何谓霍尔IC
利用半导体制作的磁性传感器品种繁多,其中极具代表性的产品为霍尔元件。霍尔元件是应用了被称为“霍尔效应(HallEffect)”的电流磁气效应的传感器。由于霍尔元件从元件本身获得的电压非常小,因此一般情况下需要配置运算放大器等的放大电路。霍尔IC是将霍尔元件与运算放大器组为一体的产品,因此可削减外接部件数,易于进行电路设计。
由于霍尔IC可利用单体进行磁极判别,因此从一般用途到车载用途广泛的领域内被采用。主要有旋转检测、位置检测、开/关检测、电流检测和方位检测等多方面的检测用途。在一般用途方面,广泛应用于洗衣机、冰箱等日用家电以及手机。在车载用途方面也使用了众多的霍尔IC。不仅可检测门、窗的开/关,还可检测车身高度及车速、马达的转速等。
霍尔元件的工作原理
霍尔IC内置有霍尔元件。当电流流入此霍尔元件后,在与电流流向成直角方向的地方将磁场(磁石)靠近本IC,电流的主角带电粒子将受到洛伦兹力的影响,根据洛伦兹力,电流和磁场的朝向成直角时会产生电压(霍尔电压),(霍尔效应)。霍尔IC检测到此产生电压后,检测出磁场(磁石)的存在。所输出的电压与磁束密度成比例而逐渐増加。
根据佛来明的定律,此直角方向的电压(霍尔电压)因磁场朝向(N极或S极)的不同,电压的方向相应发生变化。霍尔IC根据此电压的方向,不仅可检测到磁场的存在,而且还可以检测出磁场的朝向(N极或S极)。
图1 霍尔元件的工作原理霍尔IC的构成
霍尔IC将从霍尔元件输出的电压(霍尔电压)放大,通过在IC内部进行信号处理,根据磁束密度输出。
霍尔效应IC有两种类型。一种是用于电动机等的旋转检测的高速操作型。另一种是电池供电设备的低电流消耗型。
下面,表1和图2显示了低电流消耗型霍尔效应IC的内部配置。
表1 霍尔IC的构成图2 霍尔IC的框图(S-系列、CMOS输霍尔IC的种类
霍尔IC可根据用途选择检测方式(输出方式)。在此说明一下霍尔IC的代表性种类。
霍尔巴的种类有两种,可获得与磁场强弱成比例的输出电压的线性输出型(模拟输出型、数字输出型)和可获得ON/OFF信号的切换型(数字输出型)。
霍尔IC的种类
1.线性输出型:可获得与磁场强弱成比例的输出电压
2.切换型:可获得ON/OFF信号
检测方式(输出方式)
霍尔IC是检测暗场的产品,磁场有N极和S极。在此说明检测N极或S极的任意一方的”单极检测”、不分N极和S极检测两极的”两极检测”、交变检测N极和S极的”交变检测”的3种检测方式。交变检测是一种不仅根据磁场强弱,而且还利用了霍尔巴的特性(N极、S极的判别能力)的检测方式。请根据所利用的应用电路的种类,选择适当的检测方式。
单极检测
仅检测单极(N极或S极)的磁场,根据磁束密度进行ON/OFF工作,并输出”H”或”L”。
单极检测(检测S极时输出为”L”的产品)
单极检测(检测S极时输出为”L”的产品两极检测
检测两极(N极和S极的双方)的磁场,根据磁束密度进行ON/OFF工作,并输出”H”或”L”。
两极检测(检测S极或N极时输出为”L”两极检测(检测S极或N极时输出为”L”的产品)
交变检测
交变检测两极(N极和S极的双方)的磁场,根据磁束密度和磁场特性进行ON/OFF工作,并输出”H”或”L”。
交变检测(检测S极时输出为”L”的产交变检测(检测S极时输出为”L”的产品)
如何选择合适的霍尔效应IC