万能开关霍尔效应IC基础知识

介绍

提供数字输出的霍尔效应IC器件一般有四类:单极开关、双极开关、全极开关和锁存器。本应用附注描述了全极性开关。类似的申请须知双极交换机，单极开关，和闩锁提供在Allegro™网站上。

OmniPolar Hall效应传感器IC，通常被称为“OmniPolar开关”，是一种数字输出霍尔效应锁定开关，其与强正或强负磁场一起操作。这简化了应用程序组件，因为操作磁铁可以用杆朝向全峰器件安装。呈现足够强度（磁通密度）的单个磁铁将导致装置切换到其上的状态。在接通后，OmniPolar IC将保持接通，直到磁场被移除，并且IC恢复到其关闭状态。它锁存了改变的状态并保持关闭状态，直到再次呈现足够强度的磁场。

用于检测车辆变速杆位置的应用程序如图1所示。变速杆上有一块磁铁(紫色圆柱)。微型黑盒子系列是一组全极性开关器件。当车辆操作员移动杠杆时，磁铁就会移动过各个霍尔装置。靠近磁铁的设备受到磁场的影响并被打开，但更多的远程设备不受影响并保持关闭状态。磁铁的南极或北极都可以朝向霍尔器件，霍尔器件封装的品牌面朝向磁铁。

图1所示。一种利用全极性开关传感器集成电路的应用。当磁铁(紫色圆柱)在换挡过程中经过它们时，超小型霍尔ic开关。

磁性开关点术语

以下是用于定义过渡点的术语，或者道岔，霍尔开关操作：

图2，霍尔效应

图2.霍尔效应是指当施加电流受垂直磁场影响时所存在的可测量电压。

B- 用于磁通密度的符号，用于确定HALL器件开关点的磁场的属性。在高斯（g）或tesla（t）中测量。转换为1g = 0.1 mt。

B可以具有北极或南极极性，因此请记住代数惯例是有用的，由此B被指示为北极磁场的负值，以及作为南极性磁场的正值。本公约允许北方和南极度值的算术比较，其中该字段的相对强度由B的绝对值表示，并且标志表示该字段的极性。例如，-100g（北）字段和100克（南）字段具有等效强度，但极性相反。以同样的方式，-100g字段比-50 g字段强。
B_op.-磁性操作点;霍尔器件打开时增强磁场的水平。器件输出的结果状态取决于单个器件的电子设计。
B_RP-磁释放点;霍尔器件关闭时减弱磁场的水平(或对某些霍尔器件来说，给定正B时增强负磁场的水平)_op.）。器件输出的结果状态取决于单个器件的电子设计。
B_HYS.- 磁开关点滞后。霍尔设备的传递函数在开关点之间的偏移设计，以在磁场中过滤出小的波动，该磁场可能是应用中的机械振动或电磁噪声。B_HYS.= | B_op.- B._RP|。

典型的操作

全极性传感器ic的开关点范围围绕中性场电平B = 0g对称，如图3所示。开关点的场强相等，但极性相反。例如，假定正(南)极性开关点为操作点B_OP（s）60克，释放点，b_rp（s），30克。然后，负（北）极性开关点是操作点，b_{OP (N)}-60 g，和释放点，b_RP（n），-30 G.锁存最新状态可防止设备在受弱区域时切换。

OmniPolar开关在任一极性的强磁场中打开，所产生的输出信号可以在逻辑高（直至全电源电压，V_CC）或逻辑低（在输出晶体管饱和电压，V_(坐)，通常< 200mv)，根据设计的器件IC输出级而定。全极性开关在中等磁场中断开，产生的输出信号与接通状态的极性相反。与其他类型的霍尔数字开关一样，当磁场强度在开关点滞回范围B时，这些器件不进行开关_HYS.．此外，锁存开关状态防止设备切换，而磁场相对较弱，则在释放点之间，B之间_RP（n）和B._rp（s）．在切换再次发生之前要交叉的0g点是不必要的。给定的切换事件可以接下来是相同或相反极性的切换事件。

图3.

图3。全极性开关输出特性。顶部面板显示在强磁场存在时切换到高逻辑，底部面板显示在强磁场存在时切换到低逻辑。

虽然该装置可以在任何级别的磁通密度上接通，但是对于图3的说明，距离左侧的开始，其中磁通（B，水平轴上）比北极性更负点，B._{OP (N)}．这里的设备接通，输出电压（V_出去，在垂直轴上）取决于器件设计：高（顶面板）或低（底板）。

在向右箭头之后，磁场变得更少。当场比b弱_RP（n），设备关闭。这使得输出电压变为相反状态（其高或低，根据器件设计）。

而磁场仍然弱于B_{OP (N)}和B._OP（s）(在B = 0g附近，图3的中心)，器件保持关闭状态，锁存输出状态保持不变。即使B比B强一点，这也是正确的_RP（n）或B._rp（s），在开关滞后的内置区域内，B_HYS.．

