全面認(rèn)知·霍爾IC

霍爾IC是一種能夠進(jìn)行高/低電平數(shù)字信號輸出的傳感器，便于后端驅(qū)動器和微控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，因此被廣泛應(yīng)用于各種白色家電和工業(yè)設(shè)備中。本頁將介紹霍爾IC的原理和分類。

霍爾IC的原理

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（圖1）。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。

圖1：工作電路（參考圖）

霍爾IC的分類

根據(jù)檢測磁極的不同，霍爾IC可分為開關(guān)式霍爾IC（單極檢測和雙極檢測）和鎖存型霍爾IC。根據(jù)內(nèi)部IC的驅(qū)動方式，又可分為連續(xù)驅(qū)動型霍爾IC和間歇驅(qū)動型霍爾IC。

霍爾IC

根據(jù)檢測磁極進(jìn)行分類

開關(guān)式霍爾IC

(1) 單極檢測

僅使用單極（S極或者N極）進(jìn)行工作的霍爾IC。當(dāng)S極工作時，施加N極磁場或者S極距離足夠遠(yuǎn)、無磁場時，輸出為高電平。

如圖（2a）所示，將磁鐵的S極靠近霍爾IC，當(dāng)施加在霍爾IC上的磁場超過圖（2b）中的Bop時，輸出變?yōu)榈碗娖健?/p>

在輸出為低電平的狀態(tài)下，將磁鐵遠(yuǎn)離霍爾IC，S極的外加磁場低于Brp時，輸出變?yōu)楦唠娖健?/p>

圖（2a） 單極（S極）檢測霍爾IC

和磁鐵的布置示例

圖（2b） 單極（S極）檢測霍爾IC

的工作示例

(2) 雙極檢測

使用雙極（S極和N極）進(jìn)行工作的霍爾IC。當(dāng)磁鐵距離足夠遠(yuǎn)、無磁場時，輸出為高電平。

如圖（3a）所示，將磁鐵的S極或者N極靠近霍爾IC，當(dāng)施加到霍爾IC上的磁場超過圖（3b）中的Bop時，輸出變?yōu)榈碗娖健?/p>

在輸出為低電平的狀態(tài)下，將磁鐵遠(yuǎn)離霍爾IC，外加磁場低于Brp時，輸出變?yōu)楦唠娖健?/p>

雙極檢測霍爾IC適用于磁鐵安裝方向不固定的場景。

圖（3a） 雙極檢測霍爾IC和磁鐵

的布置示例

圖（3b） 雙極檢測霍爾IC的工作示例

如圖（3c）所示，雙極檢測霍爾IC中，包含一種S極和N極輸出端子獨(dú)立運(yùn)行的雙輸出型霍爾IC。雙輸出型霍爾IC在磁鐵距離足夠遠(yuǎn)、無磁場時，S極輸出和N極輸出均為高電平。

當(dāng)磁鐵靠近時，任一磁極端超過Bop(*1)時，輸出切換為低電平。

雙輸出型霍爾IC存在S極和N極兩種輸出端子，適用于需要檢測磁鐵極性的場景。

圖（3c） 雙極檢測雙輸出型霍爾IC的工作示例

鎖存型霍爾IC

鎖存型霍爾IC通過交替感應(yīng)S極和N極的磁場進(jìn)行工作。通常S極一側(cè)為Bop，N極一側(cè)為 Brp。

當(dāng)施加在霍爾IC上的S極磁場超過Bop時，輸出為低電平。之后，如圖（4a）所示，將磁鐵旋轉(zhuǎn)，使施加在霍爾IC上的磁場減小到無磁場，輸出仍維持為低電平（圖4b）。

如果磁鐵進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)，向霍爾IC施加超過Brp的N極磁場，則輸出切換為高電平。此后，即使磁鐵旋轉(zhuǎn)，磁場發(fā)生變化，霍爾IC的輸出也會保持不變，直到S極磁場超過Bop。

這種霍爾IC由于在外加磁場的極性發(fā)生變化前，輸出類型維持不變（鎖定），因此被稱為鎖存型霍爾IC。

圖（4a） 鎖存型霍爾IC和磁鐵的

布置示例

圖（4b） 鎖存型霍爾IC的工作示例

霍爾IC

根據(jù)驅(qū)動方式進(jìn)行分類

連續(xù)驅(qū)動型霍爾IC

連續(xù)驅(qū)動型霍爾IC是較為常用的霍爾IC，適用于磁場變化快的應(yīng)用，例如電機(jī)中的磁場檢測。

間歇驅(qū)動型霍爾IC（低功耗霍爾IC）

間歇驅(qū)動型霍爾IC適用于以電池驅(qū)動、有低功耗要求的應(yīng)用，例如各類移動設(shè)備。如圖（5）所示，霍爾IC在“休眠”狀態(tài)和“工作”狀態(tài)之間周期性切換，“工作”狀態(tài)下進(jìn)行磁場檢測并確定輸出信號，“休眠”狀態(tài)下維持此信號輸出。休眠狀態(tài)越長，功耗越低，但不適用于磁場變化快的應(yīng)用。間歇驅(qū)動型霍爾IC的代表性應(yīng)用有手提電腦的開關(guān)檢測等。

圖（5） 間歇驅(qū)動型霍爾IC的工作示例

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