触式的按钮功能。销3 ， 4和6是增量脉冲输出管脚。该这些引脚的功能可以通过被配置成编程一次性可编程（ OTP ）寄存器：输出模式01积分02单通道03减刑Pin3A最低位UPin4B方向VPin6指数指数WPin12PWMPWM最低位5678PROGDI_PD910DOCLKDO_TDI ，STDI_PU ，STDO--SS111213141516CSNPWM_LSBNCNCVDD3V3VDD5V表1 ：引脚分配为不同的增量输出模式表2 ： SSOP16的引脚说明DO_ODDODI_PDDI_PU数字数字数字数字输出开漏产量输入上拉下来输入上拉SDIDO_TST电源引脚数字输入数字输出/三态施密特触发输入Mode1-正交A / B输出：代表缺省的正交A / B信号模式。模式2 - 单声道输出：配置引脚3 ，可提供高达512个脉冲（最多1024个每转状态的变化） 。它等价于语句变化的LSB（最低显著位）的绝对值的位置值。引脚4提供的资料旋转方向。这两种模式（模式1和模式2）提供一个索引信号（1脉冲/转）用一个LSB或一个可调宽度3位。模式3 - 无刷直流电机换向方式：另一种选择第三种模式提供换向信号电动机与1对磁极或两个极对。在这种模式下的引脚12提供的LSB的输出，而不是的PWM（脉宽调制）信号。引脚8 （方案）可以作为数字输入到串行数据移位通过装置（菊花链结构） 。该引脚还需要编程设置不同的接口模式，增量分辨率和零位的O（ SSI）到读出磁铁的绝对位置数据。第20页2修订版1.1AS5040 10位可编程磁旋转编码器引脚11为片选信号（CS低电平有效）中选择一个设备AS5040编码器网络。 A“逻辑高电平”在CSn为力量数字三态输出进入高阻状态。 “高”脉冲T的最短持续时间CSN还启动当前角加速度值的后续的读出。12引脚允许10位的单线输出绝对位置值。的值被编码到一个脉冲宽度调制信号（ （绝对位置编码+ 1 ） μs的） 。通过使用外部低通滤波器，将PWM角位置输出可以被转换成模拟电压，使得直接更换电位器成为可能。该DSP还用来提供在该数字信息，输出M AG INC n和M公司DEC n表示表示动作朝向或远离该装置的所使用的磁铁表面。一个小的低成本，径向磁化（双极）标准磁体提供角度位置信息（参见图15） 。AS5040能够检测磁场的方向并计算一个10位的二进制码。此代码可通过同步串行接口（ SSI ）访问。在此外，绝对角度表示由给定脉宽调制信号引脚12（ PWM） 。该PWM信号输出也允许直接的代成比例的模拟电压，通过使用外部低收入通滤波器。除了绝对角位置信息器件同时提供增量输出信号。各个增量输出模式可以通过选择根据表编程OTP模式寄存器的位7.只要没有编程电压被施加在销PROG ，新的设置可在任何时候被覆盖，并将被复位时，电源被关闭到默认值。为了使在设置永久性的， OTP寄存器必须手段传给（参见图12） 。默认设置表示正交A / B模式，包括索引信号的脉冲宽度为1 LSB 。该指数信号为逻辑高电平在用户编程的位置。AS5040能够承受磁铁错位和由于采用了差分测量杂散磁场技术和霍尔传感器信号调理电路。功能说明该AS5040是一个标准的CMOS工艺制造并且使用纺丝电流霍尔技术，用于感测所述在芯片的表面上的磁场分布。集成的霍尔元件放置在中心设备和提供的一个电压表示磁场在所述集成电路的表面上。通过Σ-Δ模拟/数字转换和数字信号处理（ DSP ）算法， AS5040提供精确的高分辨率绝对角位置信息。用于此目的的坐标旋转数字计算机（ CORDIC ）来计算角度和霍尔阵列信号的幅值。分别为MagINCnMagDECn罪昂CSNDSP霍尔阵列＆放大器;前端扩音器COSMAG绝对接口（ SSI）的DOPWM_LSBCLKOTP注册A_LSB_U程序设计参数增量接口B_Dir_VIndex_WPROG修订版1.1科幻gure 3AS5040框图第20页3AS5040 10位可编程磁旋转编码器10位绝对角位置输出同步串行接口SSICSNtCLK FETCLK / 21816tCSNtCLK FECLK1DOD9D8D7D6D5D4D3D2D1D0OCFCOFLINM股份公司在C麻克连德丙PARD9tDO活跃tDO有效角度位置数据状态位tDO三态图4：绝对角位置数据ynchronous串行接口如果CSn变为逻辑低电平时，数据输出（ DO ）将从高阻抗（三态）到逻辑高，并把读出的会发起。1.2.3.