描述

智能非接触式电位器

AS5600是一个易于编程的磁性旋转位置传感器，具备一个高分辨率12位模拟或PWM输出。其非接触式系统可测量同轴圆形磁铁的绝对角度。AS5600稳健的设计使其免受均质外部杂散磁场的干扰，适用于非接触式电位器应用。符合行业标准的I²C接口支持在没有专业编程器的情况下对非易失性存储器进行编程。
AS5600的默认输出范围为0至360度。然而，全分辨率的AS5600可通过设置零位（启动位置）和最大角度（停止位置）适用于更小的测量范围。AS5600还具备智能低功耗模式，可自动降低功耗。该设备采用8-pin SOIC紧凑型封装。

AS5600专为非接触式电位器应用而设计，其可靠的设计能够消除任何外部同质杂散磁场的影响。

行业标准的 I²C 接口支持用户对非易失性参数进行简单的编程，无需专用编程器。
默认情况下，输出表示 0 到 360 度的范围。
也可以通过编程零角度 （起始位置） 和最大角度 （停止位置） 来定义较小的输出范围。
AS5600 也配备了智能低功耗模式功能，可自动降低功耗。
输入引脚 （DIR） 选择输出相对于旋转方向的极性。如果 DIR 接地，则输出值随顺时针旋转而增加。如果 DIR 连接到 VDD，则输出值会随着逆时针旋转而增加。
订购信息和内容指南显示在数据表的末尾。

主要优点和特点

AS5600 12 位可编程非接触式电位计的优点和特点如下：
图 1：
使用 AS5600 的附加价值

优势	特征
• 最高的可靠性和耐用性	非接触式角度测量
• 简单的编程	通过 I²C 接口实现简单的用户可编程启动和停止位置
• 在角度偏移方面具有极大的灵活性	最大角度可编程范围为 18° 至 360°
• 高分辨率输出信号	12 位 DAC 输出分辨率
• 可选输出	模拟输出与 VDD 或 PWM 编码的数字输出成比例
低功耗	自动进入低功耗模式
• 易于设置	自动磁体检测
• 外形小巧	SOIC-8 封装
• 强大的环境耐受性	宽温度范围：-40°C 至 125°C

应用

AS5600 非常适合非接触式电位计、非接触式旋钮、踏板、RC 伺服系统和其他角度位置测量解决方案。

方框图

该设备的功能块如下所示：
图 2：
AS5600 的功能块

引脚分配

图 3：
SOIC-8 引脚

引脚描述

引脚编号	名称	类型	描述
1	VDD5V	电源	5V 模式下的正电压电源（需要 100nF 去耦电容器）
2	VDD3V3	电源	3.3V 模式下的正电压电源（需要在 5V 模式下使用外部 1μF 去耦电容器）
3	OUT	模拟/数字输出	模拟/PWM 输出
4	GND	电源	接地
5	PGO	数字输入	程序选项（内部上拉，连接到 GND = 编程选项 B）
6	SDA	数字输入/输出	I²C 数据（考虑外部上拉）
7	SCL	数字输入	I²C 时钟（考虑外部上拉）
8	DIR	数字输入	方向极性（GND = 值顺时针增加，VDD = 值逆时针增加）

工作条件

元件	参数	条件	最小	类型	最大	单位
VDD5V	5.0V 模式下的正电源电压	5.0V 工作模式	4.5	5.0	5.5	伏
		在 OTP 刻录过程中 （2）
VDD3V3	3.3V 模式下的正电源电压	3.3V 工作模式	3.0	3.3	3.6	V
		在 OTP 烧录过程中 （2）	3.25	3.3	3.35	V

详细说明

AS5600 是一款基于霍尔的旋转磁性位置传感器，使用平面传感器将垂直于芯片表面的磁场分量转换为电压。
来自霍尔传感器的信号首先被放大和过滤，然后由模数转换器 （ADC） 转换。ADC 的输出由硬连线的 CORDIC 模块（坐标旋转数字计算机）处理，以计算磁场矢量的角度和幅度。自动增益控制 （AGC） 使用磁场强度来调整放大电平，以补偿温度和磁场变化。
CORDIC 算法提供的角度值由输出阶段使用。用户可以在模拟输出和 PWM 编码的数字输出之间进行选择。前者提供输出电压，将角度表示为比率线性绝对值。后者提供数字输出，将角度表示为脉冲宽度。
AS5600 通过行业标准的 I²C 接口进行编程，以写入片上非易失性存储器。此接口可用于编程零角度（起始位置）和最大角度（停止位置），将输出的完整分辨率映射到整个 0 到 360 度范围的子集。

