使用带有I2C输出的ALS31300和ALS31313 3D霍尔效应传感器ic的高级电源管理
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韦德接吻,
亚博棋牌游戏快板微系统公司有限责任公司
摘要
随着人机界面设备的普及，对低成本、低功耗和低外形因素的健壮、非接触传感解决方案的需求日益增长。小DFN10封装的Allegro ALS31300和ALS31313 3D霍尔效应传感器ic非常适合触发器、按钮、旋转、操纵杆和2D滑动操纵杆应用。亚博尊贵会员高度可配置的电源管理选项，包括低功耗占空比模式，睡眠模式和运动时的唤醒，使这些设备非常适合电池供电的应用，如无人机，相机框架，以及控制台和手机游戏控制器。亚博尊贵会员本应用笔记讨论了独特的和先进的低功率模式ALS31300和ALS313133D线性霍尔效应传感器IC与i2C Allegro Microsystems提供亚博棋牌游戏的C输出。
在本申请中的参考文献给ALS31300也适用于ALS31313，不同之处在于ALS31300在10触点DFN封装中提供，并且ALS31313设置在TSSOP-8封装中。
介绍
当ALS31300是来自Allegro Microsystems的3D线性霍尔效应传感器IC。亚博棋牌游戏感测三个不同轴中的磁场的能力允许ALS31300非常通用，以使用来自两个轴的磁数据感测任何轴或旋转运动的线性运动。此应用笔记将通过针对特定应用需求的应用示例和设备配置来浏览用户。
ALS31300传感器可以在2.65至3.5 V的供电电压下工作，并具有高度可配置的电源管理，以最大限度地提高效率。ALS31300的可用电源模式和典型电源电流如表1所示。
表1:ALS31300电源模式
| 操作模式 | 模式描述 | Suppy Current. （典型的） |
| 主动模式 | 设备不断 更新磁和 温度数据。供应 电流是恒定的。 |
我CC（活跃)≈3.4 mA |
| 睡眠模式 | 该设备位于近 断电状态。不 磁或温度 数据更新。供应 电流是恒定的。 |
我CC(睡眠)≈14 nA |
| 低功率的责任 循环模式 (LPDCM) |
设备在两者之间切换 完全活跃和完全不活跃 状态。设备定期 醒来刷新磁性 和温度数据。 |
我cc（活跃）≈3.4马 我CC（非活动）≈12μA. |
ALS31300的操作模式由睡眠场中的值确定：地址0x27，位1：0。可以随时访问这些比特，并且在表2中描述。
表2：睡眠寄存器
| 地址 | 比特 | 价值 | 操作模式 |
| 0 x27 | 1：0 | 0. | 主动模式 |
| 1 | 睡眠模式 | ||
| 2 | 低功耗占空比模式 (LPDCM) |
睡眠模式
在睡眠模式中，ALS31300处于近近的断电状态，在其中它消耗最小电流量（14 NA，典型）。在此模式下，设备仍将响应I2C命令，但不会更新磁或温度数据。睡眠模式是有价值的应用，供电电压不能被禁用，但最低功亚博尊贵会员耗是必需的。退出休眠模式所需的时间相当于开机延迟时间(t圆荚体）。
低功耗循环模式（LPDCM）
在低功耗循环模式（LPDCM）中，ALS31300在主动和非活动状态之间切换，降低整体电流消耗。平均I.CC.对于ALS31300在低功耗占空比模式下，根据所使用的设置不同，范围可能在12 μA到2 mA(典型)之间。
图1中的图表显示了I的概要CC.因为ALS31300在低功耗占空比模式下切换active和inactive状态。
持续时间T.不活跃由场上决定低功耗模式数最大:地址0x27，比特6:4。ALS31300为t提供了8个离散时间框架不活跃．t的典型值不活跃如表3所示。典型的我CC.在t不活跃≈12μA。
表3：LPDCM非活动时间（TINACTVE）
| 地址 | 比特 | 价值 | T.不活跃(typ)(女士) |
| 0 x27 | 4 | 0. | 0．5 |
