電子發(fā)燒友網報道（文 / 吳子鵬）在汽車領域，位置傳感器作為關鍵的感知單元，直接參與汽車關鍵系統(tǒng)的運行控制，為發(fā)動機管理、底盤控制、安全系統(tǒng)等提供數(shù)據支持，其檢測精度與穩(wěn)定性關乎車輛安全。

從技術原理來看，位置傳感器的類型包括光電式、電容式、電阻式、磁阻式和霍爾式等。納芯微的新一代車規(guī)級符合功能安全要求的磁性角度傳感器芯片 MT6511，正是基于垂直差分霍爾感應的位置傳感器，也是基于第一代車規(guī)角度傳感器 MT6501 的迭代升級款，單芯片滿足 ASIL B 功能安全等級，雙芯片系統(tǒng)滿足 ASIL D 功能安全等級，該芯片具備豐富的接口如模擬、PWM、SPI、SENT、UVW、ABZ，最高支持30000rpm高速位置檢測應用。憑借出色的技術特性與場景適配能力，該芯片能夠幫助主機廠打造更具行業(yè)競爭力的汽車，得到了主機廠的高度認可。

新一代磁性角度傳感器芯片 MT6511，圖源：納芯微

汽車級位置傳感器的應用場景和設計挑戰(zhàn)

位置傳感器在汽車領域的內燃機時代就扮演著重要角色——在發(fā)動機、變速箱系統(tǒng)中，位置傳感器主要用于監(jiān)測關鍵運動部件的動態(tài)信息，典型應用包括曲軸與凸輪軸位置感應、電子節(jié)氣門控制、渦輪增壓執(zhí)行器和變速器控制等。例如，曲軸位置傳感器可實時監(jiān)測曲軸轉速與相位，確保燃油噴射與點火時刻的精準匹配，直接影響發(fā)動機的動力輸出與燃油經濟性。

在底盤系統(tǒng)中，轉向系統(tǒng)、懸掛系統(tǒng)和制動系統(tǒng)等都需要用到位置傳感器。例如，在電動助力轉向（EPS）系統(tǒng)中，位置傳感器用于測量方向盤的角度。這些傳感器能夠實時將方向盤的轉動角度反饋給 ECU，ECU 據此計算出合適的扭力大小和方向，從而提高轉向的精準性。

隨著汽車工業(yè)向電動化、智能化、網聯(lián)化的快速發(fā)展，位置傳感器在車上的應用變得更加廣泛。在核心的三電系統(tǒng)中，位置傳感器主要用于提升系統(tǒng)效率、安全性和可靠性，可用于冷卻液液位監(jiān)測、電池箱體變形檢測、驅動電機轉子位置檢測等；在智能輔助駕駛系統(tǒng)中，位置傳感器的角色從單一狀態(tài)監(jiān)測升級為多模態(tài)感知樞紐，一個典型的例子是方向盤角度傳感器與油門踏板位置傳感器構成駕駛員意圖識別的核心數(shù)據源。

當然，無論是傳統(tǒng)燃油車，還是新能源汽車，駕乘舒適度的提升都和位置傳感器息息相關。在電控懸架系統(tǒng)中，通過前后懸架高度傳感器和車身位移傳感器，實時調節(jié)懸架剛度和阻尼，提升行駛舒適性和操控性；在車身電子系統(tǒng)中，位置傳感器可以用于監(jiān)測車窗和天窗的開合位置，也可用于座椅的前后、上下、靠背角度等位置調節(jié)。

應用需求爆發(fā)帶動汽車位置傳感器市場快速成長。根據FORTURN BUSINESS INSIGHTS的統(tǒng)計數(shù)據，2024全球位置傳感器市場規(guī)模為80.6億美元，其中汽車是第一大應用市場，占比為28.7%。

