利用垂直霍尔技术提高速度和方向检测
利用垂直霍尔技术提高速度和方向检测
作者:Marvin Ng, 亚博棋牌游戏Allegro MicroSystems, LLC
介绍
这A12622D双通道霍尔效应传感器IC在5针SOT23W表面安装封装中提供，以及4针SIP通孔封装。它具有传统平面的操作 - 以及垂直磁场方向。中心位于平面的平面和垂直霍尔元素的双重操作导致：
方向（仅X-Z或Y-Z轴，具体取决于
零件号码选择)
- 输出之间固有的90°相位分离(正交)，使正交磁极间距和气隙独立
- 更小的封装尺寸，允许更小的PCB尺寸和更紧密的总有效气隙(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
- 一种潜在的通孔器件的替代，如平面内传感可以用SMT器件实现
两种可用选项允许通过在Y和Z轴或X和Z轴中感测系统设计灵活性。这允许传感器IC，因此允许安装在其上的PCB，相对于磁体以不同方向安装的柔韧性。
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1：2D与1D（双平面）的比较| 特征 | 设备 | ||
| A1262 | A1230 | A3425 | |
| 霍尔元素间距 |
N/A |
1.0毫米 |
1.0毫米 |
| 固有的输出正交 |
是的 |
不 | 不 |
| 传感配置 |
4. |
1 | 1 |
| 可用的包 |
LH（SOT23W），K（SIP） |
L（SOIC），K（SIP） |
L（SOIC），K（SIP） |
| 防喷器/ BRP(最大) |
±40 g |
±30克 |
±30克 |
| 输出极性，B > BOP |
低 |
低 | 低 |
垂直和平面大厅元素
集成电路设计和制造技术的发展创造的垂直磁场平行于平面的大厅元素敏感函数的IC。同样的原则下平面大厅元素,仅是敏感的磁场垂直于这个平面集成电路。这z轴敏感性是不改变的
传感器IC方向或旋转。因此，平面内传感是不可能使用只有一个平面霍尔元件的表面贴装装置的。
平面霍尔元件跨越模具的长度和宽度(平面内)，如图2所示。垂直霍尔元件沿晶片深度自下而上构造如图3所示。
通过旋转IC，或通过改变模具上垂直霍尔传感元件的方向，传感器IC可以辨别磁场方向和振幅，并在多个空间维度上真正感知。在A1262中，X轴和Y轴为垂直霍尔传感轴，Z轴为平面霍尔传感轴(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）。
在X-Z配置(图5)中，霍尔元件的位置用于检测平行于封装表面、穿过/垂直于无铅侧(X轴)和垂直于封装表面(Z轴)的磁场，如图2所示。垂直霍尔可以配置为感应磁极(正面)。
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).
与Z平面霍尔元素一起。
Z轴平面展厅（以红色显示）可以使用头部（a）。
X轴垂直展厅（以绿色显示）可以采用头部（B）。
在Y-Z配置（图6）中，霍尔元件被定位成检测平行于封装的面的磁场，横跨侧面（y轴）和垂直于封装（z轴）的面部的磁场。垂直霍尔可以配置为感应磁极(正面)。像A1230和A3425这样的传统双通道器件不能在图6配置中的任一个配置（A或B）中感测环磁体。
与Z平面霍尔元素一起。
Z轴平面展厅（以红色显示）可以使用头部（a）。
y轴垂直展厅（以蓝色显示）可以采用头部（b）。
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示出了在没有引线的侧面感测的优点。在无铅侧面上感测允许IC放置在PCB的边缘，而无需容纳装置引线和相关联的PCB焊盘和迹线。这导致总有效气隙（TEAG）的显着降低。在Y-Z选项上，传感器必须在PCB上进一步放置。
vs. y-z（b）配置
表2:传感选项零件编号
| - z选项 | x z选项 |
| A1262LLH-T | A1262LLH-X-T |
双重输出
A1262是一个双输出传感器，在两个独立的输出引脚(OUTPUTA和OUTPUTB)上分别输出垂直霍尔元件(X或Y)和平面霍尔元件(Z)。这是通过信道的时分多路复用实现的。参见图8中的框图。每个通道大约每16 μs采样一次(典型)，以允许通道沉淀，因此两个通道大约每32 μs更新一次。参见图9。
相对快速的时分复用A1262采样率能够高的磁输入频率，适合大多数应用。亚博尊贵会员请与您的Allegro代表联系，以获得更多关于适合高频应用的信息。亚博尊贵会员
相应的输出在信道建立时间后更新。
固有的交
对于基本上存在的平面和垂直元件，该传感技术减轻了环形磁体目标优化的需要，以实现正交（输出通道之间的90°分离）。
当环形磁极杆间距为霍尔元件间距的4倍时，双平面传感器IC仅在正交中具有两个通道。
图10如上图所示的环形磁体，其具有针对双平面传感器IC优化的磁极桨距尺寸，导致输出信号中的90°相分离，而下面的图11示出了具有显着较大磁极间距的环形磁体。对于双平面传感器IC的霍尔元素间距，不优化该较大的杆间距，并导致显着较小的输出信号相分离。由于2D传感器IC不受磁极桨距的影响，因此输出信号保持正交（90°相分离）。
下面的图12说明了2D传感器阵列如何实现独立于磁体尺寸的正交感测。
磁通量密度)与环磁体位置
- IC位于南极。在该位置，垂直通量在Z轴上，并且仅通过平面霍尔元件，而X轴上没有垂直通量。因此，各个输出通道将输出与垂直通量成比例的电压。Z通道将输出正电压，而X通道将处于零伏。
- 集成电路位于从南北极到北极的过渡地带。现在Z通道的输出是零X通道的输出是正电压。
- IC定位在一个北极，导致Z通道输出为负，而X通道返回零。
- IC位于南北杆的过渡。z通道输出现在再次为零，而X通道输出是否定的。
相分离
与A1262相分离本质上是90°，不管磁极间距。然而，机械放置会影响相分离。
如图13所示，当传感器IC与旋转轴（切线偏移）对齐时，相分离可以从90°移位几度。相分离的偏移的幅度取决于机械偏移量。在该示例中，由于相对较大的偏移和小直径环磁体，效果被夸大。
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。
- 2D检测提供了固有的输出信号正交，无论环形磁体设计如何，提供选项要使用来自其他应用的现有环形磁铁或选择离子磁铁。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。
有关其他信息Allegro A1262 2D Hall效应传感器IC，请参阅A1262数据表和其他可用的应用笔记快速的设计中心。