利用垂直霍尔技术提高速度和方向检测

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由Marvin Ng，All亚博棋牌游戏egro Microsystems，LLC

介绍

这A12622D双通道霍尔效应传感器IC采用5引脚SOT23W表面安装封装，以及4引脚SIP通孔封装。它具有传统的平面磁场方向和垂直磁场方向。位于中心的平面和垂直霍尔元素的双重操作导致:

• 固有的90°相分离输出（正交）之间，使正交磁极 - 间距和空气隙独立
• 较小的封装尺寸，允许较小的PCB尺寸和更严格的总有效气隙（Teag）
• X-Z选项提供更小的尺寸传感Teagg
• 机械设计的灵活性利用自由选择环形磁铁基于可用性和/或成本
• 通过SMT装置可以实现电势孔装置的潜在更换，作为面内感测量

这两种可选方案可以通过在Y轴和Z轴或X轴和Z轴上进行传感来实现系统设计的灵活性。这使得传感器IC，因此它被安装在PCB上，可以灵活地安装在不同的方向，相对于磁铁。

A1262是先前一代装置的替代解决方案，例如A1230和A3425，其1D（双平面厅）设计需要环形磁极间距优化并仅提供一种感测方向，而A1262不需要环形磁铁优化和罐头配置为四种不同的方向（请参阅感应配置部分）。另外，A1262以较小的（SOT23W）包装提供。有关2D A1262至双平面A1230和A3425的比较，请参见表1。

表1:二维与一维(双平面)的比较

特征	设备
	A1262	A1230	A3425
霍尔元件间距	N / A.	1.0毫米	1.0毫米
固有输出正交	是的	没有	没有
传感配置	4.	1	1
可用包装	Lh (sot23w)， k (sip)	L（SOIC），K（SIP）	L（SOIC），K（SIP）
BOP / BRP（最大值）	±40 g	±30 G.	±30 G.
输出极性，B> BOP	低的	低的	低的

垂直和平面霍尔元素

IC设计和制造的进步允许创建对平行于IC平面的磁场敏感的垂直霍尔元素。它们在平面霍尔元素的相同原则下起作用，这些原则仅对垂直于IC平面的磁场敏感。该Z轴灵敏度不会被改变
传感器IC方向或旋转。这样，使用仅具有平面霍尔元件的表面安装装置，不可能使用面内传感。

平面厅元件在模具（面内）的长度和宽度上构造，如图2所示。垂直霍尔元件由底部到顶部沿芯片的深度构成，如图3所示。

通过旋转IC，或通过改变模具上的垂直霍尔传感元件的方向，传感器IC可以区分磁场方向以及多个空间尺寸的幅度和真正的感觉。在A1262中，X和Y轴是垂直霍尔传感轴，Z轴是平面霍尔传感轴（见图4）。

A1262有两个不同的传感配置，可以选择作为订购选项。差异是垂直霍尔元素的方向。X-Z选项在X轴上定向有一个垂直的霍尔元素，与Z轴中的平面厅元件一起工作。Y-Z选项的垂直霍尔元件旋转以在Y轴上敏感。这允许用户选择如何相对于环形磁铁定位传感器IC。这在感测配置部分中进一步解释。

传感配置

A1262提供双通道感应，具有环形磁磁型输出正交。提供两种不同的2D感测轴配置，X-Z和Y-Z轴。垂直和平面霍尔元素一起使用以产生正交输出，类似于使用类似A1230或A3425的双平面传感器IC（但是，双平面图传感器仅在一个配置中敏感）。Planar Hall Element定位在环形磁体上的磁极感测磁极，而垂直霍尔元件感测过磁极之间的过渡（如图12所示）。

In the X-Z configuration (Figure 5), the Hall elements are positioned to detect magnetic fields parallel to the face of the package, across/perpendicular to the non-leaded sides (X axis) and magnetic fields perpendicular to the face of the package (Z axis), as shown in Figure 2. The vertical Hall can be configured to sense the magnet poles (head-on).

Since the sensor IC is sensitive on the edges without leads, the IC can be positioned closer to the target (compared to the Y-Z combination), in applications which require the IC to be oriented with the vertical element positioned head-on to the magnet (see Figure 7).

