Melexis lanza sensor Hall‑effect ASIL‑ready para sistemas automotrices críticos de seguridad

Un sensor de efecto Hall genera un voltaje proporcional al campo magnético que encuentra. Estos dispositivos sirven como sensores duraderos de proximidad, posición, velocidad y corriente, valorados por su larga vida al no contener partes móviles que se desgasten.

Melexis ha presentado el MLX91377, un IC Hall‑effect lineal ASIL‑ready diseñado para entornos automotrices críticos de seguridad como la dirección asistida eléctrica (EPAS). Desarrollado como Safety Element Out of Context (SEooC), el MLX91377 cumple requisitos ISO 26262 y ha obtenido calificación AEC Q‑100 Grado 0.

El efecto Hall produce un voltaje transversal medible en un conductor o semiconductor cuando una corriente lo atraviesa en presencia de un campo magnético. El voltaje resultante es el equilibrio de fuerzas de Lorentz y eléctricas y puede aprovecharse para detectar campos magnéticos.

Diseñar un sensor de efecto Hall requiere un sistema magnético que responda al parámetro físico objetivo, acoplado a una interfaz electrónica que convierta el campo magnético detectado en una señal analógica o digital estándar adecuada para el sistema anfitrión.

Al operar sin contacto, los sensores Hall se emplean ampliamente en aplicaciones de proximidad, posicionamiento y velocidad.

En su forma más básica, los sensores Hall actúan como transductores analógicos, produciendo un voltaje que varía con la intensidad del campo magnético, interpretable como distancia a la placa Hall. También se configuran frecuentemente como interruptores digitales on/off o como indicadores de velocidad en velocímetros, sistemas de encendido o sistemas antibloqueo de frenos.

Las aplicaciones automotrices exigen rendimiento en un amplio rango de temperatura —de −40 °C a 160 °C— soportando alta vibración y posible contaminación por polvo, líquidos y otros contaminantes. Los sensores Hall deben mantener fiabilidad durante muchos años bajo estas condiciones severas.

Con un rango de temperatura de operación hasta 160 °C, alta linealidad y excelente estabilidad térmica —incluyendo offset bajo y deriva de sensibilidad mínima— el MLX91377 entrega detección de par precisa y fiable para sistemas EPAS, soportando tanto modos de conducción convencionales como autónomos.

El MLX91377 aborda una variedad de casos de uso de detección de posición sin contacto automotrices e industriales, incluyendo sensores de par de dirección, sensores de pedal de acelerador, freno o embrague, sensores de posición lineal absoluta, sensores de nivel de flotador, potenciómetros sin contacto, sensores de posición de ángulo pequeño y sensores de carrera corta.

"El MLX91377 aporta rendimiento mejorado en general, permitiendo aplicaciones críticas de seguridad altamente exigentes como detección de par automotriz. Aunque no hay placa de desarrollo disponible actualmente, el dispositivo es compatible con la herramienta de programación estándar de Melexis, la PTC‑04", explicó Nick Czarnecki, Global Marketing Manager, Position and Speed Sensors, en Melexis.

Figura 1: Diagrama de bloques MLX91377

Rangos de medición programables y calibración multipunto proporcionan flexibilidad a los diseñadores, mientras que múltiples protocolos de salida permiten que un solo IC sirva a diversas aplicaciones, reduciendo esfuerzos y costes de recualificación. El protocolo Short PWM Code (SPC) permite mediciones sincronizadas —hasta cuatro sensores MLX91377 a 2 kHz— transmitiendo datos tras detectar un pulso de disparo, garantizando latencia determinista y alta precisión (Figura 1).

"Dependiendo del tipo de salida, el MLX91377 puede ser disparado por un protocolo externo o internamente. Con el protocolo SPC, el sensor espera un pulso de disparo del microcontrolador anfitrión, luego adquiere, digitaliza y compensa rápidamente los datos magnéticos, los linealiza usando una tabla de búsqueda programable y los envía en formato digital SENT. En modo analógico, el sensor adquiere y compensa los datos autónomamente antes de emitir un voltaje ratiométrico para que el anfitrión lo lea. Ambas interfaces se usan ampliamente en automoción, siendo SPC más nuevo y generalmente preferido para configuraciones multi‑IC. La naturaleza disparable de SPC asegura que todos los sensores capturen el campo magnético simultáneamente, minimizando el retardo de medición entre ICs. El tiempo de respuesta típicamente cae por debajo de 500 µs, e incluso es menor en modo analógico."

Figura 2: Ilustración de temporización SPC en modo tick time 1,5 µs y formato H.2

En modo SPC, el MLX91377 inicia la adquisición de datos inmediatamente al recibir el pulso de disparo, independientemente del modo configurado, y transmite los datos adquiridos dentro de la misma trama SENT. Esta capacidad está disponible para cualquier tiempo de tick igual o superior a 1,5 µs (ver Figuras 2 y 3).

Figura 3: Configuración estándar maestro‑esclavo SPC

El MLX91377 alcanza seguridad funcional ASIL‑C en modo digital (SENT o SPC) y ASIL‑B en modo analógico. Ofrece diagnósticos exhaustivos a nivel de die, detectando fallos internos y entrando en estado seguro para prevenir comportamiento no intencionado del vehículo.

Los retos futuros involucrarán temperaturas de operación cada vez más exigentes, inmunidad mejorada a campos de fuga ante la creciente electrificación del vehículo y estándares de seguridad funcional cada vez más altos.

>> Este artículo se publicó originalmente en nuestro sitio hermano, Power Electronics News.