后的最小时间tCLK FE ，数据被锁存到输出移位寄存器CLK的第一个下降沿。每个后续的CLK上升沿将移出的一位数据。串行字包含16位，第10位是角度信息D [9：0 ] ，随后的6位包含系统信息，关于数据的有效性如OCF ， COF ， LIN ，奇偶性和磁场状态（增加/减少） 。随后的测量是通过一个“高”启动脉冲在CSn为伴t的最短持续时间?锡。MagInc ，（震级增加）变高时，磁铁被推向集成电路，因而磁场强度增加。MagDec ，（震级减少）变高时，该磁铁从IC拉开，从而磁场强度减小。两个信号高时，表明磁场即出所允许的范围内（见表3）。PAR偶校验位用于传输差错检测位1 ... 13 （ D9 ... D0 ， OCF ， COF ， LIN）麻克INC。00MagDEC010描述没有距离的变化磁场输入正常距离增加（一键释放）距离下降（一键FN ）磁场输入无效 - 超出范围过大，过小（磁铁缺失）4.数据内容：D9:D0绝对角位置数据（ MSB的时钟先出来）OCF（偏移补偿完成） ，逻辑高表示结束偏移补偿算法COF（旋转数字计算机溢出） ，逻辑高电平表示出来CORDIC单元范围内的错误。当该位被置位，在D9 ：D0的数据是无效的。绝对值输出保留该LAST有效角值。该报警可以通过将磁铁来解决内的X-Y -Z公差极限。LIN（线性度报警） ，逻辑高电平表示输入场产生a危急产量线性度。当他的位被置位时，D9的数据：仍可使用D0，但可以包含无效数据。这个警告可能是由X -Y-Z内将磁铁解决容限。修订版1.1111表3 ：磁场变化幅度指示器注：引脚1 （分别为MagINCn ）和引脚2 （ MagDECn）均为低电平有效通过漏极开路输出。绝对角度输出始终设置的分辨率10位。将磁铁片上面，角度值默认情况下，增加在顺时针方向转动。第20页4AS5040 10位可编程磁旋转编码器角数据D0 ： D0有效，当状态位具有下列配置：OCFCOFLINMAGINC。010001MAGDEC010即使校验比特1:13奇偶PW民0度（位置0 ）1us1025usPW最大359,65度（位置1023 ）1024us表4 ：状态位输出的绝对角度位置进行取样，以10的速度（ 0.1毫秒） 。这使得读出每1024个职位没有跳过0.1秒（ 9.76赫兹）范围内度位置。由60 ，可以得到相乘为10Hz对应的585.9转速最大转速。千赫360任何该P一R A M E TE ?1/fPWM±5%图5 ： PWM输出信号符号典型值单位记如果跳过每一秒的绝对角位置会可接受的用于特定的应用，人们可以增加由两个因素磁体源的转速。这样的速度1200转就可以实现的。每绝对角位置的读数允许高达600转的转速每一秒角度位置读取允许达到最高1200rpm的转速因此增加的旋转速度减小的的绝对角度位置数被读出（参见表6）。不管旋转速度或数量的岗位被读出，绝对角度值始终在最高分辨率的10位给出。增量输出不受旋转速度的限制，由于采用了插补。该可用于高速增量输出信号具有高达10,000rpm的旋转速度的应用程序而不会丢失脉冲。PWM频率最小脉冲宽度MAX脉冲宽度fPWMPW民PW最大0.975611024千赫usus信号周期： 1025微秒- 位置0D- 角0度- 位置1023d- 角359,65度表5 ： PWM信号参数产生模拟输出这可以通过平均PWM信号来实现，用外部有源或无源低通滤波器。此方法生成是一个模拟输出信号正比于所测得的角度。因此该设备可以是作为与直接更换电位器模拟电压输出。增量输出三种不同的增量输出模式是可能的正交A / B为默认模式。图6显示了双通道正交，以及单通道增量信号（ LSB）和方向位顺时针（ CW）和逆时针（ CCW ）方向。10位脉宽调制输出AS5040提供一路脉宽调制输出器（PWM） ，其占空比正比于所测得角度：正交A / B输出（四AB模式）信道A和B之间的相移表示磁体移动的方向。通道A超前通道B相对于磁铁的顺时针旋转（俯视图，磁铁放在上面或下面的设备）与90的电度。通道B超前通道A以逆时针方向旋转。位置=ton?1025(ton+t关闭)-1PWM频率是内部调整来的精度±5%.这个容差可以通过测量被取消如上所示的完整的占空比。修订版1.1第20页5奥地利微电子公司现AMS AG该数据表奥地利微电子的技术含量仍然有效。