锁定开关霍尔效应IC基础

锁定开关霍尔效应IC基础

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提供四种一般的霍尔效应IC设备，提供数字输出：单极开关，双极开关，全峰开关和锁存器。锁存开关在本应用笔记中描述。类似的应用笔记单极开关那双极交换机，和全极开关提供在Allegro™网站上。

锁存霍尔效应传感器IC，通常被称为“锁存器”，是锁存输出状态的数字输出霍尔效应开关。锁存器类似于双极开关，具有正极B_op.和负面B._rp.，但提供对切换行为的紧密控制。闩锁需要正面和负磁场来操作。呈现足够强度（磁通密度）的南极（正）磁场的磁铁将导致装置切换到其上的状态。当该设备接通时，它锁存状态并保持接通，即使磁场被移除，直到呈现足够强度的北极性（负）磁场。当呈现否定字段时，设备已关闭。它锁存了改变的状态并保持关闭，即使磁场被移除，直到再次呈现足够强度的南极（正）磁场。

亚博尊贵会员用于检测旋转轴位置的应用如图1所示。将多个磁体结合到称为“环磁体”的简单结构中，该结构包括相反磁极性的交替区域。每个环形磁铁相邻的IC封装是霍尔闩锁装置。当轴旋转时，磁带通过霍尔设备移动。当南方场相反时，该装置经受最近的磁场，并在南方场相反，当北场相反时关闭。请注意，设备的品牌面向环形磁铁。

图1.使用环形磁铁的两个锁存器件应用。亚博尊贵会员环形磁铁具有交替的n（北）和s（南）极性区域，它们通过霍尔设备旋转，导致它们打开和关闭。

磁性开关点术语

以下是用于定义过渡点的术语，或者switchpoints.，霍尔开关操作：

图2。霍尔效应是指当外加电流受到垂直磁场的影响时，可测量的电压。

• B.- 用于磁通密度的符号，用于确定HALL器件开关点的磁场的属性。在高斯（g）或tesla（t）中测量。转换为1g = 0.1 mt。
  
  B可以具有北极或南极极性，因此请记住代数惯例是有用的，由此B被指示为北极磁场的负值，以及作为南极性磁场的正值。本公约允许北方和南极度值的算术比较，其中该字段的相对强度由B的绝对值表示，并且标志表示该字段的极性。例如，A - 100克（北）场和100克（南）场具有等效强度，但极性相反。以同样的方式，a - 100g字段比a-50 g字段强。
  
  
• B._op.−磁性操作点；霍尔装置开启时的强磁场水平。设备输出的结果状态取决于单个设备的电子设计。
• B._rp.- 磁释放点;霍尔器件关闭的弱化磁场的水平（或用于某些类型的霍尔设备，给出阳性b的强化负面的水平_op.）。所得到的设备输出状态取决于各个设备电子设计。
• B._海斯−磁开关点磁滞。霍尔器件的传递函数是根据开关点之间的偏移量设计的，以滤除应用中可能由机械振动或电磁噪声引起的磁场小波动。B类_海斯= |B._op.- B._rp.|.

典型的操作

锁存传感器IC的开关点围绕中性场级对称，B = 0 g，如图3所示。开关点处于等于场强，但在极性相反。例如，如果操作点，B_op.，是85 G（表示南极的正值），释放点，B_rp.，为−85 G（表示北极的负值）。锁定最新状态可防止设备在受到弱场影响时切换。

一个锁存开关在一个强大的南极磁场打开，产生的输出信号是逻辑低（在输出晶体管饱和电压，V_出（坐），通常<200 mV）。锁存开关在强北极磁场中关闭，产生的输出信号处于逻辑高电平（高达全电源电压，V）_CC.). 因为开关状态是锁存的，所以当磁场在开关点磁滞范围内时，这些器件不进行开关_op.和B._rp.。因为在切换之前必须交叉0g点，所以滞后范围比其他类型的霍尔开关相对宽。

图3.锁存开关输出特性。在强大的南极性场的存在下，设备输出到逻辑低电平，并在强大的北极极性场中切换到逻辑高。在弱字段中，锁存器不会改变输出状态。

尽管该装置可以在任何级别的磁通密度上接通，但是对于图3的说明，尽管在左侧的距离开始，但是磁通量（水平轴上）的磁通（B，水平轴上）的偏置率小于b_rp.或B._op.. 此时设备关闭，输出电压（V_出去，在垂直轴上）是高的。

沿着向右的箭头，磁场变得越来越正。当磁场比B更正时_op.，设备打开。这导致输出电压变为相反的状态，低。

虽然磁场比b更积极_rp.，设备保持打开，输出状态保持不变。即使B变得略低于B，这也是如此_op.，在开关磁滞的内置区内，B_海斯。

沿着向左的箭头，磁场变得不那么正，然后变得更负。当磁场再次降到B以下时_rp.，设备将关闭。这将导致输出变回原始状态。

磁铁

各个磁铁可用于提供两个相反的磁极极度，然而，使用环或带磁体材料​​通常更具成本效益。环形和条带磁铁用具有指定间距的交流杆磁化。环磁体是环形或盘形组件（参见图1），其具有交替的径向或轴向磁化的磁极。条带磁铁是具有交替磁极的平坦条带。环形磁铁配有各种材料，包括陶瓷，稀土和柔性材料。条带磁铁几乎始终利用柔性材料，例如含有定向钡铁氧体的丁腈橡胶粘合剂，或更高的能量稀土材料。

