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  • LN4913 霍尔开关

    2012-10-27 15:53:31
    霍尔开关霍尔开关霍尔开关霍尔开关霍尔开关霍尔开关
  • 霍尔开关又分:单极性霍尔开关、双极性锁存型霍尔开关、无极性霍尔开关(或全极性霍尔开关),都是靠磁场触发霍尔开关工作,给出开关信号,是一种磁敏开关元件。本文简单介绍全极性霍尔开关
  • 霍尔开关(霍尔传感器)

    万次阅读 2019-05-12 11:47:17
    霍尔开关,属于霍尔传感器的一种,在电子电路系统中应用是比较广泛的。本文我们主要讲霍尔开关的工作原理。 一、什么是霍尔开关 1、理论依据 在将霍尔开关的工作原理前,我们先思考一下,霍尔传感器与我们学过的...

    霍尔开关,属于霍尔传感器的一种,在电子电路系统中应用是比较广泛的。本文我们主要讲霍尔开关的工作原理。

    一、什么是霍尔开关

    1、理论依据

    在将霍尔开关的工作原理前,我们先思考一下,霍尔传感器与我们学过的霍尔效应有什么关系?

    霍尔传感器的物理原理是霍尔效应,是霍尔效应的一种应用。我们来看看霍尔效应:

    当一块通有电流的金属或半导体薄片垂直地放在磁场中时,薄片的两端就会产生电位差,这种现象就称为霍尔效应。两端具有的电位差值称为霍尔电势U,

    其表达式为   U=K·I·B/d 

      其中K为霍尔系数,I为薄片中通过的电流,B为外加磁场(洛伦慈力Lorrentz)的磁感应强度,d是薄片的厚度。 

      由此可见,霍尔效应的灵敏度高低与外加磁场的磁感应强度成正比的关系。

     

    2、霍尔开关工作原理

    霍尔开关就属于有源磁电转换器件,它是在霍尔效应原理的基础上,利用集成封装和组装工艺制作而成,它可方便的把磁输入信号(磁感应信号)转换成实际应用中的电信号。

    霍尔开关的输入端是以磁感应强度B来表征的,当B值达到一定的程度时,霍尔开关内部的触发器翻转,霍尔开关的输出电平状态也随之翻转。输出端一般采用晶体管输出。

    所以霍尔开关的效果与我们日常生活接触的开关效果是一致的。

     

    3、理解

    使用类比法理解霍尔开关的效果:

    1)将霍尔开关类比成一个普通的电器按键开关。

    2)当无磁场时(或磁感应强度小于一定值),霍尔开关是关闭状态(假定磁感应强度小于一定值,霍尔开关是对应关闭状态),类似手动把电器的开关关闭,电器不工作。

    当有磁场时(或磁感应强度大于一定值),霍尔开关是导通状态(假定磁感应强度大于一定值,霍尔开关是对应导通状态),类似手动把电器的开关打开,电器正常工作。

     

    二、霍尔开关有什么用

    应用:霍尔开关可应用于电子电路系统中作为接近开关、压力开关等。

     

     

     

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    霍尔开关在物联网方面设计使用越来越多,尤其在一些智能表计领域,常用于复位激活功能。霍尔开关是一种有源磁电转换器件,它是在霍尔效应原理的基础上把磁输入信号转换为电信号。可以把它理解为“磁性开关”。霍尔开关这种非接触式触发对产品一体性具有很大的优势。

    内部框图

    霍尔开关IC内部集成了霍尔电压发生器,放大器,施密特触发电路,晶体管输出电路,其数字输出干净平稳,不会发生开关跳跃及抖动(机械开关的固有问题)。
    在这里插入图片描述

    分类

    最常见的按照感应方式分类可以分为如下三类:

    1. 单极性霍尔开关

    感应方式:磁场的一个磁极靠近它,输出低电平信号,磁场磁极离开它输出高电平信号,但要注意的是,单极性霍尔开关它会指定某磁极(N极/S极)感应才有效。

    在这里插入图片描述

    1. 双极性霍尔开关

    感应方式:磁场有N/S两个磁极,两个磁极分别控制双极性霍尔开关的开和关(高低电平),它一般具有锁定的作用,也就是说当磁极离开后,霍尔输出信号不发生改变,直到另一个磁极感应。

    在这里插入图片描述

    1. 全极性霍尔开关

    感应方式:全极性霍尔开关的感应方式与单极性霍尔开关的感应方式相似,区别在于单极性霍尔开关会指定磁极,全极性霍尔开关不会指定磁极,任何磁极靠近输出低电平信号,离开输出高电平信号。

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    参数

    • 磁通量密度

    磁通量密度主要指磁场强度用B来表示,单位是高斯(Gauss)或特斯拉(tesla)(1G=0.1mT)。

    • BopB_{op}

    当磁通量密度增大到一定值时,霍尔开关开始动作输出低电平的工作点,该点对应的磁通量密度称为工作点-BopB_{op}。当继续提高磁场强度时不会影响开关状态会一直保持打开。下图中当磁通量密度达到240G时,霍尔开关输出低电平。

    在这里插入图片描述

    • BrpB_{rp}

    由于磁滞作用的影响,如果关掉上图中的和霍尔开关需要使磁通量密度低于240G工作点,如下图所示:存在90G磁滞,当磁通量密度减小到150G时,霍尔开关关断。此时磁通量密度的数值称为释放点-BrpB_{rp}

    在这里插入图片描述

    磁极移动方向

    霍尔效应器件的有效面积埋置于IC内部,该硅片与封装的一个特定面平行,该表面也称为标记面(每个IC的数据手册会显示距离标记面的有效深度)。为了使开关以最佳状态工作,必须保证磁通量线以垂直的方式横越有效面积,并且必须在横越时具有正确的极性。 如下图所示,黄色加号即位有效面积。

    在这里插入图片描述

    不同的霍尔开关IC会在不同位置放置(中心、侧面、多方向)霍尔效应器件,可以根据实际磁铁移动方向选择不同位置的霍尔开关。

    在这里插入图片描述

    有效总气隙

    有效总气隙(TEAG)是有效面积深度(AAD,标记面与器件边缘的距离)与气隙(AG,器件表面与磁铁之间的距离)

    在这里插入图片描述

    磁铁强度计算

    磁铁的强度与距离的计算参考如下:

    TI提供了一个在线计算工具:Hall Effect Switch Magnetic Field Calculator

    在这里插入图片描述

    霍尔开关的基本参数如上述介绍,在一些低功耗应用场合下,还需要关注IC本身的平均消耗电流以及采样频率参数。

    参考

    展开全文
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