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多維科技 TMR 磁開關傳感器以低功耗 (1~2μA)、高頻響應 (> 5000Hz)、可編程開關點和優(yōu)異的溫度特性，受到多家頭部廠商青睞。作為工業(yè)自動化、消費電子、智能表計等領域的核心元件之一，其選型直接影響系統(tǒng)性能與可靠性。因此，TMR 磁開關傳感器在選型的過程中需要綜合考慮磁路設計、敏感方向、芯片特性、環(huán)境適應性以及磁體等多方面因素。本文首先破除工程師的兩大認知誤區(qū)，再從 TMR 磁開關傳感器的基礎特性入手，逐一講述，為工程師提供詳細的選型攻略。

在進行磁傳感器選型溝通的過程中，發(fā)現(xiàn)會有將霍爾傳感器和磁傳感器混為一談的情況。

磁傳感器是一種能夠檢測磁場 (包括其強度、方向和變化) 并將其轉換為可用電信號 (通常是電壓、電流或數(shù)字信號) 的電子器件，主要包括傳統(tǒng)的霍爾傳感器和高性能隧道磁電阻傳感器兩大類?；魻杺鞲衅魇堑谝淮艂鞲衅?，在不斷發(fā)展的磁傳感器技術進程中，磁阻型傳感器已從第二代 AMR (各向異性磁阻) 傳感器，發(fā)展到第三代 GMR (巨磁電阻) 傳感器和第四代 TMR (隧道磁電阻) 傳感器。霍爾傳感器和磁電阻傳感器在物理效應、材料結構、性能特性和應用場景上都有著較大的差異。

磁傳感器技術發(fā)展趨勢

在 TMR 磁開關傳感器芯片的應用中，有反饋在使用后出現(xiàn)“信號無感應”的情況，經(jīng)多維科技現(xiàn)場應用工程師排查發(fā)現(xiàn)，項目上磁鐵和磁傳感器的位置擺放，是按傳統(tǒng)霍爾開關傳感器的應用方案設計的。

通常情況下，霍爾效應是利用在電流平面施加垂直磁場，從而感應出電動勢。所以霍爾傳感器在應用時，磁場的敏感方向要垂直于器件封裝表面 (Z 軸感應)。磁阻傳感器的原理特性是只能感應在自由層平面內(nèi)方向磁場變化。所以 TMR 磁開關傳感器芯片在應用時，磁場的敏感方向要平行于器件封裝表面。

霍爾開關 (左) & TMR 磁開關傳感器 (右) 敏感方向示意圖

隨著技術工藝的不斷發(fā)展，霍爾傳感器也有實現(xiàn)水平感應的。同時，多維科技也有實現(xiàn)Z軸感應的 TMR 磁開關傳感器。因此，在做應用方案設計時需清楚了解磁傳感器的感應方向。

TMR 磁開關傳感器選型

1、單極型

多維科技 TMR11xx 系列產(chǎn)品

單極型 TMR 磁開關傳感器是只對 N 極或 S 極其中的一個極性的磁場信號敏感，開關狀態(tài)隨著磁場的強弱的變化而變化。

觸發(fā)條件：磁場強度 ≥ 觸發(fā)閾值 (如 +30Gs)，且僅對設定極性敏感

輸出特性：磁場存在時輸出高/低電平，磁場消失后恢復初始狀態(tài)

典型應用：用于計數(shù)檢測、液位檢測、喚醒檢測、到位檢測、感應檢測等

設計建議：針對磁場環(huán)境復雜，對信號質(zhì)量要求高、通常作為另一個磁場磁極的屏蔽設計，在磁鐵裝配過程中需要對磁鐵磁極方向有管控

單極型 TMR 磁開關傳感器磁場響應

2、雙極鎖存型

多維科技 TMR12xx 系列產(chǎn)品

雙極鎖存型 TMR 磁開關傳感器是需磁場極性反轉觸發(fā)狀態(tài)切換，輸出信號在磁場移除后仍保持鎖定。

觸發(fā)條件：磁場極性方向發(fā)生反轉并且磁場達到觸發(fā)閾值

輸出特性：輸出狀態(tài)在磁場極性反轉時切換，零磁場時維持上一時刻狀態(tài)