圖源：FORTURN BUSINESS INSIGHTS

不過，汽車位置傳感器雖然需求廣泛，但其所面臨的設計和應用挑戰(zhàn)也是不容忽視的。首先，產品需要應對嚴苛的環(huán)境挑戰(zhàn)——汽車級位置傳感器通常在各種惡劣的環(huán)境條件下工作，包括高溫、低溫、高濕度、振動和沖擊等。比較典型的案例是，在發(fā)動機艙內，節(jié)氣門位置傳感器可能會面臨高達 150°C 的高溫環(huán)境，傳統(tǒng)封裝易出現(xiàn)材料老化與焊點疲勞。

其次是高精度和低延時的要求。在許多汽車應用中，位置傳感器需要具備高精度及低延時以滿足系統(tǒng)控制的要求，如電動助力轉向系統(tǒng)、電機位置檢測等皆是如此。同時，這種高精度要求還需要傳感器在車輛生命周期內保持性能一致性，避免因老化或磨損導致的誤差累積。

第三點是小型化和集成化的挑戰(zhàn)。隨著汽車電氣化和智能化的發(fā)展，車輛內部的空間越來越有限，因此位置傳感器需要在保證性能的前提下實現(xiàn)小型化和集成化。同時，小型化和集成化還涉及到傳感器的制造工藝和封裝技術，先進的 MEMS 技術對實現(xiàn)小型化有很大的助益。

當然，功能安全認證本身也是一項艱巨的挑戰(zhàn)。一些應用里，汽車級位置傳感器需符合 ASIL B/D 級功能安全標準，并且需要有足夠的設計冗余。這也是納芯微推出MT6511 的主要原因之一。這顆位置傳感器在第一代車規(guī)角度傳感器 MT6501 的基礎上，單芯片滿足 ASIL B 功能安全等級，雙芯片系統(tǒng)滿足 ASIL D 功能安全等級，填補了有功能安全應用需求的空白。

MT6511 賦能主機廠應用創(chuàng)新

作為新一代基于垂直差分霍爾感應的位置傳感器，MT6511 在精度、品質和易用性方面為汽車電子換擋器、方向盤轉角檢測、電子節(jié)氣門、EGR 閥、渦輪增壓執(zhí)行器、電子油泵、智動門、車身高度、電子水閥等多種應用帶來了巨大的賦能價值。

領先的產品性能

在產品精度方面，MT6511 在三溫 FT 時把溫度補償系數(shù)寫入芯片內部，保證芯片出廠即具備較高的角度檢測精度，其角度精度 <±1.0° max。同時， MT6511 在信號處理方面提供了較低的系統(tǒng)延時（<10us），因此適用于汽車高速旋轉運動檢測，如電子油泵、EPS 助力電機轉子位置檢測等；該傳感器支持最多任意 8 點或者 16 點等分的輸出曲線編程，可適用于各種復雜的角度控制場景。

相較于同類行業(yè)主流產品，MT6511 提供更豐富的輸出接口，不僅提供模擬和PWM輸出，還新增了SPI、SENT、ABZ 和 UVW 接口，使其能覆蓋更廣泛的車載應用場景。納芯微工作人員表示：“MT6511 的模擬線性輸出編程取決于客戶實際應用對 INL 精度要求，并與客戶的磁鐵選型及結構設計強相關，客戶可以選擇任意八點或十六點等分校準模式，來應對不同應用條件下系統(tǒng)對角度信號得線性度要求。同時，MT6511 以引腳復用的方式讓芯片同時可以支持不同的輸出模式，這些模式在應用時對芯片引腳輸出特性、offset 和補償系數(shù)存在細微區(qū)別，在出廠前就將相關系數(shù)提前寫入芯片。這兩大特性都是為了讓客戶在做產品設計時更加自如，方便研發(fā)工程師應對不同項目與應用的設計需求?！?/p>

