利用垂直厅技术改进速度和方向传感

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由Marvin Ng，All亚博棋牌游戏egro Microsystems，LLC

介绍

的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：

• 固有的90°相分离输出（正交）之间，使正交磁极 - 间距和空气隙独立
• 较小的封装尺寸，允许较小的PCB尺寸和更严格的总有效气隙（Teag）
• X-Z选项提供更小的尺寸感应TEAG
• 机械设计的灵活性，可以根据可用性和/或成本自由选择环形磁铁
• 通过SMT装置可以实现电势孔装置的潜在更换，作为面内感测量

这两种可选方案可以通过在Y轴和Z轴或X轴和Z轴上进行传感来实现系统设计的灵活性。这使得传感器IC，因此它被安装在PCB上，可以灵活地安装在不同的方向，相对于磁铁。

A1262是前一代设备的替代方案，如A1230和A3425，其1D(双平面霍尔)设计需要环磁极间距优化，并且只提供一个传感方向，而A1262不需要环形磁铁优化，可以在四个不同的方向配置(见感应配置部分)。此外，A1262提供了一个更小的(SOT23W)封装。2D A1262与双平面A1230、A3425的对比见表1。

表1:二维与一维(双平面)的比较

特征	设备
	A1262	A1230	A3425
霍尔元件间距	N / A.	1.0毫米	1.0毫米
固有输出正交	是的	没有	没有
传感配置	4	1	1
可用包装	Lh (sot23w)， k (sip)	L (soic)， k (sip)	L (soic)， k (sip)
BOP / BRP（最大值）	±40克	±30 G.	±30 G.
输出极性，B> BOP	低的	低的	低的

垂直和平面霍尔元素

IC设计和制造的进步允许创建对平行于IC平面的磁场敏感的垂直霍尔元素。它们在平面霍尔元素的相同原则下起作用，这些原则仅对垂直于IC平面的磁场敏感。该Z轴灵敏度不会被改变
传感器IC方向或旋转。这样，使用仅具有平面霍尔元件的表面安装装置，不可能使用面内传感。

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，或通过改变模具上的垂直霍尔传感元件的方向，传感器IC可以区分磁场方向以及多个空间尺寸的幅度和真正的感觉。在A1262中，X和Y轴是垂直霍尔传感轴，Z轴是平面霍尔传感轴（见图4）。

A1262有两种不同的传感配置，可以选择作为订购选项。不同的是垂直霍尔元素的方向。X-Z选项具有面向X轴的垂直霍尔元件，与面向Z轴的平面霍尔元件一起工作。Y- z选项旋转垂直的霍尔元素以使其在Y轴上敏感。这允许用户选择如何定位传感器IC相对于环形磁铁。这将在传感配置一节中进一步解释。

传感配置

A1262提供双通道传感与环形磁铁独立输出正交。它提供了两种不同的2D传感轴配置的选择，X-Z轴和Y-Z轴。垂直和平面霍尔元件一起用于产生正交双输出，类似于使用像A1230或A3425这样的双平面传感器ic(然而双平面型传感器仅在一种配置中敏感)。面向环形磁铁的平面霍尔元件感知磁极，而垂直霍尔元件感知磁极之间的过渡(如图12所示)。

In the X-Z configuration (Figure 5), the Hall elements are positioned to detect magnetic fields parallel to the face of the package, across/perpendicular to the non-leaded sides (X axis) and magnetic fields perpendicular to the face of the package (Z axis), as shown in Figure 2. The vertical Hall can be configured to sense the magnet poles (head-on).

