2022年锁存型霍尔效应开关集成电路基础知识.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 锁存型霍尔效应开关集成电路基础学问介绍 ：依据数字输出,霍尔效应集成器件可以分为四种：单极性开关双极性开关,全极性开关和锁存型开关；本文主要来阐述锁存型开关；锁存型霍尔效应传感器集成电路,通常是作为数字输出霍尔效应开关,锁存输出状态；锁存型与双极性相像,有一个正极的 BOP和一个负极的 BRP,但对开关状态转换的掌握严格；锁存型工作时需要正负磁场都有； 一个正的南极磁场会使器件处于导通状态；器件打开之后,器件将锁存这个状态,即使把磁场移走,器件也始终保持打开,直到一个北极的负磁场的到来,才能使它关断； 当北极磁场使它关断之后,器件将锁存这个状态

2、,即使把磁场移走,器件也将始终保持关断,直 到下一个南极正磁场的到来,器件才能再次打开；名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 图 1 两个锁存型器件与环形磁铁的应用；环形磁铁转动时,经过霍尔器件南北磁场转换,使器件打开或者关闭；图 1 为器件应用于检测旋转轴的位置,将多个磁铁组成一个简洁的结构,采纳磁场极性交替“ 环形磁铁”封装好的 IC与每个相邻的环形磁铁构成霍尔双极性开关器件；轴旋转时,磁场区向霍尔元件移动； 器件是受到最近的磁场影响,当与南极磁场相对时,打开,当与北极磁场相对时,关闭；留意器件的打字面面对磁铁；磁场

3、开关点的定义： B 为磁场强度,用来表示霍尔器件的开关点,单位是GS（高斯）,或者T（特斯拉）,转换关系是1GS=0.1mT； B 磁场强度有南极和北极之分,所以有必要记住它的代数关系,北极磁场为负数,南极磁场为正数；该关系可以比较南极北名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 极磁场的代数关系,磁场的相对强度是由B 的确定值表示,符号表示极性；例如：一个-100GS（北极）磁场和一个100GS（南极）磁场的强度是相同的,但是极性相反；-100GS 的强度要高于 -50GS；. BOP 磁场工作点；使霍尔器件开关打开的磁场强

4、度；器件输出的 参数取决于器件的电学设计；. BRP 磁场释放点；磁场减弱到使霍尔器件关断的磁场强度；器件 输出的参数取决于器件的电学设计；. BHYS 磁开关点滞回窗口；霍尔元件的传输功能利用开关点之间 的这个差值来过滤掉在应用中可能由于机械振动或电磁噪声引起磁 场的小的波动值；BHYS = | BOP - BRP |. 典型工作状态锁存型霍尔传感器的开关点是关于 B=0 对称的,如图 2 所示；开关点磁场的大小相同,极性相反；例如,假如工作点是+85GS（一般认为是南极磁场）,那么释放点就是-85GS（一般认为是北极磁场）；锁存最新的状态,防止开关受薄弱磁场的影响；一个锁存型器件,在南极磁

5、场下打开,输出一个规律低电平（为输出管的饱和压降Voutsat ,一般小于200mV）,在北极磁场下关断,输出一个规律高电平（Vcc）；由于器件是锁存型的,所以在回差窗口 BOP与 BRP之间,器件的开关状态是不会转变的；由于在开关状态转变之前,必需经过磁场必需经过0GS,所以锁存型器件的回差窗口在比其他类型的霍尔器件要宽一些；器件在任何磁场下均可以上电,通过图 2 说明；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 初始在一个比 BOP和 BRP都要小的磁场下,器件关断,输出规律高电平（Vcc）,随后,向右边的箭头,磁场逐步变