| 1 | 1 | ||
| 2 | 5. | ||
| 3. | 10 | ||
| 4. | 50 | ||
| 5. | One hundred. | ||
| 6. | 500. | ||
| 7. | 1000 |
t持续时间活跃的如图1所示，取决于两个设置：BW.选择以及活动频道的数量。
ALS31300上的磁感测通道通过写入“1”来独立启用频道x en，频道y en，和频道Z ZH.位，如表4所示。
表4：通道启用控制
| 地址 | 比特 | 价值 | 描述 |
| 0 x02 | 8. | 1 | 启用Z传感通道 |
| 7. | 1 | 启用Y感应通道 | |
| 6. | 1 | 启用X感应通道 |
BW Select控制应用于采样磁数据的滤波量。表5列出了BW Select的值和相应的更新速率(典型)。
表5:BW选择和更新速率
| BW. 选择 价值 |
1频道 更新率 |
2通道 更新率 |
3渠道 更新率 |
3 dB 带宽 |
|||
| μs. |
千赫 | μs. | 千赫 | μs. | 千赫 | 千赫 | |
| 0. | 160 | 6. | 330 | 3. | 495 | 2 | 3.5 |
| 1 | 80 | 13 | 170 | 6. | 255 | 4. | 7. |
| 2 | 40 | 25 | 90 | 11 | 135 | 7. | 14 |
| 3. | - | - | - | - | - | - | - |
| 4. | 64 | 16 | 138 | 7. | 207 | 5. | 10 |
| 5. | 32 | 31 | 74 | 14 | 111 | 9. | 20. |
| 6. | 16 | 63 | 42 | 24 | 63 | 16 | 40 |
| 7. | - | - | - | - | - | - | - |
表6列出了每个BW Select值的噪声性能结果。
表6：BW选择，过滤模式和导致噪声性能（输入）
| BW选择 价值 |
冷杉启用 | Z通道 噪音(G) |
X / Y频道 噪音(G) |
| 0. | 1 | 1.5 | 4. |
| 1 | 1 | 2 | 5. |
| 2 | 1 | 2.2 | 7. |
| 3. | - | - | - |
| 4. | 0. | 2 | 6. |
| 5. | 0. | 2.5 | 8. |
| 6. | 0. | 3.5 | 10 |
| 7. | - | - | - |
配置低功耗占空比模式
本节将作为基于一些顶级系统要求配置低功耗占空比模式(LPDCM)的指南。在为ALS31300配置低功耗操作时，用户应该考虑特定应用程序的目标。本节中的截图取自ALS31300演示软件快板的软件门户。
LPDCM示例
假设ALS31300用于从两个通道，x和y的新磁数据，大约每500μs具有完整分辨率的系统。
首先，在EEPROM选项卡下启用X和Y通道，禁用Z通道。带宽选择值被设置为代码' 0 '，以获得完整的测量分辨率。请参阅图2中的屏幕截图。注意:所有通道都是从Allegro工厂启用的。
接下来，设置值行分钟计数马克斯，控制t的持续时间不活跃．请回到表3,t的适当代码不活跃≈55μs是代码'0'。使用LPM Count Max Set，然后可以通过将睡眠字段设置为“2”的值来将设备放入LPDCM中。这些易失性设置显示在图3中的屏幕截图中。
结果我CC.概要文件显示在图4的范围图中。关键参数包括不活动时间(t不活跃)，有效时间(t活跃的），我cc（活跃）， 和我CC（非活动）突出显示。
注意，I2即使ALS31300返回到非活动状态，C命令仍然被处理。这是可能的，因为I2C时钟(SCLK)被处理在一个单独的领域
主要的系统时钟。
在图4中，通过使用带差分探头的示波器测量VCC上串联电阻上的电压，可以观察ICC(图5)。
估计我CC.消费