联系信息：总部：AMS AGTobelbaderstrasse 308141 Unterpremstaetten ，奥地利电话： +43 （ 0 ） 电子信箱：ams_请访问我们的网站：AS504010位360 °可编程磁旋转编码器1概述该AS5040是一个非接触式磁旋转编码器精确角度测量了整整翻360°。它是一个系统级芯片整合了集成式霍尔元件，模拟前端和数字信号处理在单个设备中。来测量角度，仅仅一个简单的2极磁铁，旋转在芯片的中央，是必需的。该磁体可以放置的上方或下方的IC 。绝对角度测量方式可即时磁铁的角位置与指示每转0.35 ° = 1024的位置分辨率。这数字数据可以作为一个串行比特流，并作为一个PWM信号。此外，用户可编程的增量输出是可用的，使得芯片适于更换各种光学编码器。一个内部稳压器允许AS5040 ，以工作在3.3V或5V电源。图1 ： AS5040和磁铁的典型配置数据表2主要特点非接触式高分辨率的旋转位置在360度完全旋转编码两个数字的10位绝对值输出：- 串行接口和- 脉冲宽度调制（PWM）输出好处完整的系统级芯片Tec灵活的系统解决方案提供绝对的，PWM和增量同步输出非常适合在恶劣环境下的应用由于非接触式位置传感承受磁铁偏离和气隙变化没有必要的温度补偿无需校准hn一个IC人米共sANT摹entsTIL3应用汽车应用：- 方向盘位置传感器- 油门踏板位置传感- 传动变速箱编码器- 头灯位置控制- 电动座椅位置指示器更换光学编码器前面板旋转开关更换电位器修订版2.10三个增量输出模式：- 正交A / B和索引输出信号- 步/方向和索引输出信号- 3相换向的无刷直流汽车- 10 ， 9,8或7位用户可编程决议用户可编程零/索引位置用于磁铁位置的故障检测模式监测和电源的损耗转速可达30000转按钮功能检测运动磁铁在Z轴的串行读取多个互联的采用菊花链模式AS5040器件宽温度范围： - 40 ° C至+ 125°C汽车完全符合AEC -Q100标准，1级小型无铅封装： SSOP 16 （ 5.3毫米X6.2mm)工业应用：- 非接触式旋转位置检测- 机器人- 无刷直流电机换向- 电动工具办公设备：打印机，扫描仪，复印机lv1 - 33alidAS5040数据表4引脚配置图2 ：引脚配置SSOP16分别为MagINCnMagDECnA_LSB_UB_Dir_VNCIndex_WVSSPROG121615VDD5VNCNCPWM_LSBCSNCLKDO34567814131211109引脚说明表2示出了标准的SSOP16封装每个引脚的描述（收缩小外形封装， 16引线，机身尺寸： 5.3毫米X 6.2参见图2） 。引脚7,15和16为电源引脚，引脚5 ， 13和14是供内部使用，不能进行连接。引脚1和2是磁场变化的指标，分别为MagINCn和MagDECn （磁场强度的增加或减少通过磁体和设备）之间的距离的变化。这些输出可以被用来检测有效的磁场范围。另外，这些指示，也可以用于非接触式的按钮功能。销3 ， 4和6是增量脉冲输出管脚。这些引脚的功能可以通过配置编程的一次性可编程（OTP）寄存器。表1 ：引脚分配为不同的增量输出模式输出模式3脚A最低位U1.x中：正交2.X ：步进/方向3.X ：换向1.x的模式：正交A / B输出代表缺省的正交A / B信号模式。模式2.x的：步/方向输出Tec配置引脚3 ，可提供高达512个脉冲（最多1024个状态的变化）每转。它等同于LSB的（至少显著位）的绝对位置值。销4提供旋转方向的信息。这两种模式（模式1.x和2.x的模式）提供一个索引信号（1脉冲/转）与一种可调节宽度的LSB三个LSB的。hn一个IC人米共sANT摹entsTIL引脚4B引脚6指数W方向V指数修订版2.10lv引脚12PWM最低位PWM2 - 33alidVDD3V3AS5040AS5040数据表表2引脚说明SSOP16针123A_LSB_U4B_Dir_V5678NCIndex_WVSSDO-DOSDO符号分别为MagINCnMagDECnTYPEDO_ODDO_OD描述磁场幅度提高;低有效位表示的距离磁体和装置表面之间减少。磁场幅度下降;低有效位表示的距离器件和磁铁之间增加。必须悬空Mode1.x和Mode2.x:指数信号表示绝对零位模式3.x ：W信号（三期）负电源电压（GND）的OTP程序设计输入和数据输入的菊链模式。国内下拉电阻（ ? 74kΩ ） 。