传感器

何谓霍尔IC?

What's Hall effect IC?

  1. 何谓霍尔IC
  2. 霍尔元件的工作原理
  3. 霍尔IC的构成
  4. 霍尔IC的种类
  5. 检测方式(输出方式)
  6. 如何选择合适的霍尔效应IC

艾普凌科有限公司的磁传感器(霍尔IC)

何谓霍尔IC

利用半导体制作的磁性传感器品种繁多,其中极具代表性的产品为霍尔元件。霍尔元件是应用了被称为 "霍尔效应(Hall Effect)"的电流磁气效应的传感器。 由于霍尔元件从元件本身获得的电压非常小,因此一般情况下需要配置运算放大器等的放大电路。霍尔IC是将霍尔元件与运算放大器组为一体的产品,因此可削减外接部件数,易于进行电路设计。

由于霍尔IC可利用单体进行磁极判别,因此从一般用途到车载用途广泛的领域内被采用。 主要有旋转检测、位置检测、开/关检测、电流检测和方位检测等多方面的检测用途。 在一般用途方面,广泛应用于洗衣机、冰箱等日用家电以及手机。 在车载用途方面也使用了众多的霍尔IC。不仅可检测门、窗的开/关, 还可检测车身高度及车速、马达的转速等。

霍尔元件的工作原理

霍尔IC内置有霍尔元件。当电流流入此霍尔元件后,在与电流流向成直角方向的地方将磁场(磁石)靠近本IC,电流的主角带电粒子将受到洛伦兹力的影响,根据洛伦兹力,电流和磁场的朝向成直角时会产生电压(霍尔电压),(霍尔效应)。霍尔IC检测到此产生电压后,检测出磁场(磁石)的存在。所输出的电压与磁束密度成比例而逐渐増加。

根据佛来明的定律,此直角方向的电压(霍尔电压)因磁场朝向(N极或S极)的不同,电压的方向相应发生变化。 霍尔IC根据此电压的方向,不仅可检测到磁场的存在,而且还可以检测出磁场的朝向(N极或S极)。

图1 霍尔元件的工作原理
图1 霍尔元件的工作原理

霍尔IC的构成

霍尔IC将从霍尔元件输出的电压(霍尔电压)放大,通过在IC内部进行信号处理,根据磁束密度输出。

霍尔效应IC有两种类型。一种是用于电动机等的旋转检测的高速操作型。另一种是电池供电设备的低电流消耗型。
下面,表1和图2显示了低电流消耗型霍尔效应IC的内部配置。

表1 霍尔IC的构成
模块 说明
霍尔元件 检测到磁场(磁石)后输出电压(霍尔电压)。
斩波放大器 将从霍尔元件输出的电压(霍尔电压)放大。
休眠 / 唤醒电路 利用间歇控制方式控制电路的工作与否。
带滞后比较器
(比较电路)
控制输出,根据磁束密度输出"H"或"L"。
输出变频器
(或N沟道晶体管)

图2 霍尔IC的框图(S-5712系列、CMOS输出产品)
图2 霍尔IC的框图(S-5712系列、CMOS输出产品)

霍尔IC的种类

霍尔IC可根据用途选择检测方式(输出方式)。 在此说明一下霍尔IC的代表性种类。

霍尔巴的种类有两种,可获得与磁场强弱成比例的输出电压的线性输出型(模拟输出型、数字输出型)和可获得ON/OFF信号的切换型(数字输出型)。

霍尔IC的种类

  1. 线性输出型: 可获得与磁场强弱成比例的输出电压
  2. 切换型: 可获得ON/OFF信号

 

检测方式(输出方式)

霍尔IC是检测暗场的产品,磁场有N极和S极。在此说明检测N极或S极的任意一方的"单极检测"、不分N极和S极检测两极的"两极检测"、交变检测N极和S极的"交变检测"的3种检测方式。交变检测是一种不仅根据磁场强弱,而且还利用了霍尔巴的特性(N极、S极的判别能力)的检测方式。 请根据所利用的应用电路的种类,选择适当的检测方式。

单极检测

仅检测单极(N极或S极)的磁场,根据磁束密度进行ON/OFF工作,并输出"H"或"L"。

单极检测(检测S极时输出为"L"的产品)
单极检测(检测S极时输出为"L"的产品)

两极检测

检测两极(N极和S极的双方)的磁场,根据磁束密度进行ON/OFF工作,并输出"H"或"L"。

两极检测(检测S极或N极时输出为"L"的产品)
两极检测(检测S极或N极时输出为"L"的产品)

交变检测

交变检测两极(N极和S极的双方)的磁场,根据磁束密度和磁场特性进行ON/OFF工作,并输出"H"或"L"。

交变检测(检测S极时输出为" L" 的产品)
交变检测(检测S极时输出为" L" 的产品)

如何选择合适的霍尔效应IC

艾普凌科有限公司根据客户需求提供各种霍尔效应IC。您可以通过考虑以下订单来选择合适的霍尔效应IC。

用途 车载用 | 
普通用途(高速, 高耐压)普通用途(小型, 低消耗)
极性检测 单极检测 (S极) | 单极检测 (N极) | 两极检测 | 交变检测
工作环境 工作温度 | 工作电压
封装  SNT-4A | SOT-23-3 | SOT-23-3S
输出类型 输出方式 | 输出逻辑
斩波频率(消耗电流)/ 磁性灵敏度 *可在选择表上选择

霍尔效应IC选择表

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