霍尔传感器元件、电路和线性IC原理结构
在磁传感器中,利用霍尔效应的传感器称为霍尔传感器。霍尔传感器包括几个部分。首先,它包含一个霍尔元件,该元件输出通过霍尔效应产生的霍尔电压(HV)。其次,它包含一个霍尔IC,它使霍尔输出通过IC工艺成为高/低数字输出。第三,它包含一个线性霍尔IC,可放大和线性化霍尔输出。
一、霍尔传感器元件原理结构:
◆特点
由于它是一个端子连接到半导体的简单传感器,因此霍尔元件可用于数字和模拟用途,具体取决于后续阶段的电路设计。可获得的输出电压为几十到几百毫伏。
◆输出特性
输出电压与垂直施加在传感器上的磁场大小成正比,并会根据磁场方向输出正负电压。无垂直磁场时的输出电压为0 V(*1)。*1在实际情况下,即使没有磁场,也存在偏移电压。
◆使用方法
霍尔元件总共有四个端子,一个控制电压(或控制电流),两个GND端子用于输入,以及两个差分输出端子。如果低于最大额定值,则可以支持恒流驱动或恒压驱动。
◆应用
霍尔元件用于智能手机和数码相机的无刷直流电机和镜头致动器。
二、霍尔传感器集成电路原理结构
◆特点
霍尔IC将霍尔元件的输出与某个阈值进行比较,并将其输出为高或低。由于输出电压范围由电源调节,因此可以方便地将微型计算机连接到后级。有可检测磁场强度的开关型和可检测磁场极性的锁存型。
◆输出特性
根据垂直施加到传感器的磁场的大小,输出电压被确定为高或低。极点检测结果有S极、N极和双极三种。
当磁场强度超过Bop时,输出电压变为Low,当低于Brp时,输出电压变为High。在这种情况下,Brp和Bop之间满足“Brp<Bop(有滞后)”。
◆使用方法
线性霍尔IC有两个输入端,即VCC和GND,以及一个输出端。将如图4所示的IC连接到霍尔元件即可实现霍尔IC。它由恒压驱动操作。
◆应用
开关型霍尔IC用于家用电子产品的开/关开关,锁存型霍尔IC用于无刷电机或旋转检测。
三、线性霍尔传感器IC原理结构
◆特点
线性霍尔IC将增益应用于霍尔元件的输出,从而产生线性输出(*2)。由于输出电压范围由电源调节,因此可以轻松地将MCU连接到后级。*2轨到轨输出。
◆输出特性
输出电压与垂直施加到传感器的磁场大小成正比。根据磁场的方向,它的范围从0V到VCC。无垂直磁场时的输出电压为VCC/2(*3)。*3在实际情况下,即使没有磁场,也存在偏移电压。
◆使用方法
线性霍尔IC有两个输入端,VCC和GND,以及一个输出端。将如图6所示的IC连接到霍尔元件可实现线性霍尔IC。它由恒定电压操作。
◆应用
线性霍尔IC用于液位计、电流传感器和角度检测。