在下一个强磁场中，如果它是正的，沿箭头向右，磁场的正电荷变大。当磁场强于B_OP（s），设备亮起。这使得输出电压变为相反状态（其高或低，根据器件设计）。如果相反，接下来的强磁场是负的，则在朝向左侧箭头后，磁场变得更加负。当磁场强于B_{OP (N)}，设备亮起。这导致输出电压返回到原始状态。

拉动电阻

上拉电阻必须在正电源和输出引脚之间连接(见图4)。上拉电阻的常用值为1到10 kΩ。最小上拉电阻是传感器IC最大输出电流(吸收电流)和实际供电电压的函数。20ma是典型的最大输出电流，在这种情况下，最小的上拉电流是V_CC/ 0.020 A.如果电流消耗是一个问题的情况下，上升电阻可能大约50至100kΩ。小心：具有大的上拉值，可以邀请外部泄漏电流接地，即使当器件磁性关闭时，也足以降低输出电压。这不是设备问题，而是相当是在上拉电阻器和传感器IC输出引脚之间的导体中发生的泄漏。采取至极端，这可以缩小传感器IC输出电压，足以抑制适当的外部逻辑功能。

图4.

图4。典型的程序图。

使用旁路电容器

有关旁路电容的布局，请参阅图4。一般来说：

对于没有斩波稳定的设计 - 建议将0.01μF电容放在输出和接地引脚之间以及供电和接地销之间。
对于具有斩波稳定的设计 - 电源和接地引脚之间必须放置0.1μF电容，并且在输出和接地引脚之间建议使用0.01μF电容。

开机状态

只有当磁场强度超过其中任何一种B时，全极设备才能在有效状态下通电_op.或B._RP当通电时。如果磁场强度在磁滞带内，即在B之间_op.和B._RP，该设备最初可以假设开启或关闭状态，然后在第一次偏移之外的正确状态以超出SwitchPoint来实现。设备可以设计为带电源启动逻辑，直到达到SwitchPoint之前将设备设置为OFF。

上电时间

上电时间取决于设备设计的一定程度。数字输出传感器IC，如锁存装置，在下面的时间内达到初始电源的稳定性。

设备类型	上电时间
非切碎的设计	<4μs.
斩波稳定	<25μs.

基本上，这意味着在提供电源之后经过的经过时间之前，器件输出可能不是正确的状态，但是在经过此时间之后，设备输出被保证为正确的状态。

功耗

总功率耗散是两个因素的总和：

传感器IC消耗的功率，排除在输出中消耗的功率。这个值是V_CC乘以供电电流。V_CC是设备供电电压，供电电流在数据表上指定。例如，给定V_CC= 12 V和电源电流= 9 mA。功率耗散= 12×0.009或108 MW。
输出晶体管所消耗的功率。这个值是V_{（开）（坐）}输出电流（由上拉电阻设置）。如果V._{（开）（坐）}是0.4 V(最坏情况)和输出电流是20ma(通常最坏情况)，功率耗散是0.4 × 0.02 = 8mw。正如你所看到的，因为饱和电压很低，功率耗散在输出不是一个大问题。

该示例的总功耗为108 + 8 = 116 MW。将此号码占用在问题的数据表中的额额可图中，并检查是否必须减少最大允许操作温度。

常见问题

问：我如何定位磁铁？

答：磁极磁极朝向器件的品牌面向定向。品牌面部是您找到设备的标识标记的位置，例如部分部件号或日期代码。

问：我可以用磁铁向侧面接近设备吗？

答：是的，然而牢记这一点：如果磁铁的极仍然在相同方向上保持导向，则通过装置的磁通场的取向从前侧方法保持不变（例如，如果南极是南极在前侧方法中更靠近设备，然后北极将在后侧接近靠近设备）。然后，北极将产生相对于霍尔元素的正面场，而南极会产生负场。

问：是否有权衡将设备接近侧面？

是的。当从包装正面接近时，一个“清洁器”信号是可用的，因为霍尔元件位于更靠近包装正面(包装贴有商标的面)而不是背面。例如，对于“UA”封装，带有霍尔元件的芯片在封装的贴有商标的表面内0.50毫米，因此从背面到背面大约1.02毫米。(从品牌面到霍尔元素的距离被称为“活跃区域深度”。)

问:一个非常大的场能伤害霍尔效应装置吗?

答：不，非常大的领域不会损坏Allegro霍尔效应装置，也不会这样的场地添加额外的滞后（除了设计的滞后）。

问：为什么我想要一个斩波器稳定的设备？

答：斩波稳定的传感器IC允许比非切碎的设计更加紧密控制的开关点更大的灵敏度。这也可能允许更高的操作温度。大多数新设备设计利用切碎的霍尔元素。

建议的设备

标准Allegro闩在公司网站上的选择指南中列出霍尔效应锁存双极开关．

低功耗锁存器列于微功率开关/闩锁．

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