IC 电源管理

AS5600 使用片上 LDO 稳压器由 5.0V 电源供电，也可以直接由 3.3V 电源供电。
内部 LDO 不用于为其他外部 IC 供电，需要一个 1 μF 的接地电容器，如图 13 所示。
在 3.3V 工作模式下，VDD5V 和 VDD3V3 引脚必须连接在一起。VDD 是 VDD5V 引脚上的电压电平。

图 13：
5.0V 和 3.3V 电源选项

5.0V 工作电压

3.3V 工作电压

I²C 接口

AS5600 在器件模式下支持 2 线快速模式加 I²C 从协议，符合 NXP Semiconductors（前身为 Philips Semiconductors）UM10204规范。将数据发送到总线上的设备是发射器，接收数据的设备是接收器。控制消息的设备称为 master。由主设备控制的设备称为从设备。主设备生成串行时钟 （SCL），控制总线访问，
并生成控制总线的 START 和 STOP 条件。AS5600 始终作为 I²C 总线上的从机运行。
通过开漏 I/O 线 SDA 和输入 SCL 连接到总线。不包括时钟扩展。
主机 MCU （主） 启动数据传输。AS5600 的 7 位从地址为 0x36（0110110 为二进制）。

支持的模式

• 随机/顺序读取
• 字节/页写入
• 自动增量（ANGLE 寄存器）
• 标准模式
• 快速模式
• 快速模式加
SDA 信号是双向数据线。SCL 信号是 I²C 总线主机生成的时钟，用于同步来自 SDA 的采样数据。最大 SCL 频率为 1 MHz。
数据在 SCL 的上升沿采样。

寄存器描述

以下寄存器可通过串行 I²C 接口访问。从器件的 7 位器件地址为 0x36 （0110110 为二进制）。为了永久编程配置，提供了非易失性存储器 （OTP）。

阶跃响应和过滤器设置

AS5600 具有数字后处理可编程滤波器，可设置为快速或慢速模式。通过在 CONF 寄存器的 FTH 位中设置快速滤波阈值，可以启用快速滤波模式。
如果快速滤波器为 OFF，则阶跃输出响应由慢速线性滤波器控制。慢速滤波器的阶跃响应可通过 CONF 寄存器中的 SF 位进行编程。图 32 显示了不同 SF 位设置的延迟和噪声之间的权衡。

图 31：
阶跃响应延迟与噪声带的关系

SF	阶跃响应延迟 （ms）	最大 RMS 输出噪声 （1 Sigma） （度）
00	2.2	0.015
01	1.1	0.021
10	0.55	0.030
11	0.286	0.043

方向（顺时针与逆时针）

AS5600 允许使用 DIR 引脚控制磁体旋转的方向。如果 DIR 连接到 GND （DIR = 0），则从顶部顺时针旋转将产生计算角度的增量。如果 DIR 引脚连接到 VDD （DIR = 1），则逆时针旋转时，计算角度将增加。

图 35：
顺时针方向的原始角度

磁滞现象

为避免在磁体不移动时对输出进行任何切换，可以使用 CONF 寄存器中的 HYST 位启用 12 位分辨率的 1 至 3 LSB 迟滞。

磁体检测

作为安全和诊断功能，AS5600 指示没有磁铁。如果测得的磁场强度低于最小规定电平 （Bz_ERROR），则无论选择哪种输出模式 （模拟或 PWM），输出都被驱动为低电平，并且 STATUS 寄存器中的 MD 位为 0。

低功耗模式

数字状态机自动管理低功耗模式以降低平均电流消耗。有三种低功耗模式可用，可通过 CONF 寄存器中的 PM 位使能。电流消耗和轮询时间如图 6 所示。

看门狗定时器

如果角度保持在 4 LSB 的看门狗阈值内至少一分钟，则看门狗定时器允许切换到 LMP3 来节省功耗，如图 36 所示。看门狗功能可以通过 CONF 寄存器中的 WD 位使能。

应用信息

图解的
参考应用框图显示了所有必需的外部元件。为了提高 EMC 和远程应用，请考虑使用额外的保护电路。

图 40：
磁场 Bz 和典型气隙

典型的气隙在 0.5 mm 到 3 mm 之间，这取决于所选的磁体。更大更强的磁体允许更大的气隙。以 AGC 值为指导，可以通过调整磁体和 AS5600 之间的距离，使 AGC 值位于其范围的中心，从而找到最佳气隙。当使用直径为 6 mm 的磁体时，参考磁体的旋转轴从封装中心的最大允许位移为 0.25 mm。