由于传感器IC在边缘没有引线的情况下是敏感的，IC可以被定位到更接近目标(与Y-Z组合相比)，在要求IC与垂直元件正面定位到磁铁的应用中(见图7)。亚博尊贵会员

在Y-Z配置中(图6)，霍尔元件的位置用于检测穿过引线侧面平行于封装表面的磁场(y轴)和垂直于封装表面的磁场(z轴)。垂直霍尔可以配置为感应磁极(正面)。传统的双通道器件，如A1230和A3425，在图6配置(A或B)中都无法感知环形磁铁。

密闭气隙能力

对于要求PCB垂直于环形磁铁的应用，可用的X-Z选项允许传感器与磁铁非常接近的气隙定位。亚博尊贵会员这是由于敏感边缘是没有引线的边。

图7说明了在没有引线的一侧进行传感的优势。在无引线侧的传感允许集成电路被放置在PCB的边缘，而不需要容纳设备引线和相关的PCB焊盘和痕迹。这导致了总有效气隙(TEAG)的显著减少。在Y-Z选项中，传感器必须放置在PCB板的更内侧。

表2：传感选项部件号

Y-Z选项	X-Z选项
A1262LLH-T.	A1262LLH-X-T

双输出

A1262是双输出传感器，具有用于垂直霍尔元件（X或Y）和平面厅（Z）上的输出的两个独立输出引脚（分别输出和输出）。这通过通道的时分复用来实现这一点。请参阅图8中的框图。每个通道大约每16μs（典型）进行采样以允许信道稳定，因此两个通道大约每32μs更新。见图9。

A1262采样率的相对较快的时分复用能够高磁输入频率，适用于大多数应用。亚博尊贵会员请与Allegro代表联系以了解有关对高频应用的适用性的更多信息。亚博尊贵会员

固有的正交

由于平面和垂直元件位于基本相同的位置，这种传感技术减轻了环形磁铁目标优化以实现正交(输出通道之间90°相位分离)的需要。

当环形磁极对间距为霍尔元件间距的4倍时，双平面传感器芯片只有两个通道正交。

上面的图10显示了针对双平面传感器IC优化的磁极间距尺寸的环形磁铁，导致输出信号的相位分离为90°，而下面的图11显示了磁极间距明显更大的环形磁铁。这种更大的极距并没有优化双平面传感器IC的霍尔元件间距，并导致输出信号相分离明显较小。由于二维传感器IC不受磁极间距的影响，输出信号保持正交(90°相位分离)。

下面的图12说明了一个2D传感器阵列如何实现与磁铁尺寸无关的正交传感。

1. 集成电路位于南极上方。在这个位置，垂直通量在Z轴上，只通过平面霍尔元，而在X轴上没有垂直通量。因此，各自的输出通道将输出与垂直磁通成比例的电压。Z通道将输出一个正电压，而X通道将为零伏。
2. IC位于南北杆的过渡。现在Z通道输出为零，X通道输出将是正电压。
3. IC位于北极，导致Z通道输出为负，而X通道恢复为零。
4. 集成电路位于从北极到南极的过渡地带。Z通道的输出现在又是零，而X通道的输出是负的。

相分离

与A1262的相分离是固有的90°，无论磁极杆间距如何。然而，机械放置可以影响相分离。

如图13所示，当传感器IC没有对准旋转轴(切向偏移)时，相位分离会从90°偏移几度。相分离中位移的幅度取决于机械偏移量。在这个例子中，由于相对较大的偏移量和较小直径的环形磁铁，效应被夸大了。

摘要和结论

A1262集成了新的垂直霍尔传感技术，为旋转环形磁铁和电机应用提供了理想的解决方案。亚博尊贵会员与现有的双通道霍尔锁存ic相比，使用A1262进行设计要容易得多，限制更少，整体系统配置和机械封装的选择更多。二维双通道磁传感器IC提供了前所未有的灵活性，减轻了优化环形磁铁目标输出正交的需要，并通过两种不同的垂直传感轴的选择，为IC和PCB安装提供了各种选择。

• 设计师可以选择四种不同的传感方向，也可以选择表面安装(LH)或通孔封装(K)。
• 无论环形磁铁的设计如何，2D传感提供固有的输出信号正交，提供了从其他应用中使用现有环形磁铁或选择现成的环形磁铁的选择。亚博尊贵会员
• X-Z选项提供了改进的TEAG，而不是传统的双通道设备，包括那些在SOT包提供的设备。
• 与使用通孔(SIP)封装传感器的传统实现相比，使用表面贴装设备进行平面内检测的能力支持了更小、更轻的系统设计，装配步骤更少。

有关的其他资料Allegro A1262 2D霍尔效应传感器IC，请参阅A1262数据表其他的应用笔记在Allegro设计中心。