全面認(rèn)知·霍爾傳感器

磁傳感器中，利用霍爾效應(yīng)制成的傳感器被稱為霍爾傳感器?；魻杺鞲衅鞣譃?，把利用霍爾效應(yīng)獲得的霍爾電勢（VH），直接作為輸出的霍爾元件，和把霍爾元件輸出通過后段IC處理后輸出高低電平數(shù)字信號的霍爾IC，還有把霍爾元件輸出通過運放后成線性輸出的線性霍爾IC。

什么是·霍爾元件

霍爾元件是利用霍爾效應(yīng)制作而成的元件，英文拼寫為Hall。Hall的由來是源于發(fā)現(xiàn)霍爾效應(yīng)的霍爾博士的名字。 霍爾效應(yīng)是指，當(dāng)在電流的流動方向施加一個垂直于電流的磁場時，垂直于電流和磁感線的方向會產(chǎn)生一個電勢差的現(xiàn)象。

當(dāng)電流通過半導(dǎo)體薄膜時，根據(jù)霍爾效應(yīng)，會產(chǎn)生與磁通量密度和其方向相對應(yīng)的電壓。 這種基于霍爾效應(yīng)制作而成的，檢測磁場的元件叫做霍爾元件。(N型半導(dǎo)體霍爾元件的原理圖如圖2所示)

圖2霍爾元件的原理圖 (N型半導(dǎo)體)

即使是磁通量沒有變化的靜態(tài)磁場，霍爾元件也可以檢測出其有無，所以霍爾元件被應(yīng)用于多種用途，例如與磁鐵配套使用的非接觸式開關(guān)，角度傳感器，電流傳感器等。采用霍爾元件的地磁傳感器被廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)等領(lǐng)域。

霍爾元件

特性

作為基本型傳感器，根據(jù)其后段電路設(shè)計的不同即可應(yīng)用于數(shù)字型也可用于模擬型。它可獲得的輸出幾十至幾百mV的電壓信號。

霍爾元件

突出特征

輸出電壓與垂直施加到傳感器的磁場的大小成比例，并根據(jù)磁場的方向輸出正電壓和負(fù)電壓。沒有垂直磁場施加時，其輸出電壓為0 V (*1)。

（*1 實際上即使無磁場施加時，也存在有偏置電壓。）

圖1 霍爾元件的輸出特性

霍爾元件

使用方法

輸入端為控制電壓（控制電流）和GND的2個引腳，輸出端為差分輸出的2個引腳，共計4個引腳。只要低于最大額定值，定電壓驅(qū)動和定電流驅(qū)動都可以工作。

工作電路圖（參考圖例）

霍爾元件

應(yīng)用

被用于DCBL電機(jī)，智能手機(jī)，數(shù)碼相機(jī)的鏡頭驅(qū)動里。

什么是·霍爾IC

霍爾IC由霍爾元件和信號處理IC組成，通過信號處理IC將霍爾元件的輸出電壓進(jìn)行比較，轉(zhuǎn)換成高/低電平數(shù)字信號后輸出（如圖）。因此霍爾IC無法像霍爾元件一樣輸出“施加的磁場大小”等詳細(xì)信息，卻能夠很快捷地得到“是否存在磁鐵”等數(shù)字信號輸出。

霍爾IC的輸出電壓范圍是由輸出的上拉電壓確定的，因此在上拉電源電壓時，將霍爾IC的電源電壓與后端微控制器的輸入電壓范圍相匹配，能夠讓微控制器更好的接收信號。

霍爾IC

特征

霍爾元件的輸出與設(shè)定的閾值進(jìn)行比較，并輸出高低電平信號。因為輸出電壓范圍由電源決定，因此輸出信號很容易被后段控制器處理?？煞譃闄z測磁場強(qiáng)度的開關(guān)類型和檢測磁場極性的鎖存器類型。

霍爾IC

輸出特性

輸出電壓根據(jù)垂直施加到霍爾傳感器的磁場大小分為高電平和低電平的2種輸出。另外，有S極檢測，N極檢測和雙極檢測類型。

當(dāng)磁場大小超過Bop時，輸出變?yōu)榈?，?dāng)它低于Brp時，輸出則變?yōu)楦?。對于Brp和Bop，

Brp＜Bop（因為具有滯后）的關(guān)系成立。

S極檢測型霍爾IC的輸出特性

霍爾IC

使用方法

有2個輸入端子VCC，GND 和1個輸出引腳。將霍爾元件與圖4所示的IC相結(jié)合，并在其在定電壓驅(qū)動方式下使用。

霍爾IC

應(yīng)用

開關(guān)類型霍爾IC被用于家電的開關(guān)，鎖存器類型霍爾IC被用于DCBL電機(jī)，旋轉(zhuǎn)磁場檢測等。

什么是·線性霍爾IC

線性霍爾IC

特征

霍爾元件的輸出電壓經(jīng)過放大器放大，并完成線性輸出。（*2）因為輸出電壓范圍由電源指定，因此輸出信號很容易被后段控制器處理。

（*2 此時的輸出為軌對軌輸出。）

線性霍爾IC

輸出特性

輸出電壓與垂直施加到霍爾傳感器的磁場的大小成比例。當(dāng)無磁場施加時，輸出電壓設(shè)置為VCC / 2（*3），并根據(jù)磁場方向輸出0 V至VCC的電壓。

（*3 實際上即使無磁場施加時，也存在有偏置電）

線性霍爾IC的輸出特性

線性霍爾IC

使用方法

有2個輸入端子VCC，GND 和1個輸出引腳。將霍爾元件與圖6所示的IC相結(jié)合，并使其在定電壓驅(qū)動方式下使用。

工作電路圖（參考圖例）

線性霍爾IC

應(yīng)用

被用于液位計，電流傳感器，角度檢測。

深圳市鈞敏科技有限公司

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