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    霍爾電流傳感器的分類及工作原理

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    霍爾電流傳感器的分類及工作原理

    發布日期:2021-06-29 作者:啟東雙贏電子科技有限公司 點擊:

        霍爾效應是磁電效應的一種,這一現象是霍爾于1879年在研究金屬的導電機構時發現的。后來發現半導體、導電流體等也有這種效應,而半導體的霍爾效應比金屬強得多,利用這現象制成的各種霍爾器件,廣泛地應用于工業自動化技術、檢 測技術及信息處理等方面。


        霍爾器件分為:霍爾元件和霍爾集成電路兩大類,前者是一 個簡單的霍爾片,使用時常常需要將獲得的霍爾電壓進行放大。后者將霍爾片和它的信號處理電路集成在同一個芯片上?;魻柤呻娐肥请S著半導體集成電路工業的發展近20年才出現的產品,但因它體積小,重量輕,壽命長,安裝方便,功耗小,頻率高,耐震動,不怕灰 塵、油污污染,成本低等優點,使其得到了廣泛的應用?;魻柤呻娐酚泻芏嗥渌Q呼,如:霍爾效應集成電路,霍爾效應傳感集成電路,霍爾傳感器,霍爾電路,霍爾IC。Hall有時也被翻譯成霍耳,所以也可稱霍耳集 成電路等。以下簡稱霍爾IC。


        霍爾IC通常按輸出信號類型分為數字霍爾IC和線性霍爾IC。數字霍爾IC通過外部磁場的強弱控制輸出導通或關斷,類似開關的作用,因此常稱為開關型霍爾IC。線性霍爾IC輸出為模擬信號,輸出電壓與外部磁場的強弱通常成線性關系。開關型霍爾IC常又分為單極型霍爾IC、鎖存型霍爾IC、雙極型霍爾IC、全極型霍爾IC四類。為便于說明,按通常約定,當外加磁場的南極接近霍爾IC打有標志的一面時,作用到霍爾IC上的磁場方向為正,當北極 接近標志面時,磁場為負。


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         1、單極型霍爾IC:經常被稱為開關霍爾IC、霍爾開關、霍爾效應開關。只對單個磁極有響應。大多數單極霍爾IC,當S極面向標記面,且施加的磁感應強度B超過工作點時,輸出導通, 輸出由高變低。當磁感應強度減弱低于釋放點或撤除時,輸出 關斷, 輸出由低變高。單極型霍爾IC在上電過程中如果外部磁場大于BOP,輸出初始狀態將 為導通。相反,如上電過程中外部磁場小于BOP,輸出初始狀態將為關斷。上電狀態可確定是單極型霍爾IC的一個重要特性。


         2、鎖存型霍爾IC:S極和N極交替作用于霍爾IC。大多數鎖存型霍爾IC,當S極面向標記面,且施加的磁感應強度超過工作點時,輸出導通,輸出由高變低。當磁感應強度減弱直至撤除,輸出保持導通。當N極面向標記面,且施加的磁感應強度超過釋放點時,輸出關斷, 輸出由低變高。鎖存型霍爾IC上電過程中,如果外部磁場處于BOP和BRP之間,輸出初始狀態將不確定。


         3、全極霍爾IC:是較新出現的類型,將S極和N極等同對待。一般情況下,任何一個磁極面向標記面,且施加的磁感應強度B超過工作點(BOP)(即|B|>BOP), 輸出導通, 輸出由高變低。當磁感應強度減弱低于釋放點或撤除時,輸出關斷,輸出由低變高。也有部分與以上輸出狀態相反的全極霍爾IC。


         4、雙極型霍爾IC:是比較早期的一種類型,因半導體工藝限制,生產出較的霍爾IC靈敏度分布范圍很大,一致性差。同一型號霍爾,部分是鎖存型的,部分是單極型的,部分是N極單極型的,是三種的混合體。任何一顆雙極型霍爾IC,不能確定是單極型霍爾IC、鎖存型霍爾IC或負單極霍爾IC。目前,新型號中很少再有雙極型霍爾IC。注意,很多用戶會把雙極型霍爾IC誤認為是鎖存型霍爾IC,也有誤認為是全極型霍爾IC。


         5、線性霍爾 IC:輸出為模擬信號,輸出電平在一定的范圍類與外加磁場成線性關系,稱為線性磁場范圍。外加磁場超出線性磁場范圍,將不再成線性關系,直至輸出飽和,有低輸出飽和電壓和高輸出飽和電壓。


         以上是簡單常用的霍爾IC,除了這些,近幾年還出現了一些集成度高、功能復雜的專用霍爾IC,如差分霍爾IC,集成ADC、DAC 和信號處理電路的旋轉位置傳感器、三軸位置傳感器,集成了電機控制和驅動電路的無刷電機驅動芯片。此外,利用霍爾原理設計的電流傳感器IC也是霍爾IC的一大類別。隨著手機、筆記本電腦、DV等便攜式設備的普及,對霍爾IC的功耗提出要求,由此產生了一類新的霍爾IC—微功耗霍爾IC。它是數字霍爾 IC 按功耗單獨分出的一類,其內部 采用休眠機制降低功耗,平均功耗可以達到uA極。它也可按功能分為單極型霍爾IC、鎖存型霍爾IC、和全極霍爾IC三類。這類一般用于電池長期供電的系統。

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    關鍵詞:霍爾電流傳感器

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