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隧道磁阻技术（TMR）及其应用简介（三）

2020.10.26

五、TMR磁传感器产品在各个领域中的实际应用

TMR磁传感器产品的应用非常广泛，包括工业控制、金融器具、生物医疗、消费电子、汽车领域等，其典型特征是低功耗、小尺寸、高灵敏度。

1、在流量计领域中，智能水表、智能热量表一般都采用电池供电，因此对传感器的功耗要求非常苛刻。当前水表方案采用干簧管、低功耗霍尔器件以及韦根传感器等，要么频率响应非常低导致测量精度不够，要么就是功耗很大导致电池寿命很短。而采用韦根传感器的智能热量表电路复杂，可靠性差，小流量的测量也不精确。另外，采用霍尔器件的传统电表方案温度性能比较差，由于灵敏度低需要额外增加聚磁环，导致体积和成本增加。目前，采用两个TMR超低功耗磁传感器的方案，根据叶轮转动的磁场变化测量转速，得到水表的瞬时流量，并且功耗非常低。在智能电表中，基于TMR磁传感器的电表比传统霍尔器件电表体积更小、成本更低、精度更高、温度特性更好。

图3智能水表

图4智能气表

2、在电动汽车领域，电动汽车上需要检测电流的地方很多，比如BMS，MCU，PDU，车载充电器，DC－DC等目前行业内对电流的检测和监控，除了一些高端车型会采用精度更高、响应速度更快的HALL闭环电流传感器，普遍用的都是HALL开环方案。HALL电流传感器虽然HALL开环电流传感器的精度、线性度、响应速度、温漂特性等性能方面均不如HALL闭环方案，但是汽车电气工程师普遍更在乎其能满足一般工作要求情况的经济性（4－10美金），当下国产的HALL开环方案市场价更是有朝3美金方向走的趋势。

HALL开环电流传感器的确有一定的经济性，但是其较肥大的体积，要占用很大空间也越来越受到工程师的诟病。尤其是在电动汽车行业，动力模块的小型化是各家车厂都竞相研究的方向。

TMR（穿隧磁阻效应）电流传感器，这种方案可实现级小体积的芯片来精确检测铜排或者导线上电流，其精度、线性度、响应速度和温漂特性可以媲美HALL闭环方案，而且该方案的成本甚至比HALL开环方案还有优势。

图5微安级TMR电流传感器

3、在金融器具领域，国内的金融设备主要采用电感线圈和锑化铟磁头，无论是检测精度和信噪比，还是磁头的尺寸，均无法与其他发达国家尤其是日本的金融磁头相比，更加严重的是产品一致性存在问题，量产工艺不稳定，无法大批量生产。时至今日，全球（包括中国）高端金融磁头市场都被日本公司垄断。TMR磁性识别传感器是专门用于纸币、银行票据、证券磁特性的检测、识别的新型纯阻抗验钞磁头，主要应用于点验钞机、清分设备、ATM、各类自动售货机读钞、验钞模组和磁卡读头，具有高灵敏度、高信噪比、高频响等特点。