多维科技TMR磁开关传感器选型攻略

多维科技TMR磁开关传感器以低功耗（1~2μA）、高频响应（> 5000Hz）、可编程开关点和优异的温度特性，受到多家头部厂商青睐。作为工业自动化、消费电子、智能表计等领域的核心元件之一，其选型直接影响系统性能与可靠性。因此，TMR磁开关传感器在选型的过程中需要综合考虑磁路设计、敏感方向、芯片特性、环境适应性以及磁体等多方面因素。本文首先破除工程师的两大认知误区，再从TMR磁开关传感器的基础特性入手，逐一讲述，为工程师提供详细的选型攻略。

认知误区一

“ 霍尔传感器=磁传感器 ”

在进行磁传感器选型沟通的过程中，发现会有将霍尔传感器和磁传感器混为一谈的情况。

磁传感器是一种能够检测磁场（包括其强度、方向和变化）并将其转换为可用电信号（通常是电压、电流或数字信号）的电子器件，主要包括传统的霍尔传感器和高性能隧道磁电阻传感器两大类。霍尔传感器是第一代磁传感器，在不断发展的磁传感器技术进程中，磁阻型传感器已从第二代AMR(各向异性磁阻)传感器，发展到第三代GMR（巨磁电阻）传感器和第四代TMR（隧道磁电阻）传感器。霍尔传感器和磁电阻传感器在物理效应、材料结构、性能特性和应用场景上都有着较大的差异。

磁传感器技术发展趋势

认知误区二

“磁感应方向 = Z轴敏感”

在TMR磁开关传感器芯片的应用中，有反馈在使用后出现“信号无感应“的情况，经多维科技现场应用工程师排查发现，项目上磁铁和磁传感器的位置摆放，是按传统霍尔开关传感器的应用方案设计的。

通常情况下，霍尔效应是利用在电流平面施加垂直磁场，从而感应出电动势。所以霍尔传感器在应用时，磁场的敏感方向要垂直于器件封装表面（Z轴感应）。磁阻传感器的原理特性是只能感应在自由层平面内方向磁场变化。所以TMR磁开关传感器芯片在应用时，磁场的敏感方向要平行于器件封装表面。

霍尔开关（左）& TMR磁开关传感器（右）敏感方向示意图

随着技术工艺的不断发展，霍尔传感器也有实现水平感应的。同时，多维科技也有实现Z轴感应的TMR磁开关传感器。因此，在做应用方案设计时需清楚了解磁传感器的感应方向。

TMR磁开关传感器选型

1、单极型

多维科技TMR11xx系列产品

单极型TMR磁开关传感器是只对N极或S极其中的一个极性的磁场信号敏感，开关状态随着磁场的强弱的变化而变化。

触发条件：磁场强度≥触发阈值（如+30Gs），且仅对设定极性敏感

输出特性：磁场存在时输出高/低电平，磁场消失后恢复初始状态

典型应用：用于计数检测、液位检测、唤醒检测、到位检测、感应检测等

设计建议：针对磁场环境复杂，对信号质量要求高、通常作为另一个磁场磁极的屏蔽设计，在磁铁装配过程中需要对磁铁磁极方向有管控

单极型TMR磁开关传感器磁场响应

2、双极锁存型

多维科技TMR12xx系列产品

双极锁存型TMR磁开关传感器是需磁场极性反转触发状态切换，输出信号在磁场移除后仍保持锁定。

触发条件：磁场极性方向发生反转并且磁场达到触发阈值

输出特性：输出状态在磁场极性反转时切换，零磁场时维持上一时刻状态

抗干扰优势：因需极性反转，可有效抑制外部恒定磁场干扰

典型应用：流量检测、转速检测、计量检测

设计建议：通常应用在磁铁周期型旋转或者往复运动的场景

双极锁存型TMR磁开关传感器磁场响应

3、全极型

多维科技TMR13xx系列产品

全极型TMR磁开关传感器是对N和S极方向的磁场都敏感，输出信号随着磁场的强弱的变化而变化。

触发条件：磁场强度绝对值≥阈值（如±25Gs），极性不敏感

输出特性：磁场存在即触发，消失后复位，适用于简单存在检测

设计优势：无需区分磁极方向，简化安装校准流程

典型应用：到位检测、液位检测、计数检测、接近检测等

设计建议：磁场环境较为良好，周边无剩磁，对感应磁铁的安装方向一般不做区分

全级型TMR磁开关传感器磁场响应

4、磁场感应方向

磁传感器本身具有磁场敏感方向，理想状态下TMR磁开关传感器的敏感方向和被检测磁场的方向是一个平行关系，在实际应用中由于磁场一个闭环路径传播的特点，磁场在每个位置的方向的偏角都不一样，磁传感器感应到的有效磁场信号等于B×cosθ（B为传感器位置点的实际磁场大小，θ为传感器感应点实际磁场方向和传感器的敏感方向的夹角），为了实现有效磁场的最大化，需要将θ设计的尽量小。

