使用ALS31300 3 d霍尔效应传感器IC和I2C输出的高级功率管理
使用ALS31300 3 d霍尔效应传感器IC和I2C输出的高级功率管理
作者:韦德接吻,
亚博棋牌游戏快板微系统公司有限责任公司
摘要
随着人机界面设备的普及，人们越来越需要低成本、低功耗和外形紧凑的强大的非接触式感测解决方案。小型DFN10封装中的快板ALS31300 3 d霍尔效应传感器IC非常适合触发器,按钮,旋转,操纵杆和2 d滑块操纵杆应用。高度可配置的电源管理选项，包括低功耗占空比模式、睡眠模式和操作唤醒，使ALS31300适用于电池供电的应用，如无人机、相机平衡架，以及控制台和移动游戏控制器。本应用说明探讨了快亚博棋牌游戏板微系统发售的,带I2C输出的ALS31300 3 d线性霍尔效应传感器上独特而先进的低功率模式。
简介
ALS31300是来自快亚博棋牌游戏板微系统的3 d线性霍尔效应传感器集成电路。感测三个轴的磁场的能力使ALS31300高度通用,可利用来自两个轴的磁力数据感测任何轴运动或旋转运动。本应用说明将向用户解释专门针对特定应用需求的应用例子和设备配置。
ALS31300传感器可以在2.65到3.5 V的供应电压下工作,功率管理可配置性高,可让效率最大化。ALS31300的可用功率模式和典型供电电流如表1所列。
表1:ALS31300功率模式
| 工作模式 | 模式描述 | 电源电流 （典型） |
| 活跃模式 | 设备持续更新磁性和温度数据。 供应电流恒定。 |
我CC(活跃)≈ 3.4马 |
| 休眠模式 | 设备处于接近断电的模式。 无 磁性或温度 数据更新。供应电流恒定。 |
我CC(睡眠) ≈14 nA |
| 低功率工作 周期模式 (LPDCM) |
设备在 完全活跃和不活跃 状态之间切换。设备定期唤醒，以更新磁性和温度数据。 |
我CC(活跃) ≈3.4马 我CC(不活跃) ≈12μ |
ALS31300的工作模式由休眠字段的值确定:地址0 x27位1:0。这些位可以随时访问，表 2 中亦有说明。
表 2：休眠寄存器
| 地址 | 位 | 值 | 工作模式 |
| 0 x27 | , 1:0 | 0 | 活跃模式 |
| 1 | 休眠模式 | ||
| 2 | 低功率工作周期模式 (LPDCM) |
休眠模式
在休眠模式中,ALS31300处于接近断电的状态,仅消耗极少量的电流(一般为14 nA)。在这个模式下,设备仍然会响应我2C命令,但不会更新磁力或温度数据。在不能禁用供电电压但需要少量电力消耗的情况下，休眠模式非常有用。退出休眠模式的时间相当于通电延迟时间(t圆荚体)。
低功率工作周期模式(LPDCM)
在低功率工作周期模式(LPDCM)下,ALS31300在活跃和不活跃状态间切换,减少整体电流消耗。ALS31300在低功率工作循环模式中的平均CC取决于所使用的设置,可能在12μ2到马(典型)之间。
图1中的图解显示了在低功率工作周期模式下,ALS31300在活跃和不活跃状态间切换时的我CC简况。
时长t不活跃的由字段低功率模式最大次数决定:地址0 x27位6:4。ALS31300为t不活跃的提供八个离散的时间帧。t不活跃的的典型值在表 3 中列出。t不活跃的我期间的典型CC≈12 μa。
表3:LPDCM不活跃时间(tINACTVE）
| 地址 | 位 | 值 | t不活跃的(typ)(女士) |
| 0 x27 | 4 | 0 | 0．5 |
| 1 | 1 | ||
| 2 | 5 | ||
| 3. | 10 | ||
| 4 | 50 | ||
| 5 | One hundred. | ||
| 6 | 500 | ||
| 7 | 1000 |
图1中显示的t活跃的时间长度取决于两个设定：BW选择和活跃信道的数量。
ALS31300的磁性感测信道通过写入到“1”信道x en,信道y en和信道z在位而独立启用，如表 4 中所列。
表 4：信道启用控件
| 地址 | 位 | 值 | 描述 |
| 0 x02 | 8 | 1 | 启用Z传感信道 |
| 7 | 1 | 启用Y传感信道 | |
| 6 | 1 | 启用X传感信道 |
BW选择控制应用于样本磁性数据的筛选量。BW选择和对应更新比率（典型）的值在表 5 中列出。
表5:BW选择和更新比率
| BW 选择 值 |
1 信道 更新率 |
2 信道 更新率 |
3 信道 更新率 |
3 dB 带宽 |
|||
| μs |
千赫 | μs | 千赫 | μs | 千赫 | 千赫 | |
| 0 | 160 | 6 | 330 | 3. | 495 | 2 | 3．5 |
| 1 | 80 | 13 | 170 | 6 | 255 | 4 | 7 |
| 2 | 40 | 25 | 90 | 11 | 135 | 7 | 14 |
| 3. | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - |
| 4 | 64 | 16 | 138 | 7 | 207 | 5 | 10 |
| 5 | 32 | 31 | 74 | 14 | 111 | 9 | 20. |
| 6 | 16 | 63 | 42 | 24 | 63 | 16 | 40 |
| 7 | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - |
每个BW选择值得出的噪音表现在表6中列出。
表6:BW选择、筛选模式和得出的噪音表现(与输入端有关)
| BW选择值 |
冷杉已启用 | Z信道 噪音(G) |
X / Y信道 噪音(G) |
| 0 | 1 | 1．5 | 4 |
| 1 | 1 | 2 | 5 |
| 2 | 1 | 2．2 | 7 |
