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© infineon Komponenten | 28 Oktober 2014

Dual-Sensor-Gehäusetechnologie von Infineon unterstützt ASIL-D

Bisher waren in einer elektrischen Servolenkungfür die zuverlässige und präzise Erfassung des Drehmoments der Lenkradachse zwei gesonderte Sensorchips notwendig.
Das ist eine Produktankündigung von Infineon. Allein der Emittent ist für den Inhalt verantwortlich.
Dank Infineon Technologies ist es in Zukunft nur noch einer. Ermöglicht hat Infineon das mit einer in Regensburg entwickelten Gehäuseinnovation für Sensoren. Das neue Dual-Sensor-Gehäuse unterstützt ASIL-D-Systeme und eignet sich für sicherheitskritische Automobilanwendungen wie autonomes Fahren. Infineon hat zwei Produktfamilien vorgestellt, die das neue Dual-Sensor-Gehäuse bereits nutzen: lineare Hall-Sensoren und Winkelsensoren.

Durch eine innovative „Stack-Technik“ lassen sich zwei Sensoren in einem äußerst kompakten Standardgehäuse unterbringen. Im Unterschied zum gängigen Ansatz, die Sensoren nebeneinander zu platzieren, setzt Infineon sie mittels eines patentierten Flip-Chip-Verfahrens übereinander. Das spart kostbaren Bauraum und senkt Systemkosten in sicherheitskritischen Anwendungen wie der elektrischen Servolenkung, dem Gas- und Bremspedal oder bürstenlosen Gleichstrommotoren in Servolenkung, Getriebe und Kupplung.

Das Dual-Sensor-Gehäuse kann zwei lineare Hall-Sensoren enthalten oder zwei Winkel-Sensoren. Beide Sensoren haben eine jeweils unabhängige Stromversorgung und separate Signal-Ausgänge. Sie sind dank galvanischer Isolation elektrisch unabhängig und können unabhängig voneinander arbeiten, was zu erhöhter Systemzuverlässigkeit führt. Die PG-TDSO-Gehäuse – mit acht bzw. 16 Anschlüssen – haben die gleiche Grundfläche wie Varianten mit nur einem Sensor, sind dabei nur etwa einen Millimeter hoch. Infineon liefert auch Varianten mit jeweils nur einem linearen Hall-Sensor oder Winkelsensor.

Elektrische Servolenkungen (EPS) haben hohe Anforderungen gemäß ISO 26262 zu erfüllen. Sensor-Redundanz spielt hier eine wichtige Rolle sowie auch in anderen sicherheitskritischen Anwendungen, die auf linearen Hall-Sensoren basieren und auf GMR/AMR (Giant Magneto Resistance/Anisotropic Magneto Resistance)-Winkelsensoren. Das Dual-Sensor-Gehäuse unterstützt ASIL-D-Systeme. Infineon bietet zudem ISO 26262-Dokumentation und umfangreiche Sicherheits-Expertise, um die Automobilzulieferer beim Design von ISO-kompatiblen Systemen zu unterstützen.

„Sicherheitskritische Anwendungen gemäß ISO 26262 wie elektrische Lenksysteme erfordern Sensor-Redundanz “, sagt Ralf Bornefeld, Vice President und General Manager, Sense & Control, Infineon Technologies AG. „Die intelligente Integration von zwei Sensoren im Dual-Sensor-Gehäuse ist Infineons Antwort darauf. Dank des kleinen Gehäuses können unsere Kunden ihre Systemkosten senken und sehr kompakte Systeme gemäß ASIL-D entwickeln.“

Grundfläche des Dual-Sensor-Gehäuses entspricht der von Einzelsensoren

Bei der Flip-Chip-Montage im Dual-Sensor-Gehäuse werden beide Sensorelemente genau übereinander platziert. Dadurch erfassen sie dasselbe Magnetfeld, das der angeschlossene Mikrocontroller direkt vergleichen kann. Die Flip-Chip-Montage ermöglicht sehr kleine Gehäuse-Abmessungen; das Leiterplatten-Layout benötigt dann nur wenig Platz. Im Gegensatz zu übereinander sitzenden Sensoren erfassen nebeneinander im Chipgehäuse angeordnete unterschiedliche Magnetfelder. Neben einem größeren Gehäuse erfordert das auch größere, teurere Magnete. Außerdem kommt es zu Feldabweichungen wegen des Abstands zwischen den Sensorelementen. Bei größeren Magneten ist zudem der Design-Aufwand für die genaue Trimmung des Magnetfeldes größer. Mit den Sensor-Familien im Dual-Sensor-Gehäuse von Infineon können Entwickler dagegen kleinere, preiswertere Magnete verwenden. Zudem entfällt das aufwändige Trimmen des Magnetfeldes.

Die Abmessungen der linearen Hall-Sensoren im Dual-Sensor-Gehäuse mit acht Pins (PG-TDSO-8) entsprechen mit nur 4,0 mm x 5,0 mm x 1,2 mm (Höhe inklusive Abstandshalter) denen von Einzelsensoren. Infineon bietet Winkelsensoren (mit GMR- und AMR-Technologie) im Gehäuse PG-TDSO-16 an. Alle Sensoren in den Dual-Sensor-Gehäusen sind für den Temperaturbereich von -40° bis 125 °C spezifiziert und für die Automobilelektronik qualifiziert.

Verfügbarkeit der beiden Sensorfamilien im Dual-Sensor-Gehäuse

Für die linearen Hall-Sensoren (TLE4997A8D und TLE4998x8D) im PG-TDSO-8-Gehäuse sind Entwicklungsmuster verfügbar. Ihre Volumenproduktion soll Ende 2014 beginnen.

Auch für die Winkelsensoren (TLE5012BD und TLE5309D) im PG-TDSO-16-Gehäuse gibt es Entwicklungsmuster. Der TLE5012BD enthält zwei Sensoren in iGMR-Technologie; der TLE5309D enthält einen Sensor in iAMR-Technologie und einen in iGMR-Technologie. Die Volumenfertigung des TLE5012BD soll Ende 2014 anlaufen, die für TLE5309D ab Mitte 2015.

Infineon liefert auch Varianten mit jeweils nur einem linearen Hall-Sensor oder Winkelsensor.

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