抗干擾優(yōu)勢：因需極性反轉，可有效抑制外部恒定磁場干擾

典型應用：流量檢測、轉速檢測、計量檢測

設計建議：通常應用在磁鐵周期型旋轉或者往復運動的場景

雙極鎖存型 TMR 磁開關傳感器磁場響應

3、全極型

多維科技 TMR13xx 系列產(chǎn)品

全極型 TMR 磁開關傳感器是對 N 和 S 極方向的磁場都敏感，輸出信號隨著磁場的強弱的變化而變化。

觸發(fā)條件：磁場強度絕對值 ≥ 閾值 (如 ±25Gs)，極性不敏感

輸出特性：磁場存在即觸發(fā)，消失后復位，適用于簡單存在檢測

設計優(yōu)勢：無需區(qū)分磁極方向，簡化安裝校準流程

典型應用：到位檢測、液位檢測、計數(shù)檢測、接近檢測等

設計建議：磁場環(huán)境較為良好，周邊無剩磁，對感應磁鐵的安裝方向一般不做區(qū)分

全級型 TMR 磁開關傳感器磁場響應

4、磁場感應方向

磁傳感器本身具有磁場敏感方向，理想狀態(tài)下 TMR 磁開關傳感器的敏感方向和被檢測磁場的方向是一個平行關系，在實際應用中由于磁場一個閉環(huán)路徑傳播的特點，磁場在每個位置的方向的偏角都不一樣，磁傳感器感應到的有效磁場信號等于 B×cosθ (B 為傳感器位置點的實際磁場大小，θ 為傳感器感應點實際磁場方向和傳感器的敏感方向的夾角)，為了實現(xiàn)有效磁場的最大化，需要將 θ 設計的盡量小。

磁傳感器有效感應方向 θ 角示意圖

多維科技典型的單軸和雙軸 TMR 磁開關傳感器敏感方向，如圖所示：

TMR 磁開關傳感器敏感方向示意圖

典型的 TMR 磁開關傳感器應用檢測方向原理，如圖所示：

液位檢測應用磁路示意圖

門磁開關應用磁路示意圖

5、磁特性

工作點 B_OP：在磁開關信號處于磁場待響應狀態(tài)下：隨著磁場增大，存在一個磁場閾值點使得磁開關觸發(fā)動作響應信號，此時的這個磁場閾值點稱為 B_OP。

釋放點 B_RP：在磁開關信號處于磁場響應狀態(tài)下：隨著磁場的變小，存在一個磁場閾值點使得磁開關信號得以釋放，此時的這個磁場閾值點稱為 B_RP。 

回差 B_H：B_OP 和 B_RP 在磁場數(shù)值上不是一個重合的關系，B_OP 和 B_RP 之間的磁場差值為 B_H。

磁特性曲線

6、功耗

低功耗是多維科技 TMR 磁開關傳感器芯片的優(yōu)異特性之一，在全時供電的情況下可以保持在 2 微安以下的電流消耗，在某些對功耗要求更嚴苛的應用場景中，可以通過分時供電使得 TMR 磁開關傳感器的平均功耗保持在 200 納安以下。

7、響應頻率

響應頻率是傳感器可檢測的磁場變化頻率，反映其對動態(tài)磁場的實時響應能力。多維科技 TMR 磁開關傳感器芯片有提供 >1kHz 的典型響應頻率，同時也有支持高頻 >5kHz 響應頻率的芯片。

多維科技常規(guī)產(chǎn)品型號說明：

8、封裝

多維科技 TMR 磁開關傳感器芯片為了滿足不同市場應用需求的特點，推出了多款封裝類型，如：SOT23-3、TO92S、LGA3L、DFN4L 等，工程師在進行產(chǎn)品選型時可以通過多維科技官網(wǎng) (tv-sat.cn) 發(fā)布的產(chǎn)品規(guī)格書中了解到每款產(chǎn)品封裝的引腳定義，以及在封裝圖中查看 TMR 傳感區(qū)域在封裝體中的位置。