| 3. | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - |
| 4 | 0 | 2 | 6 |
| 5 | 0 | 2.5 | 8 |
| 6 | 0 | 3．5 | 10 |
| 7 | - - - - - - | - - - - - - | - - - - - - |
配置低功率工作周期模式
本章节将说明如何根据若干顶级系统要求配置低功率工作周期模式(LPDCM)。在为ALS31300配置低功率运转时,用户应考虑具体应用的目标。本章节中的截屏来自快板软件门户上提供的ALS31300演示软件。
LPDCM例子
假设ALS31300用在一个大约每500μs就需要X和Y两个信道的新全分辨率磁性数据的系统中。
首先,在eepm选项卡下启用X和Y磁信道,禁用Z信道。带宽选择值设置为代码“0”,以实现满量程分辨率。请参阅图 2 中的截屏。注:出厂时,快板会启用所有信道。
接下来，设置行分钟计数马克斯的值,这个值控制t不活跃的的时间长度。重新参考表3,t不活跃的≈500μs的对应代码是代码“0”。设置行分钟数最大值后,将休眠字段设为“2”即可使设备进入LPDCM。这些可变设定在图 3 的截屏中显示。
得出的我CC概况文件在图 4 的范围图中显示。不活跃时间(t不活跃的),活跃时间(t活跃的),我CC(主动)和我CC(不活跃)等主要参数均已突出显示。
请注意,即使ALS31300返回不活跃状态,我2C命令也仍然会得到处理。这是因为我2C时钟(SCLK)在不同于主系统时钟的独立网域中处理。
在图4中,国际刑事法庭是使用示波器的不同探针(图5)在VCC串联电阻器上测量电压而观测的。
估算我CC消耗
平均电流消耗可以根据图4中的范围图和t活跃的t不活跃的,我CC(活跃)和我CC(不活跃)典型值估算。请记住,时间长度t活跃的
是BW选择设置和活跃信道的合并结果。
本例子中每个参数的典型值在表 7 中概括。
表7:主要LPDCM参数的典型值
| 参数名称 | 典型值 | 单位 |
| t不活跃的 | 500 | μs |
| t活跃的 | 390 | μs |
| 我CC(主动) | 3．4 | 马 |
| 我CC(不活跃) | 12 | μ一 |
如需有关定时和BW选择以及活跃信道数量的完整表格,请见附件一的表8所示。
电流消耗可根据以下方程估算,LPDCM下的平均CC：
使用ALS31300”中断”功能的高级低功耗管理
ALS31300的“中断”功能使需要较长电池寿命的应用进一步节省系统水平功率。这项技术使系统微控制器能够进入低功率状态,等待ALS31300的中断。
假设系统正在监控应用磁场的存在。例如，在存在大型外部磁场的情况下，电表可能会不准确。假设该电表对大于300高斯(30吨)的磁场敏感。最后，假设系统的最大电流需要在由于停电而使用电池时降低。图 6 中展示了一个简版方框图。
为LPDCM初始化中断条件和配置设备
ALS31300中断阈值可以对所有三个轴(X, Y和Z)单独配置。在这个例子中，每个轴的阈值都将被设为相当于 300 高斯的值。
在电表正常运行期间,ALS31300将以完全活跃模式运行,休眠= 0,因为功率消耗在这时候不成问题。在这种模式下,设备始终消耗典型的我CC(活跃)值并持续更新磁性和温度数据。
假设电表检测到电网功率丢失，转回到备用电池，但仍然需要监控篡改事件或大型外部磁场。由于这些事件具有一定意义但并不危险,所以我们可以选择使ALS31300进入最高效的LPDCM状态。
首先,将BW选择设为最快的状态,代码7。
接下来,将行分钟数最大值设为代码6日将ALS31300配置为最长的t不活跃的时间。再次参考表3,我们可以看的到,代码6对应500 ms的t不活跃的时间。
在这个模式下,平均CC消耗仍然使用方程 1 及将符号替换为典型值来计算。启用3个信道且BW选择= 7的t不活跃的典型值可以在附件表8中找到。
．
现在,系统微控制器可以进入更深层的休眠状态,在存在大于300高斯的磁场的情况下,ALS31300发出活跃的低”中“断信号,即可唤醒微控制器。
图8的范围图显示了所得出的我CC简况。t活跃的的持续时间相对于t不活跃的而言非常短，以至于在示波器上显示为两个较小的狭缝。我LPDCM期间仍然会发生2C事务
。
图9中的范围图显示了ALS3100响应大于300高斯磁场的“中”断管脚。INT设备可以被用作电表微控制器的唤醒事件,提醒系统处理篡改事件。
附件一个
基于BW选择设置和活跃信道数量的活跃时间(tACTIVE)典型值完整表格在表8中显示。
表8:典型活跃时间(tACTIVE)和活跃信道数量及BW选择值
| BW选择 | 活跃通道 | 活跃时间(t活跃的)(μs) |
| 0 | 3. | 592 |
| 2 | 390 | |
| 1 | 218 | |
| 1 | 3. | 313 |
| 2 | 224 | |
| 1 | 135 | |
| 2 | 3. | 188 |
| 2 | 141 | |
| 1 | 114 | |
| 3. | - - - - - - | - - - - - - |
| - - - - - - | - - - - - - | |
| - - - - - - | - - - - - - | |
| 4 | 3. | 263 |
| 2 | 191 | |
| 1 | 119 | |
| 5 | 3. | 164 |
| 2 | 125 | |
| 1 | 84 | |
| 6 | 3. | 114 |
| 2 | 91 | |
| 1 | 69 | |
| 7 | - - - - - - | - - - - - - |
| - - - - - - | - - - - - - | |
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