雙極霍爾效應(yīng)集成電路典型工作狀態(tài)-基礎(chǔ)電子

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雙極性霍爾傳感器設(shè)計為靈敏開關(guān)。雙極型開關(guān)有一致的遲滯性，但是，不同的器件對發(fā)生在正極或者負(fù)極的開關(guān)點(diǎn)的范圍是不同的。因?yàn)樾枰淖兇艌龅臉O性，來確保開關(guān)點(diǎn)的切換，并且需要一致的遲滯性來確保周期，所以需要磁信號改變幅度ΔB，故而這些器件緊密排列，南北兩極交替使用。

應(yīng)用于檢測旋轉(zhuǎn)軸的位置，例如用在無刷直流電動機(jī)（無刷）列于圖1，將多個磁鐵組成一個簡單的結(jié)構(gòu)，采用磁場極性交替“環(huán)形磁鐵”。封裝好的IC與每個相鄰的環(huán)形磁鐵構(gòu)成霍爾雙極性開關(guān)器件。軸旋轉(zhuǎn)時，磁場區(qū)向霍爾元件移動。器件是受到近的磁場影響，當(dāng)與南極磁場相對時，打開，當(dāng)與北極磁場相對時，關(guān)閉。注意器件的打字面面向磁鐵。

B為磁場強(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=0.1mT。

B磁場強(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，北極磁場為負(fù)數(shù)，南極磁場為正數(shù)。該關(guān)系可以比較南極北極磁場的代數(shù)關(guān)系，磁場的相對強(qiáng)度是由B的表示，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(qiáng)度是相同的，但是極性相反。-100GS的強(qiáng)度要高于-50GS。

BOP–磁場工作點(diǎn)；使霍爾器件打開的磁場強(qiáng)度。器件輸出的參數(shù)取決于器件的電學(xué)設(shè)計。

BRP–磁場釋放點(diǎn)；使霍爾器件關(guān)斷的磁場強(qiáng)度。器件輸出的參數(shù)取決于器件的電學(xué)設(shè)計。

BHYS–磁開關(guān)點(diǎn)滯回窗口?；魻栐膫鬏敼δ芾瞄_關(guān)點(diǎn)之間的這個差值來過濾掉在應(yīng)用中可能由于機(jī)械振動或電磁噪聲引起磁場的小的波動值。BHYS=|BOP-BRP|.

雙極性開關(guān)通常有一個正的BOP和一個負(fù)的BRP，但是這兩個開關(guān)點(diǎn)不是正好關(guān)于B=0磁場對稱的，這一特點(diǎn)使雙極性開關(guān)可以比鎖存型開關(guān)更靈敏，回差窗口更小。雙極開關(guān)以前作為一個成本較低的產(chǎn)品來替代鎖存型開關(guān)。很少比例（≈10%）的雙極性開關(guān)的開關(guān)點(diǎn)是單邊的（完全在S極或者N極）。這些特性可以通過南極（正）北極（負(fù)）磁場的交替變化穩(wěn)定得到。當(dāng)磁場移走時，電路關(guān)斷，但是為了確保釋放，需要外加一個相反的磁場。

例如一個霍爾器件的BOP為45GS，的BRP為-40G，回差窗口為15GS。但是，它的BOP可以到-25GS，BRP可以為30GS。圖2表示擁有這些特征開關(guān)點(diǎn)的器件。圖2的頂部的曲線“ΔB”表示一個小的振幅可以引起開關(guān)的切換。圖2表明了雙極性開關(guān)的三個工作模式的不同：

“鎖存模式”描述為任何一個有正值BOP和負(fù)值BRP的雙極性開關(guān)，像霍爾鎖存型開關(guān)那樣需要兩個磁場來完成操作（但是該設(shè)備的狀態(tài)實(shí)際沒有鎖存）

“單極模式”描述為任何一個BOP和BRP均為正值（南極）的雙極性開關(guān)

“負(fù)單極模式”（有時被稱為“負(fù)開關(guān)”模式）描述為任何一個BOP和BRP均為負(fù)值（北極）的雙極性開關(guān)。

釋放點(diǎn)的磁通量密度不重要，因?yàn)榇艠O過去了，霍爾開關(guān)沒有切換，磁通量強(qiáng)度接近0，當(dāng)下一個磁極開始增加相反的磁場時，霍爾開關(guān)將會關(guān)斷。雙極霍爾開關(guān)利用這個在釋放點(diǎn)磁通量額外的幅值，取得較低的工作的點(diǎn)通量密度，把它應(yīng)用在環(huán)形磁鐵上有很大的優(yōu)勢。

從圖2的Vout我們可以看到，對于這些模式，每個磁極的轉(zhuǎn)換都是穩(wěn)定的，隨著不同工作模式，輸出的占空比不同。一個工作于鎖存模式的雙極性開關(guān)具有幾乎對稱的開關(guān)點(diǎn)。當(dāng)它在相等的間距環(huán)形磁鐵的兩極工作時，它的占空比將趨向完美。話雖如此，即使開關(guān)點(diǎn)被扭曲，它的占空比仍然會接近50%。對于電動機(jī)換相來說，這個是有優(yōu)勢的，因?yàn)樾时容^高。器件有單極模式，南極磁場控制工作點(diǎn)和釋放點(diǎn)，北極磁場不起作用，在這種模式下，器件擁有40%的占空比。器件在負(fù)單極模式，北極磁場控制工作點(diǎn)和釋放點(diǎn)，南極磁場不起作用，這種模式下，器件擁有60%的占空比。

磁鐵：一個磁鐵可以提供兩個相反的磁極，然而，用環(huán)形或者帶狀的磁鐵更符合成本效益。環(huán)形和帶狀磁鐵可以指定間距的使磁極交替變換。一個環(huán)形磁鐵是環(huán)型或圓盤狀（見圖1）徑向或軸向磁極交替變化。帶狀磁鐵是一個磁極交替變換的帶狀結(jié)構(gòu)。環(huán)形磁鐵中包含了陶瓷，稀土材料，柔性材料。帶狀磁鐵總是利用柔性材料，如丁腈橡膠粘合劑含有鋇鐵，或更的能源稀土材料。環(huán)形磁鐵有許多的磁極，一般用（磁極/英寸）來定義