在Y-Z配置中(图6)，霍尔元件的位置用于检测穿过引线侧面平行于封装表面的磁场(y轴)和垂直于封装表面的磁场(z轴)。垂直霍尔可以配置为感应磁极(正面)。传统的双通道器件，如A1230和A3425，在图6配置(A或B)中都无法感知环形磁铁。

关闭气隙能力

可用的X-Z选项允许传感器的极其紧密的空气间隙定位到磁体上，以进行需要PCB垂直于环形磁体的应用。亚博尊贵会员这是由于敏感边缘是没有引线的侧面。

图7说明了在没有引线的一侧进行传感的优势。在无引线侧的传感允许集成电路被放置在PCB的边缘，而不需要容纳设备引线和相关的PCB焊盘和痕迹。这导致了总有效气隙(TEAG)的显著减少。在Y-Z选项中，传感器必须放置在PCB板的更内侧。

表2：传感选项部件号

Y-Z选项	X-Z选项
A1262LLH-T.	A1262LLH-X-T

双重输出

A1262是双输出传感器，具有用于垂直霍尔元件（X或Y）和平面厅（Z）上的输出的两个独立输出引脚（分别输出和输出）。这通过通道的时分复用来实现这一点。请参阅图8中的框图。每个通道大约每16μs（典型）进行采样以允许信道稳定，因此两个通道大约每32μs更新。见图9。

A1262采样率的相对较快的时分复用能够高磁输入频率，适用于大多数应用。亚博尊贵会员请与Allegro代表联系以了解有关对高频应用的适用性的更多信息。亚博尊贵会员

固有的正交

由于平面和垂直元件位于基本相同的位置，这种传感技术减轻了环形磁铁目标优化以实现正交(输出通道之间90°相位分离)的需要。

当环形磁极对间距为霍尔元件间距的4倍时，双平面传感器芯片只有两个通道正交。

上面的图10显示了针对双平面传感器IC优化的磁极间距尺寸的环形磁铁，导致输出信号的相位分离为90°，而下面的图11显示了磁极间距明显更大的环形磁铁。这种更大的极距并没有优化双平面传感器IC的霍尔元件间距，并导致输出信号相分离明显较小。由于二维传感器IC不受磁极间距的影响，输出信号保持正交(90°相位分离)。

下面的图12说明了一个2D传感器阵列如何实现与磁铁尺寸无关的正交传感。

1. 集成电路位于南极上方。在这个位置，垂直通量在Z轴上，只通过平面霍尔元，而在X轴上没有垂直通量。因此，各自的输出通道将输出与垂直磁通成比例的电压。Z通道将输出一个正电压，而X通道将为零伏。
2. IC位于南北杆的过渡。现在Z通道输出为零，X通道输出将是正电压。
3. IC位于北极，导致Z通道输出为负，而X通道恢复为零。
4. 集成电路位于从北极到南极的过渡地带。Z通道的输出现在又是零，而X通道的输出是负的。

相分离

与A1262的相分离是固有的90°，无论磁极杆间距如何。然而，机械放置可以影响相分离。

如图13所示，当传感器IC没有对准旋转轴(切向偏移)时，相位分离会从90°偏移几度。相分离中位移的幅度取决于机械偏移量。在这个例子中，由于相对较大的偏移量和较小直径的环形磁铁，效应被夸大了。

总结和结论

A1262采用新的垂直霍尔传感技术，为旋转环磁体和电机应用提供理想的解决方案。亚博尊贵会员与现有的双通道霍尔锁存IC相比，使用A1262的设计更容易，但整个系统配置和机械包装的更具限制和更多选项。二维双通道磁传感器IC提供的前所未有的灵活性减轻了优化输出正交的环形磁体目标的需要，并且选择两个不同的垂直感测轴，为IC和PCB安装提供各种选项。

• 设计者可以选择四种不同的感测方向中的任何一种，以及在表面安装（LH）或通孔包（K）之间的选择。
• 无论环形磁铁的设计如何，2D传感提供固有的输出信号正交，提供了从其他应用中使用现有环形磁铁或选择现成的环形磁铁的选择。亚博尊贵会员
• X-Z选项提供改进的Teag，包括在SOT包中提供的Teagucate Dualchannel设备。
• 使用表面安装装置感测平面内的平面的能力支持具有更少的装配步骤与传感器在通孔（SIP）封装中的传感器的较小较轻的系统的设计。

有关的其他资料Allegro A1262 2D霍尔效应传感器IC，请参阅A1262数据表和其他可用的应用笔记yabo 11选5

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