6、为正,当磁场大于 BOP时,器件打开,输出状态翻转为低电平；假如磁场始终大于 BRP,那么即使磁场小于 BOP,在 BHYS区,器件也将始终保持打开,输出状态不变；接着,箭头又回到左边,磁场强度又正变负,磁场强度降低到 BRP以下时,器件将关断,输出回到初始状态；图 2；锁存型开关的输出特性；大于BOP,小于 BRP 的磁场影响开关点切换,其他弱磁场不影响开关状态磁铁一个磁铁可以供应两个相反的磁极,然而,用环形或者带状的磁铁更符合成本效益；环形和带状磁铁可以指定间距的名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 使磁极交替变换；

7、一个环形磁铁是环型或圆盘状（见图 1）径向或轴向磁极交替变化；带状磁铁是一个磁极交替变换的带状结构；环形磁铁中包含了陶瓷, 稀土材料, 柔性材料； 带状磁铁总是利用柔性材料,如丁腈橡胶粘合剂含有钡铁,或更高级的能源稀土材料；环形磁铁有很多的磁极,一般用（磁极 / 英寸）来定义；一个 4 极环形磁铁包含两个南极两个北极（N-S-N-S）,一个 11 个磁极 / 英寸的条形磁铁在每间隔0.0909 英寸就有一个磁极交换；极间距离可以从磁铁制造商那里得到；上拉电阻上拉电阻必需连接在电源和输出引脚之间 见图 3 ,上拉电阻的阻值一般是1-10k ；最小上拉电阻是传感器最大输出电流 （拉电流） 和电源的

8、函数； 20mA是一个最大输出电流的典型值,并在此情形下,最低可拉VCC / 0.020 的负载；假如考虑消耗的电流,上拉电阻可以增大到 50-100 k ；留意：假如上拉电阻过大,那么即使外部的磁场是磁关断状态,电路的输出也将是低电平；这并不是器件的问题,而是在与上拉电阻和传 感器 IC 的输出引脚间发生的电流泄露；严峻的话,会使大幅降低芯 片的输出电压,使其失去规律功能；使用滤波电容 参考图 3 中滤波电容的摆放位置,一般来说：名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - .对没有斩波稳固的设计来说,建议在输出和接地之间以及

9、电源和接地之间分别放置一个 0.01 F 的电容；.对于斩波稳固设计,必需在电源和地之间放置一个0.1 F 的电容,建议在输出和地面之间放置一个一个 0.1 F 的电容；图 3 典型应用图上电状态在通电情形下,只有外部磁场大于 BOP或者小于BRP的情形下,双极器件才能上电在一个有效的状态；假如磁场强度是在迟滞带, BOP和 BRP之间,器件保持最初的状态,然后经过一个开关点,达到第一个正确的状态；器件可以设计一个上电规律使器件在开关点到达之前,始终处于关闭状态；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 上电时间上电时间某种

10、程度上取决于器件的设计,数字输出传感器 IC,如双极器件, 达到初始稳固的上电时间如下：有斩波放大器设计的器件,上电时间25us,没有斩波放大器设计的器件4us；一般说来,在通电之后经受这段时间之前,器件的输出可能处 于一个不正确的状态,但是,经过这段时间之后,器件的输出确定处 于一个正确的状态；功耗 总功耗是两个因素的总和：.消耗在器件上的功率,不包括在输出端的功率耗散；这个值的大小 是 Vcc 与电源电流 Icc 的乘积； 电源电压和电源电流已经在数据表中 被指定了；例如,Vcc=12V,Icc=9mA,功耗为 108 mW；它的大小是饱和导通电压 Vonsat 与输出电 .消耗在输出管上的功率,流 Ion （由上拉电阻打算）的乘积；假如最坏情形下,Vonsat=0.4 ,Ion=20mA,功耗为 8 mW；由于饱和导通电压的值比较小,所以在输出上的功耗比较小；在这个例子中消耗的总功率为116mW；利用这个数字来降低数据表中的额定功率,检查最大答应工作温度是否应当降 低；涉及的应用领域 .直流无刷电机换相 .防夹天窗 / 车窗玻璃升降器电机换向名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - .速度传感器.旋转编码器名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 8 页