磁传感器有效感应方向θ角示意图

多维科技典型的单轴和双轴TMR磁开关传感器敏感方向，如图所示：

TMR磁开关传感器敏感方向示意图

典型的TMR磁开关传感器应用检测方向原理，如图所示：

液位检测应用磁路示意图

门磁开关应用磁路示意图

5、磁特性

工作点BOP：在磁开关信号处于磁场待响应状态下：随着磁场增大，存在一个磁场阈值点使得磁开关触发动作响应信号，此时的这个磁场阈值点称为BOP。

释放点BRP：在磁开关信号处于磁场响应状态下：随着磁场的变小，存在一个磁场阈值点使得磁开关信号得以释放，此时的这个磁场阈值点称为BRP。

回差BH：BOP和BRP在磁场数值上不是一个重合的关系，BOP和BRP之间的磁场差值为BH。

磁特性曲线

6、功耗

低功耗是多维科技TMR磁开关传感器芯片的优异特性之一，在全时供电的情况下可以保持在2微安以下的电流消耗，在某些对功耗要求更严苛的应用场景中，可以通过分时供电使得TMR磁开关传感器的平均功耗保持在200纳安以下。

7、响应频率

响应频率是传感器可检测的磁场变化频率，反映其对动态磁场的实时响应能力。多维科技TMR磁开关传感器芯片有提供>1kHZ的典型响应频率，同时也有支持高频>5kHZ响应频率的芯片。

多维科技常规产品型号说明：

8、封装

多维科技TMR磁开关传感器芯片为了满足不同市场应用需求的特点，推出了多款封装类型，如：SOT23-3、TO92S、LGA3L、DFN4L等，工程师在进行产品选型时可以通过多维科技官网（www.dowaytech.com）发布的产品规格书中了解到每款产品封装的引脚定义，以及在封装图中查看TMR传感区域在封装体中的位置。

TO92S（左）、SOT23-3（右）封装俯视图

9、输出方式

多维科技TMR磁开关传感器芯片提供两种输出方式，一种是CMOS（推挽输出），另一种是Open Drain（开漏输出）。CMOS主要应用在对单个传感器信号采集，Open Drain主要应用在多个传感器信号的串并联上。

10、工作温度

多维科技TMR磁开关传感器芯片典型支持温度为-40°-125°，也有可支持高温-40°-150°的TMR磁开关传感器芯片。

11、常见磁体牌号及参数

多维科技TMR磁开关传感器芯片在实际应用场景下常用的磁体主要有四大类：包括钕铁硼（NdFeB）、铁氧体（Ferrite）、铝镍钴（AlNiCo）和钐钴（SmCo） 。

11.1. 钕铁硼（NdFeB）

特点：高磁能积、高矫顽力，但耐温性和耐腐蚀性较差（通常需镀层保护）

钕铁硼（NdFeB）特性参数：

11.2.铁氧体（Ferrite）

特点：价格低、耐腐蚀、耐高温，但磁能积和剩磁较低

铁氧体（Ferrite）特性参数：

11.3.钐钴（SmCo）

特点：高耐温性、耐腐蚀，成本高

钐钴（SmCo）特性参数：

11.4.铝镍钴（AlNiCo）

特点：低矫顽力、高剩磁，耐高温但易退磁

铝镍钴（AlNiCo）特性参数：

11.5.磁体关键参数说明

剩磁（Br）：磁铁充磁后在外磁场为零时的磁感应强度

矫顽力（HcB）：抵抗退磁的能力，值越高越不易退磁

内禀矫顽力（HcJ）：衡量磁铁抗高温退磁的能力（尤其对钕铁硼重要）

最大磁能积（BHmax）：磁体存储磁能的能力，值越高磁性能越强

11.6.磁体选型建议

高性价比：铁氧体（Y30/Y35）

最强磁性：钕铁硼（N52/N42EH）

高温环境：钐钴（Sm2Co17）或钕铁硼高温系列（UH/EH）

防腐蚀：钐钴或镀层钕铁硼（如镀镍、环氧树脂）

12、磁路仿真：磁场分布的可视化验证

磁路仿真是现代磁传感器应用设计的核心技术，通过数值模拟精准预测磁场分布、优化结构参数并验证抗干扰能力，大幅缩短研发周期并降低试错成本。

多维科技可根据客户需求，提供定制化的磁场仿真支持，进行磁场模型设计，磁场仿真输出，磁铁参数输出，协助客户确定磁铁尺寸、磁铁牌号以及充磁方向，优化磁铁体积，推荐应用方案，进一步提升降本空间，缩短客户项目开发周期。

典型磁路仿真图

TMR磁开关传感器芯片选型并非孤立环节，而是贯穿从需求分析到量产落地的系统工程。工程师需通过在定义应用场景与性能指标（功耗、开关点、响应频率等）后，进行磁传感器与磁体材料筛选，再通过仿真验证磁路设计，优化布局与屏蔽方案。随着多维科技TMR芯片技术和晶圆量产工艺的成熟，工程师可更灵活平衡性能与成本，结合设计需求选择合适的TMR磁开关传感器芯片。