多维科技单对极磁环离轴编码器方案解析

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。江苏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。