MT6511器件系統(tǒng)框圖，圖源：納芯微

出色的產品品質

作為一款滿足功能安全等級的汽車級位置傳感器，MT6511 內部集成了多個功能安全模塊，實時對芯片內部信號傳輸進行檢測，為客戶應用提供安全、可靠、可信賴的位置信號。同時，該傳感器基于垂直差分霍爾感應原理，本身就具有更高的抗雜散磁場干擾能力，可通過MFI 4000A/m 測試，適用于磁場環(huán)境復雜的底盤和動力系統(tǒng)。

MT6511 在電源和地之間可耐受高達 ±30V 的直流高壓，輸出端對地可耐受 30V 的高壓，另外輸出過流保護功能可以確保芯片在惡劣環(huán)境下的可靠穩(wěn)定工作。納芯微工作人員稱：“MT6511 的耐壓水平和國際廠商的競品相比絲毫不遜色，更適合應用于復雜的場景，有效避免串擾電壓或熱插拔帶來的電壓脈沖損傷，保證了芯片的可靠性?！?/p>

MT6511 的過壓和過流保護，圖源：納芯微

此外，MT6511 有多項措施以應對動態(tài)氣隙變化方面的挑戰(zhàn)。首先，因為差分原理，縱軸在符合磁場強度范圍內竄動對精度影響不大，即便有縱軸方面的變化，MT6511 通過前期仿真和實測數(shù)據來保證信號強度和穩(wěn)定性。針對水平方向的偏差，納芯微在項目前期結構設計時會為客戶提供磁場仿真，同時會要求客戶將磁鐵和芯片感應中心對齊，芯片到磁鐵的氣隙也需要作為關鍵尺寸來進行管控，另外針對個例的微小偏移，也可以通過芯片內部的校準模塊來把 INL 誤差降低。

SOP-8封裝磁鐵和芯片感應中心對齊，圖源：納芯微

TSSOP-16封裝磁鐵和芯片感應中心對齊，圖源：納芯微

全方位的應用賦能

MT6511 也是一顆易用且具有供應鏈優(yōu)勢的汽車級位置傳感器?；诳蛻繇椖康膶嶋H應用情況，納芯微圍繞 MT6511和客戶的磁鐵及結構信息進行磁場仿真，保證芯片在極限公差和溫度條件下都能工作在正常磁場范圍內。同時，納芯微為客戶在 PCB 板電路設計時提供指導，且配合客戶進行EMC 實驗優(yōu)化等，提供本地化的技術支持和快速響應，為助力國內汽車芯片國產化進度保駕護航。目前，該芯片得到了多家主機廠的高度認可。

MT6511 憑借成熟的系統(tǒng)能力和穩(wěn)定性能，不僅滿足國內市場需求，也成為國產汽車走向海外的重要支撐。該傳感器和納芯微其他傳感器一樣，使用了大量成熟的自有 IP，在芯片成本、交期上具有核心競爭力。截至目前，已經在國內外積累了大量成熟應用案例。其實，早在幾年前，該公司已經在和汽車行業(yè) Top 級別的國際大廠接軌，并且有和相關客戶聯(lián)合開發(fā)產品的案例，在磁傳感器市場取得了不錯口碑，品牌影響力在自主品牌中處于絕對領先地位。

結語

納芯微新一代汽車級位置傳感器 MT6511 的推出，是國產芯片廠商在車規(guī)級傳感器賽道實現(xiàn)技術突破的又一生動縮影。憑借ASIL B （D）功能安全的硬核保障、多接口適配的場景靈活性，以及在精度控制、可靠性設計上的全面優(yōu)化，MT6511 贏得了主機廠的高度認可，為智能網聯(lián)汽車里的關鍵系統(tǒng)的高效運行注入了國產動力。而其背后所體現(xiàn)的，是納芯微對汽車級芯片性能與安全并重、創(chuàng)新與實用兼顧的深度理解，以及推動國產供應鏈強化、助力自主品牌汽車出海的堅定實踐。