單極性霍爾傳感器開關(guān)

1、單極性霍爾傳感器開關(guān)介紹：根據(jù)數(shù)字輸出，霍爾效應(yīng)集成器件可以分為四種：?jiǎn)螛O性開關(guān)，雙極性開關(guān)，全極性開關(guān)和鎖存型開關(guān)。本文主要來闡述單極 性開關(guān)。單極性霍爾傳感器開關(guān)乂被稱作單極性開關(guān)，在強(qiáng)的南磁場(chǎng)作用下，打開。一個(gè)足夠強(qiáng)度的南極磁場(chǎng)令器件打開，處于導(dǎo)通狀態(tài)之后，器件將一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，直到磁場(chǎng)被移走，器件變?yōu)殛P(guān)斷狀態(tài)。一個(gè)用來檢測(cè)車輛換擋桿位置的應(yīng)用，如圖1.換擋桿引用一個(gè)磁鐵（紅色藍(lán)色卻）。黑盒子組成的黑色的線是一個(gè)全極性開關(guān)器件組成的陣 列。當(dāng)駕駛員移動(dòng)換擋桿，磁鐵便會(huì)在陣列當(dāng)中移動(dòng)?？拷盆F的器 件會(huì)打開處于導(dǎo)通狀態(tài)，但是更多遠(yuǎn)離磁鐵的器件是不受影響的，是 關(guān)斷的。請(qǐng)注意，磁鐵的南極（

2、紅色）面向霍爾器件，霍爾器件的商標(biāo)面朝向磁鐵的南極。圖1 一個(gè)單極性開關(guān)的應(yīng)用。超小型的霍爾開關(guān), 換擋的時(shí)候，磁鐵在他們之間移動(dòng)磁場(chǎng)開關(guān)點(diǎn)的定義：B為磁場(chǎng)強(qiáng)度，用來表示霍爾器件的開關(guān)點(diǎn)，單位是GS （高斯），或者T （特斯拉），轉(zhuǎn)換關(guān)系是 1GS=0.1mTB磁場(chǎng)強(qiáng)度有南極和北極之分，所以有必要記住它的代數(shù)關(guān)系， 北極磁場(chǎng)為負(fù)數(shù)，南極磁場(chǎng)為正數(shù)。該關(guān)系可以比較南極北極磁場(chǎng)的 代數(shù)關(guān)系，磁場(chǎng)的相對(duì)強(qiáng)度是由B的絕對(duì)值表示，符號(hào)表示極性。例如：一個(gè)-100GS （北極）磁場(chǎng)和一個(gè) 100GS（南極）磁場(chǎng)的強(qiáng)度是相 同的，但是極性相反。-100GS的強(qiáng)度要局于-50GSo? BOP -磁場(chǎng)工作點(diǎn)；使

3、霍爾器件打開的磁場(chǎng)強(qiáng)度。器件輸出的 參數(shù)取決于器件的電學(xué)設(shè)計(jì)。? BRP -磁場(chǎng)釋放點(diǎn)；使霍爾器件關(guān)斷的磁場(chǎng)強(qiáng)度。器件輸出的 參數(shù)取決于器件的電學(xué)設(shè)計(jì)? BHYS -磁開關(guān)點(diǎn)滯回窗口。霍爾元件的傳輸功能利用開關(guān)點(diǎn)之間的這個(gè)差值來過濾掉在應(yīng)用中可能由于機(jī)械振動(dòng)或電磁噪聲引起磁場(chǎng)的小的波動(dòng)值。 BHYS = | BOP - BRP |.典型工作狀態(tài)單極性器件的輸出特性曲線如圖2。在相同的磁場(chǎng)條件下， 單極性器件在打開的時(shí)候， 輸出高電平（圖 2A）（幾乎達(dá)到Vcc）,還是低電平（圖2B）（輸出管的Vout, 一般 小于200mV ,取決于器件輸出級(jí)的設(shè)計(jì)。雖然器件可以在任何外部磁場(chǎng)強(qiáng)度的狀態(tài)下開機(jī)