平均电流消耗可以根据图4的范围图和t的典型值来估计活跃的，T.不活跃， 一世cc（活跃）， 和我CC（非活动）．回想一下持续时间t活跃的
是BW Select的设置和活动频道的数量的组合。
表7总结了本示例中使用的每个参数的典型值。
表7：密钥LPDCM参数的典型值
| 参数名称 | 典型值 | 单位 |
| T.不活跃 | 500. | μs. |
| T.活跃的 | 390 | μs. |
| 我cc（活跃） | 3.4 | 嘛 |
| 我CC（非活动） | 12 | μA. |
有关时序的完整表与BW选择和活动通道的数量，请参阅附录A中的表8。
可以通过以下等式估计电流消耗，平均估计CC.在LPDCM中：
在ALS31300上使用中断特性的高级低功耗管理
ALS31300上的中断功能可以为需要长电池寿命的应用程序进一步节省系统级的功耗。亚博尊贵会员这种技术允许系统的微控制器进入低功耗状态并等待来自ALS31300的中断。
假设系统正在监视应用磁场的存在。例如，在大型外部磁场存在下，电力计可能变得不准确。假设该仪表对大于300高斯（30吨）的磁场敏感。最后，假设由于电源停电而在电池电量上，系统需要最大限度地减少系统。图6中概述了简化的框图。
为LPDCM初始化中断条件和CoverseDevice
ALS31300中断阈值可以对所有三个轴(X、Y和Z)独立配置。对于本例，每个轴的阈值将被设置为相当于300高斯的值。
在仪表的正常操作期间，ALS31300将以其全部有源模式使用，睡眠= 0，因为功耗不如关注。在此模式下，设备正在消耗其典型的icc（活跃）随时不断更新磁温数据。
假设电表检测到电网的电力损失并恢复到电池备份，但仍然需要监测篡改事件或大的外部磁场。由于这些事件很有趣但并不危险，我们可以选择将ALS31300放在它最有效的LPDCM中。
首先，将BW SELECT设置为最快状态，代码7。
接下来，配置ALS31300的最长t之一不活跃通过设置LPM Count Max为代码6。回到表3，我们可以看到代码6对应于一个t不活跃时间为500 Ms。
平均I.CC.使用等式1再次在此模式下估计消耗并用典型值代替符号。t的典型值不活跃使用3个通道和BW Select = 7可以在附录A的表8中找到。
．
系统的微控制器现在可能被置于一个更深的睡眠状态，在> 300高斯场存在的情况下，它将被来自ALS31300的有源低中断信号唤醒。
结果我CC.配置文件显示在图8中的范围图中.T的持续时间活跃的和t比起来那么小吗不活跃它就像示波器上的两条小缝。我2C事务
仍发生在LPDCM期间。
图9中的示波器图显示了ALS3100的中断引脚对外加磁场> 300高斯的响应。INT信号可以用作表微的唤醒事件，提醒系统处理篡改事件。
附录A
基于BW SELECT设置和活动通道数量的活动时间(tACTIVE)典型值的完整表如表8所示。
表8:典型活动时间(tACTIVE) vs.活动通道数量和BW选择值
| BW选择 | 积极的渠道 | 活动时间(t)活跃的）（μs） |
| 0. | 3. | 592 |
| 2 | 390 | |
| 1 | 218 | |
| 1 | 3. | 313. |
| 2 | 224 | |
| 1 | 135 | |
| 2 | 3. | 188 |
| 2 | 141 | |
| 1 | 114 | |
| 3. | - | - |
| - | - | |
| - | - | |
| 4. | 3. | 263 |
| 2 | 191 | |
| 1 | 119 | |
| 5. | 3. | 164 |
| 2 | 125 | |
| 1 | 84 | |
| 6. | 3. | 114 |
| 2 | 91 | |
| 1 | 69 | |
| 7. | - | - |
| - | - | |
| - | - |
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