可被连接到VSS ，如果不使用编程910111213141516DO_ODDODI_PDDI_PU3.X方式：无刷直流电机换向模式Tec除了绝对编码器的输出通过SSI接口，这种模式提供了换向信号无刷直流电机具有1对磁极或2对磁极转子。通常提供的换向信号由3个分立霍尔开关，它不再需要，因为AS5040可以并行完成两个任务：绝对编码器+ BLDC电机换向。在这种模式下，引脚12提供的最低位输出而不是在PWM （脉宽调制）信号。引脚8 （方案）也被用于编程不同的增量接口模式，增量分辨率和零位的OTP （见第18页） 。该引脚也用作数字输入，通过该装置在菊花链配置串行数据移位（见第11页） 。引脚11为片选信号（CS低电平有效）选择在AS5040编码器网络的设备并启动串行数据传输。在CSn为逻辑高电平，数据输出引脚（ DO ）置为三态，并终止串行数据传输。该引脚也用于对准模式（第21页）和编程模式（第16页） 。hn一个IC人米共sANT摹entsTILPROGDODI_PDDO_T数据输出同步串行接口CLKDI ， STCSNDI_PU ， STDO--PWM_LSBNCNC脉冲宽度调制约。为1kH最低位inMode3.x必须悬空必须悬空VDD3V3VDD5VS3V稳压器输出（见图19）S正电源电压5 VSDIDO_TST数字数字数字数字输出开漏产量输入上拉下来输入上拉电源引脚数字输入数字输出/三态施密特触发输入修订版2.10时钟输入同步串行接口;施密特触发器输入片选，低电平有效;施密特触发器输入，内部上拉电阻（ ? 50kΩ的）连接到VSS增量模式（见0 ）lv3 - 33alMode1.x ：QUADRATUREB通道季度期间转移到通道A.Mode2.x ：方向轮伐期模式3.x ：V信号（阶段2 ）idMode1.x ：QUADRATUREA通道Mode2.x ：最显著位模式3.x ：U信号（ 1阶段）AS5040数据表销12允许10位绝对位置值的一个单总线输出。的值被编码到一个脉冲宽度调制信号的每一步1μs的脉冲宽度（ 1μs至1024μs一整圈内） 。通过使用外部低通滤波器，数字PWM信号被转换成模拟电压，从而可以直接取代电位。5电气特性绝对最大额定值（非经营性）引脚VDD5V直流电源电压在销VDD3V3直流电源电压输入引脚电压输入电流（闭锁抗扰度）静电放电储存温度VDD5VVDD3V3VINISCR-0.3-0.3-0.3-0.3-10075VDD5V +0.37.5100±2VVVmAkV°C引脚MagINCn ， MagDecn ， CLK （CSN）PROG引脚体温（无铅包）湿度无凝结工作条件参数环境温度电源电流引脚VDD5V外部电源电压内部调节器的输出电压，在销VDD3V3外部电源电压引脚VDD5V ，VDD3V3直流特性的数字输入和输出TecCMOS施密特触发器输入： CLK ， CSN（ CSn为=内部上拉）（操作条件：T已AMB= -40至+ 125°C ， VDD5V = 3.0-3.6V （ 3V操作） VDD5V = 4.5-5.5V （ 5V操作）除非另有说明）参数符号VIHVILV离子VIOFFI泄漏IiL1-1-30修订版2.10高电平输入电压低电平输入电压施密特触发器迟滞输入漏电流拉低电平输入电流hn一个IC人米共sANT摹entsTIL规范： JEDEC 78ESDTstrg-55125最小 - 67 °F ; MAX + 257 °FTBODYH26085°C%5符号TAMBI人联党民-40典型最大单位12521°C记-40°F…+257°F16mAVVVVVDD5V4.53.03.03.05.03.33.33.35.53.63.63.6VDD3V3VDD5V5V操作VDD3V3民0.7 * VDD5V0.3 * VDD5V1-100最大单位VVVuAuA只有CLK规范： MIL 883 E法3015T = 20? 40岁，规范： IPC / JEDEC J-Std-020C铅完成100 ％的锡“雾锡”3.3V工作电压（引脚VDD5V和VDD3V3相连）lv记正常工作CSn为唯一， VDD5V ： 5.0V4 - 33al参数符号民最大单位记id超出“绝对最大额定值”，强调可能会造成永久性损坏设备。这些都是强调收视率而已。该设备在这些或超出经营下， “标明的任何其他条件的功能操作条件“是不是暗示。暴露在绝对最大额定值条件下工作会影响器件的可靠性。
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