巨磁阻多圈位置传感器的磁体设计

磁性参考设计目标

设计出理想的磁体和屏蔽需要仔细了解系统要求。一般来说，系统要求越宽松，达到目标规格所需的磁体解决方案尺寸越大、成本越高。ADI正在开发一系列满足各种机械、杂散场和温度要求的磁性参考设计，可供ADMT4000真正上电多圈传感器的客户使用。ADI开发的第一个设计涵盖了公差相对宽松的系统：传感器到磁铁的距离为2.45 mm ± 1 mm，传感器到旋转轴的总位移为±0.6 mm，工作温度范围为–40˚C至+150˚C，杂散磁场屏蔽衰减大于90%。

磁性元件注意事项

设计磁体时，需要考虑一些关键注意事项，下一节内容概述了在为GMR传感器进行设计时需要考虑的主要方面。

磁体材料

GMR传感器在定义的磁窗口（16 mT至31 mT）1内运行；此外，最大和最小工作范围具有热系数(TC)，如图1中的红色迹线所示。选择TC与GMR传感器匹配的磁体材料最大限度地提高工作磁场的允许变化范围。这有助于增大磁体强度的变化和/或磁体相对于传感器的距离公差变化。铁氧体等低成本磁性材料的TC远远高于GMR传感器，与钐钴(SmCo)或钕铁硼(NeFeB)等材料相比，，其工作温度范围有限。

了解所选磁性材料的TC以及由于制造差异而导致的磁场强度变化后，即可确定室温(25°C)下所需的磁场强度。然后可以在室温下进行设计仿真，同时系统将在整个温度范围内按预期运行的可信度高。在图1中，绿色实线代表磁体根据设计应在GMR传感器的活动区域范围内产生的磁场强度窗口。由于磁性材料制造工艺的差异，该窗口小于GMR传感器的最大和最小操作窗口。绿色虚线表示由于>5%的典型制造差异而产生的最大和最小预期磁场。