單極性霍爾傳感器開關

1、單極性霍爾傳感器開關介紹：根據(jù)數(shù)字輸出，霍爾效應集成器件可以分為四種：單極性開關，雙極性開關，全極性開關和鎖存型開關。本文主要來闡述單極 性開關。單極性霍爾傳感器開關乂被稱作單極性開關，在強的南磁場作用下，打開。一個足夠強度的南極磁場令器件打開，處于導通狀態(tài)之后，器件將一直處于導通狀態(tài)，直到磁場被移走，器件變?yōu)殛P斷狀態(tài)。一個用來檢測車輛換擋桿位置的應用，如圖1.換擋桿引用一個磁鐵（紅色藍色卻）。黑盒子組成的黑色的線是一個全極性開關器件組成的陣 列。當駕駛員移動換擋桿，磁鐵便會在陣列當中移動?？拷盆F的器 件會打開處于導通狀態(tài)，但是更多遠離磁鐵的器件是不受影響的，是 關斷的。請注意，磁鐵的南極（

2、紅色）面向霍爾器件，霍爾器件的商標面朝向磁鐵的南極。圖1 一個單極性開關的應用。超小型的霍爾開關, 換擋的時候，磁鐵在他們之間移動磁場開關點的定義：B為磁場強度，用來表示霍爾器件的開關點，單位是GS （高斯），或者T （特斯拉），轉換關系是 1GS=0.1mTB磁場強度有南極和北極之分，所以有必要記住它的代數(shù)關系， 北極磁場為負數(shù)，南極磁場為正數(shù)。該關系可以比較南極北極磁場的 代數(shù)關系，磁場的相對強度是由B的絕對值表示，符號表示極性。例如：一個-100GS （北極）磁場和一個 100GS（南極）磁場的強度是相 同的，但是極性相反。-100GS的強度要局于-50GSo? BOP -磁場工作點；使

3、霍爾器件打開的磁場強度。器件輸出的 參數(shù)取決于器件的電學設計。? BRP -磁場釋放點；使霍爾器件關斷的磁場強度。器件輸出的 參數(shù)取決于器件的電學設計? BHYS -磁開關點滯回窗口?；魻栐膫鬏敼δ芾瞄_關點之間的這個差值來過濾掉在應用中可能由于機械振動或電磁噪聲引起磁場的小的波動值。 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。在相同的磁場條件下， 單極性器件在打開的時候， 輸出高電平（圖 2A）（幾乎達到Vcc）,還是低電平（圖2B）（輸出管的Vout, 一般 小于200mV ,取決于器件輸出級的設計。雖然器件可以在任何外部磁場強度的狀態(tài)下開機

4、， 但是為了解釋圖 2由存在北極磁場強度遠 B小于南極的Bop和Brp的最遠的左邊開始， 此時器件關斷，輸出為高電平或者低電平取決于器件輸出級的設計（圖2A或者圖2B）。按著向右的箭頭走，磁場變?yōu)橹饾u增加的南極磁場，當磁場強度大于Bop時，器件導通，輸出轉換為相反的狀態(tài)。當磁場一直大于Brp時，器件一直保持導通， 輸出狀態(tài)不變，即使磁場小于Bop但在Bhys 區(qū)域內時，輸出仍然不變。再按著向左的箭頭往回走，當南極磁場越來越弱，當磁場強度減弱到小于Brp時，器件關斷，輸出狀態(tài)轉換回初始狀態(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是磁關斷狀態(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。嚴重的話，會使大幅降低 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：?對于沒有斬波穩(wěn)定的設計來說,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0.01 p F的電容。?對于斬波穩(wěn)定設計，必須在電源和地之間放置一個0.1 p F的電容，建議在輸出和地面之間放置一個一個0.1 p F的電容。圖3典型應用圖上電狀態(tài)在通電情況下，只有外部磁場大于BOP者小于BRP的情況下，雙極器件才能上電在一個有效的狀態(tài)。如果磁場強度是在遲滯帶，BOP和BRP之間，器件保持最初的狀態(tài)，然后經(jīng)過一個開關點，達到第一 個正確的狀態(tài)。器件可以設計一個上電邏輯使器件在開關點到達之 前，一直處于關閉狀態(tài)

7、。IC,上電時間上電時間某種程度上取決于器件的設計，數(shù)字輸出傳感器如雙極器件，達到初始穩(wěn)定的上電時間如下：有斬波放大器設計的器 件，上電時間v 25us ,沒有斬波放大器設計的器件v 4us。一般說來， 在通電之后經(jīng)歷這段時間之前，器件的輸出可能處于一個不正確的狀 態(tài)，但是，經(jīng)過這段時間之后，器件的輸出肯定處于一個正確的狀態(tài)。功耗總功耗是兩個因素的總和：?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由于飽和導通電壓的值比較小，所以在輸出 上的功