4、， 但是為了解釋圖 2由存在北極磁場(chǎng)強(qiáng)度遠(yuǎn) B小于南極的Bop和Brp的最遠(yuǎn)的左邊開始， 此時(shí)器件關(guān)斷，輸出為高電平或者低電平取決于器件輸出級(jí)的設(shè)計(jì)（圖2A或者圖2B）。按著向右的箭頭走，磁場(chǎng)變?yōu)橹饾u增加的南極磁場(chǎng)，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度大于Bop時(shí)，器件導(dǎo)通，輸出轉(zhuǎn)換為相反的狀態(tài)。當(dāng)磁場(chǎng)一直大于Brp時(shí)，器件一直保持導(dǎo)通， 輸出狀態(tài)不變，即使磁場(chǎng)小于Bop但在Bhys 區(qū)域內(nèi)時(shí)，輸出仍然不變。再按著向左的箭頭往回走，當(dāng)南極磁場(chǎng)越來越弱，當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度減弱到小于Brp時(shí)，器件關(guān)斷，輸出狀態(tài)轉(zhuǎn)換回初始狀態(tài)。Maynetic Flux Density. B (G)圖2A單極開美的輸出特VOMT(on)Switch

5、 to LowVOUT(offHsai)IMaynetiic Flux Density. 6 (G)圖2B全極開美的輸出特性，I上拉電阻上拉電阻必須連接在電源和輸出引腳之間，上拉電阻的阻值一般是1-10k Q。最小上拉電阻是傳感器最大輸出電流(拉電流)和電源的函數(shù)。20mA是一個(gè)最大輸出電流的典型值，并在此情況下，最低可拉VCC/0.020的負(fù)載。如果考慮消耗的電流，上拉電阻可以增大到50-100 k Q。注意：如果上拉電阻過大， 那么即使外部的磁場(chǎng)是磁關(guān)斷狀態(tài)，電 路的輸出也將是低電平。這并不是器件的I可題，而是在與上拉電阻和 傳感器IC的輸出引腳間發(fā)生的電流泄露。嚴(yán)重的話，會(huì)使大幅降低 芯

6、片的輸出電壓，使其失去邏輯功能。使用濾波電容參考圖3中濾波電容的擺放位置，一般來說：?對(duì)于沒有斬波穩(wěn)定的設(shè)計(jì)來說,建議在輸出和接地之間以及電源 和接地之間分別放置一個(gè)0.01 p F的電容。?對(duì)于斬波穩(wěn)定設(shè)計(jì)，必須在電源和地之間放置一個(gè)0.1 p F的電容，建議在輸出和地面之間放置一個(gè)一個(gè)0.1 p F的電容。圖3典型應(yīng)用圖上電狀態(tài)在通電情況下，只有外部磁場(chǎng)大于BOP者小于BRP的情況下，雙極器件才能上電在一個(gè)有效的狀態(tài)。如果磁場(chǎng)強(qiáng)度是在遲滯帶，BOP和BRP之間，器件保持最初的狀態(tài)，然后經(jīng)過一個(gè)開關(guān)點(diǎn)，達(dá)到第一 個(gè)正確的狀態(tài)。器件可以設(shè)計(jì)一個(gè)上電邏輯使器件在開關(guān)點(diǎn)到達(dá)之 前，一直處于關(guān)閉狀態(tài)

7、。IC,上電時(shí)間上電時(shí)間某種程度上取決于器件的設(shè)計(jì)，數(shù)字輸出傳感器如雙極器件，達(dá)到初始穩(wěn)定的上電時(shí)間如下：有斬波放大器設(shè)計(jì)的器 件，上電時(shí)間v 25us ,沒有斬波放大器設(shè)計(jì)的器件v 4us。一般說來， 在通電之后經(jīng)歷這段時(shí)間之前，器件的輸出可能處于一個(gè)不正確的狀 態(tài)，但是，經(jīng)過這段時(shí)間之后，器件的輸出肯定處于一個(gè)正確的狀態(tài)。功耗總功耗是兩個(gè)因素的總和：?消耗在器件上的功率，不包括在輸出端的功率耗散。這個(gè)值的大 小是Vcc與電源電流Icc的乘積。電源電壓和電源電流已經(jīng)在數(shù)據(jù)表 中被指定了。例如， Vcc=12V, Icc=9mA,功耗為108 mW?消耗在輸出管上的功率，它的大小是飽和導(dǎo)通電壓Vonsat與輸出電流Ion （由上拉電阻決定）的乘積。如果最壞情況下，Vonsat=0.4 ,Ion=20mA,功耗為8 mW由于飽和導(dǎo)通電壓的值比較小，所以在輸出 上的功