對霍爾傳感器的誤區(qū)解讀

“霍爾效應(yīng)傳感器通常用于汽車和工業(yè)系統(tǒng)，用于接近檢測、線性位移檢測和旋轉(zhuǎn)編碼器等應(yīng)用。目前，現(xiàn)代應(yīng)用對系統(tǒng)性能的高要求，需要IC 制造商推出高靈敏度精度、集成更多功能、擴展可用的傳感方向并降低其功耗——這有助于將霍爾效應(yīng)傳感器的使用范圍擴大到未來幾十年。"

誤區(qū) 1：霍爾效應(yīng)傳感器僅提供簡單的開關(guān)信息。

許多機電設(shè)計需要使用傳感器檢測物體，該傳感器提供一個簡單的邏輯信號來指示其存在或不存在。一個示例是打開和關(guān)閉筆記本電腦蓋子時，霍爾傳感器可以感知并決定何時打開或關(guān)閉電源。另一個例子是門窗傳感器中的入侵事件。這些應(yīng)用通常使用一個簡單的霍爾效應(yīng)開關(guān)，一旦超過內(nèi)部磁閾值，該開關(guān)就會切換其輸出電壓。雖然這些霍爾效應(yīng)開關(guān)很有用，但它們并不是唯一可用的霍爾效應(yīng)傳感器類型——鎖存器和線性器件也很常見。與開關(guān)相比，主要用于旋轉(zhuǎn)編碼的鎖存器僅在存在與其先前經(jīng)歷的相反磁極性時才會切換其輸出。對于精確的位移測量，則需要線性霍爾效應(yīng)傳感器，因為它們可以以高分辨率定義物體相對于傳感器的位置——提供的信息遠不止開關(guān)信息。圖 1 說明了每種傳感器的傳遞函數(shù)。

圖 1：霍爾效應(yīng)開關(guān) (a) 和 (b)、鎖存器 (c) 和線性傳感器 (d) 和 (e) 輸出響應(yīng)。

誤區(qū) 2：霍爾效應(yīng)傳感器無法實現(xiàn)低功耗解決方案

雖然某些霍爾效應(yīng)傳感器確實會消耗個位數(shù)毫安范圍內(nèi)的電流，因此不適合電池供電的應(yīng)用，但也有其他霍爾效應(yīng)開關(guān)支持低采樣率（5 Hz 或更低）并將平均電流降低至小于1 μA。這些設(shè)備在高功率活動測量狀態(tài)和超低功率睡眠狀態(tài)之間循環(huán)，以實現(xiàn)低功耗。由于活動狀態(tài) (tactive) 持續(xù)時間比睡眠間隔 (ts) 短得多，因此總平均電流消耗非常低（參見圖 2）。

誤區(qū) 3：霍爾效應(yīng)傳感器的工作范圍非常有限

還有一些人認為霍爾效應(yīng)傳感器沒有很好的實際使用范圍，因為磁場隨距離呈指數(shù)衰減。然而，具有高靈敏度的霍爾效應(yīng)傳感器可以從很遠的距離檢測到有用的磁場。以 SWG206NS 為例。圖示顯示了使用小型低成本鐵氧體磁鐵（12 mm x 12 mm x 6 mm）提供的所有器件變體的正面、背面感應(yīng)距離。靈敏度最低的時可以檢測到 4.0 mm 到 7.5 mm 的磁鐵，而 SWG206NS 的檢測范圍在 18.7 mm 到 44.6 mm 之間。如果使用更堅固、尺寸相同的 52 級 NdFeB 磁體，該檢測距離將增加到近 3 英寸。

誤區(qū) 4：霍爾效應(yīng)傳感器至少需要三根線

市場上絕大多數(shù)霍爾效應(yīng)傳感器只有三個引腳——VCC（電源）、輸出和 GND（接地）——因此一般認為必須將三根線連接到傳感器。如圖所示，一個漏極開路、電壓輸出、三針霍爾效應(yīng)開關(guān)僅用兩根電線就可以實現(xiàn)遠程連接。當感應(yīng)到磁場時，器件會通過 GND 引腳產(chǎn)生電流輸出。如果未檢測到磁場，則器件的輸出將不會產(chǎn)生任何電流，進而不會通過 GND 引腳產(chǎn)生輸出電流。請注意，確定電阻器的邏輯狀態(tài)需要一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器（可以集成到微控制器中）和一個外部電阻器。但是這樣會受到干擾產(chǎn)生無效的電壓電平。

確保可靠的數(shù)據(jù)傳輸需要電流輸出，來減少或消除信號失真。SWH565NSX是一種雙引腳解決方案，僅需電源電壓和接地即可運行。

誤區(qū) 5：使用霍爾效應(yīng)傳感器時，磁鐵放置不靈活。

磁鐵相對于傳感器的位置取決于許多因素,一些是系統(tǒng)級因素，而另一些是傳感器本身固有的。決定磁體放置的外部系統(tǒng)因素主要是磁體尺寸、磁體材料類型和工作溫度范圍。磁鐵越大，產(chǎn)生的磁場就越大。在最常用的磁鐵中，釹鐵硼 (NdFeB) 磁鐵產(chǎn)生最強的磁場，因此它們的尺寸通常較小。在選擇磁鐵時散熱也很重要，因為它通常會降低產(chǎn)生的磁場。

影響傳感器特定磁體放置的主要因素是靈敏度水平、傳感方向（平面內(nèi)與平面外）、封裝產(chǎn)品、板載傳感器數(shù)量和可配置性。靈敏度更高的霍爾效應(yīng)傳感器可以檢測到更遠的磁鐵。大多數(shù)霍爾效應(yīng)開關(guān)和鎖存器檢測垂直于封裝表面的磁場，但有些可以檢測封裝的水平方向。 SWU330NS 就是一個很好的例子，當垂直放置不方便時，水平放置設(shè)計就提供了更大的機械靈活性。另一個例子是使用能夠監(jiān)控多軸的二維雙通道鎖存器；您幾乎可以將它們放置在與磁鐵相關(guān)的任何位置。

結(jié)論

霍爾傳感器在中國市場增長率為兩位數(shù)，在我們的日常生活中，霍爾傳感器被廣泛應(yīng)用。例如，在翻蓋或是滑蓋的手機中，用來檢測手機蓋翻開或是滑動的器件就是霍爾傳感器；再如，在電腦鍵盤上，實現(xiàn)光標移動的滾動鍵就是由霍爾傳感器組成的；還有，在汽車變速箱、電動門窗等需要電機的部件中也有霍爾傳感器應(yīng)用。我們在每天的生活中都在與霍爾傳感器打交道。

霍爾傳感器應(yīng)用的領(lǐng)域不同，因此各個市場對它的要求也不盡相同。手機市場可能對霍爾傳感器的主要要求包括尺寸、功耗和可調(diào)節(jié)的閾值。在工業(yè)和汽車應(yīng)用方面，霍爾傳感器首先要滿足工業(yè)或汽車認證對器件的要求，例如安全性、穩(wěn)定性和溫度范圍要達到相應(yīng)的級別等等。隨著這些終端應(yīng)用產(chǎn)品的不斷發(fā)展，霍爾傳感器也呈現(xiàn)微型化、高集成化、高靈敏度、耐溫性發(fā)展。