环形磁铁通常被指定为具有多个磁极，而带材磁铁通常以每英寸杆指定。四极环形磁铁含有两个北部和两个以南方为导向的交替极点（N-S-N-S），而11杆每英寸条带磁铁配有0.0909英寸间隔开的交替极电极。中心。磁铁制造商提供各种极间距。

拉动电阻

上拉电阻必须连接在正电源和输出引脚之间（参见图4）。上拉电阻的通用值是1至10kΩ。最小上拉电阻是传感器IC最大输出电流（吸收电流）和实际电源电压的函数。20 mA是典型的最大输出电流，在这种情况下，最小上拉将是v_CC./ 0.020 A.如果电流消耗是一个问题的情况下，上升电阻可能大约50至100kΩ。小心：具有大的上拉值，可以邀请外部泄漏电流接地，即使当器件磁性关闭时，也足以降低输出电压。这不是设备问题，而是相当是在上拉电阻器和传感器IC输出引脚之间的导体中发生的泄漏。采取至极端，这可以缩小传感器IC输出电压，足以抑制适当的外部逻辑功能。

图4.典型的应用程序图。

旁路电容器的使用

有关旁路电容的布局，请参阅图4。一般来说：

• 对于没有斩波稳定的设计 - 建议将0.01μF电容放置在输出和接地销之间以及供电和接地引脚之间。
• 对于斩波稳定的设计，必须在电源和接地引脚之间放置0.1µF电容器，建议在输出和接地引脚之间放置0.01µF电容器。

开机状态

仅当磁场强度超过B时，锁存电源_op.或B._rp.应用电源时。如果磁场强度在滞后带中，则在B之间_op.和B._rp.一开始，设备可以假定为开启或关闭状态，然后在第一次超出开关点时达到正确的状态。设备可以设计为通电逻辑，在达到开关点之前关闭设备。

开机时间

开机时间在一定程度上取决于设备的设计。数字输出传感器IC，如锁存装置，在随后的时间内，在初始通电时达到稳定。

基本上，这意味着在提供电源之后经过的经过时间之前，器件输出可能不是正确的状态，但是在经过此时间之后，设备输出被保证为正确的状态。

功耗

总功耗是两个因素的总和：

• 传感器IC消耗的功率，不包括输出中消耗的功率。该值为V_CC.电源电流的时间。V._CC.是否在数据表上指定了设备电源电压和电源电流。例如，给定V_CC.=12 V，电源电流=9 mA。功耗=12×0.009或108 mW。
• 输出晶体管中消耗的功率。这个值是v_{（开）（坐）}乘以输出电流（由上拉电阻器设置）。如果V_{（开）（坐）}是0.4 V（最坏情况），输出电流为20 mA（通常最坏情况），功耗耗散为0.4×0.02 = 8兆瓦。正如您所看到的，因为饱和电压非常低，输出中的功率不受巨大的关注。

该示例的总功耗为108 + 8 = 116 MW。将此号码占用在问题的数据表中的额额可图中，并检查是否必须减少最大允许操作温度。

经常问的问题

Q： 如何确定磁铁的方向？

A： 磁极朝向设备的商标面。商标面是您可以找到设备识别标记的地方，例如部分零件号或日期代码。

Q： 我能用磁铁靠近设备背面吗？

答：是的，然而牢记这一点：如果磁铁的极仍然在相同方向上保持导向，则通过装置的磁通场的取向从前侧方法保持不变（例如，如果南极是南极在前侧方法中更靠近设备，然后北极将在后侧接近靠近设备）。然后，北极将产生相对于霍尔元素的正面场，而南极会产生负场。

问：是否有权衡将设备接近侧面？

答：是的。从包装前侧接近时，可以使用“清洁剂”信号，因为霍尔元件位于靠近前侧（封装品牌面部）而不是背面。例如，对于“UA”封装，带有霍尔元件的芯片在包装的品牌面内为0.50毫米，距离后侧面积约为1.02毫米。（从品牌面对霍尔元素的距离被称为“有源区域深度”。）

问：哈哈效应装置是否会造成非常大的田间损坏？

答：不，非常大的领域不会损坏Allegro霍尔效应装置，也不会这样的场地添加额外的滞后（除了设计的滞后）。

Q： 我为什么要直升机稳定装置？

答：斩波稳定的传感器IC允许比非切碎的设计更加紧密控制的开关点更大的灵敏度。这也可能允许更高的操作温度。大多数新设备设计利用切碎的霍尔元素。

建议的设备

标准allegro锁存器列在公司网站上的选择指南中，霍尔效应闩锁/双极开关。

低功耗锁存器列在微功率开关/闩锁。

可能的应用程序亚博尊贵会员

• 速度感应
• 旋转编码器
• 旋转计数
• 流量计
• 无刷电机换向
• 防捏天窗/窗升电机换向

相关设备类型的应用说明

• 双极交换机
• 全极开关
• 单极开关

参考：AN296067.