应用 带你重新认识数字霍尔传感器

霍尔效应传感技术无处不在：

无刷 DC 电机将其用于换向决择；

工业阀门将其用于获得位置信息，测量流量；

汽车将其用于发动机定时、牵引力控制、踏板定位以及门禁等；

游戏控制器将其用于传感各种触发器；

膝上型电脑将其用于传感上盖闭合；

车把把套、操纵杆以及转盘将其用于传感运动。

物理特性

基本物理特性极具吸引力，而且值得庆幸的是，即便没有高深的电磁专业知识也能理解。无论什么时候电流流过导体，垂直方向都会产生磁场，这样会在第 3 个垂直方向的整个导体上形成很小的电压。这就是霍尔效应。产生电压的原因是磁场对电流中移动的电子施加了洛伦兹力，导致电子在一边积累。这种电子的不平均分布实际上是微伏电压，它必须放大才能使用。

模拟霍尔传感器

德州仪器 (TI) 的 DRV5053 模拟霍尔 IC 有 3 个引脚：电源、接地和输出。在没有外部磁场时，输出可驱动 1V 电压。在磁场线从封装底部穿到顶部时，输出会根据磁通量密度的垂直组件线性降低至 0V。这相当于将一个南磁极带到了器件顶部附近。

如您所愿，让北磁极靠近可将输出电压提升至 2V。微控制器 ADC 可通过该电压来了解物体的位置与加速度。

在每个霍尔 IC 中，实际上都有 4 个传感元件。它们能够与可消除 DC 失调的斩波技术联用。

数字霍尔传感器

TI数字霍尔传感器使用预定磁阀值，而且在达到该阀值时，其开漏输出会拉低。有 3 种器件类型：

DRV5013 锁存器 — 输出变低时闭锁，直到应用相反磁极时才会恢复到高阻抗。

2. DRV5023 开关 — 有磁场时输出仅为低。

3. DRV5033 全极开关 — 有磁场时输出仅为低，而且两个磁极性都一视同仁。优势是：如果磁定向很灵活，可简化产品装配。

优势是什么？

简单=灵活：这些 3 引脚器件采用表面贴装及通孔封装。常见磁体在胶膜、涂层以及粘合剂上以离散形式提供。记住，感测的移动部件可采取措施阻挡霍尔传感器与磁体之间的磁场。

低成本：传感解决方案为系统增加的材料清单成本通常都非常低。

良好的外界保护：霍尔传感器可轻松嵌入在密封外壳中，其可防止 PCB 进水、腐蚀和 ESD。

无耗损：10 年之后，固态传感仍具有出厂之日的工作性能。

温度性能一致：在 -40°C 至 125°C 范围内，性能几乎保持不变。