TO92S (左)、SOT23-3 (右) 封裝俯視圖

9、輸出方式

多維科技 TMR 磁開關傳感器芯片提供兩種輸出方式，一種是 CMOS (推挽輸出)，另一種是 Open Drain (開漏輸出)。CMOS 主要應用在對單個傳感器信號采集，Open Drain 主要應用在多個傳感器信號的串并聯(lián)上。

10、工作溫度

多維科技 TMR 磁開關傳感器芯片典型支持溫度為 -40°-125°，也有可支持高溫 -40°-150°的 TMR 磁開關傳感器芯片。

11、常見磁體牌號及參數(shù)

多維科技 TMR 磁開關傳感器芯片在實際應用場景下常用的磁體主要有四大類：包括釹鐵硼 (NdFeB)、鐵氧體 (Ferrite)、鋁鎳鈷 (AlNiCo) 和釤鈷 (SmCo) 。

11.1. 釹鐵硼 (NdFeB)

特點：高磁能積、高矯頑力，但耐溫性和耐腐蝕性較差 (通常需鍍層保護)

釹鐵硼 (NdFeB) 特性參數(shù)：

11.2. 鐵氧體 (Ferrite)

特點：價格低、耐腐蝕、耐高溫，但磁能積和剩磁較低

鐵氧體 (Ferrite) 特性參數(shù)：

11.3. 釤鈷 (SmCo)

特點：高耐溫性、耐腐蝕，成本高

釤鈷 (SmCo) 特性參數(shù)：

11.4. 鋁鎳鈷 (AlNiCo)

特點：低矯頑力、高剩磁，耐高溫但易退磁

鋁鎳鈷 (AlNiCo) 特性參數(shù)：

11.5. 磁體關鍵參數(shù)說明

剩磁 (Br)：磁鐵充磁后在外磁場為零時的磁感應強度

矯頑力 (HcB)：抵抗退磁的能力，值越高越不易退磁

內(nèi)稟矯頑力 (HcJ)：衡量磁鐵抗高溫退磁的能力 (尤其對釹鐵硼重要)

最大磁能積 (BHmax)：磁體存儲磁能的能力，值越高磁性能越強

11.6. 磁體選型建議

高性價比：鐵氧體 (Y30/Y35)

最強磁性：釹鐵硼 (N52/N42EH)

高溫環(huán)境：釤鈷 (Sm2Co17) 或釹鐵硼高溫系列 (UH/EH)

防腐蝕：釤鈷或鍍層釹鐵硼 (如鍍鎳、環(huán)氧樹脂）

12、磁路仿真：磁場分布的可視化驗證

磁路仿真是現(xiàn)代磁傳感器應用設計的核心技術，通過數(shù)值模擬精準預測磁場分布、優(yōu)化結構參數(shù)并驗證抗干擾能力，大幅縮短研發(fā)周期并降低試錯成本。

多維科技可根據(jù)客戶需求，提供定制化的磁場仿真支持，進行磁場模型設計，磁場仿真輸出，磁鐵參數(shù)輸出，協(xié)助客戶確定磁鐵尺寸、磁鐵牌號以及充磁方向，優(yōu)化磁鐵體積，推薦應用方案，進一步提升降本空間，縮短客戶項目開發(fā)周期。

典型磁路仿真圖

TMR 磁開關傳感器芯片選型并非孤立環(huán)節(jié)，而是貫穿從需求分析到量產(chǎn)落地的系統(tǒng)工程。工程師需通過在定義應用場景與性能指標 (功耗、開關點、響應頻率等) 后，進行磁傳感器與磁體材料篩選，再通過仿真驗證磁路設計，優(yōu)化布局與屏蔽方案。隨著多維科技 TMR 芯片技術和晶圓量產(chǎn)工藝的成熟，工程師可更靈活平衡性能與成本，結合設計需求選擇合適的 TMR 磁開關傳感器芯片。

江蘇多維科技傾力打造的磁傳感器晶圓 IDM 模式制造平臺，經(jīng)過十多年不斷地累積，高度整合了供應鏈資源，在滿足客戶的批量采購需求的同時，最大程度地保障供應產(chǎn)品的質(zhì)量一致性及穩(wěn)定性。多維科技為滿足客戶多元化的定制需要，將努力提供更多、更好的優(yōu)質(zhì)磁傳感器芯片產(chǎn)品。