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霍爾開關(guān)

  • 霍爾開關(guān)
當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時,薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差,這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U,其表達(dá)式為U=K·I·B/d

1 原理簡介

  當(dāng)一塊通有電流的金屬或半導(dǎo)體薄片垂直地放在磁場中時,薄片的兩端就會產(chǎn)生電位差,這種現(xiàn)象就稱為霍爾效應(yīng)。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U,其表達(dá)式為U=K·I·B/d。其中K為霍爾系數(shù),I為薄片中通過的電流,B為外加磁場(洛倫茲力Lorrentz)的磁感應(yīng)強度,d是薄片的厚度。

  由此可見,霍爾效應(yīng)的靈敏度高低與外加磁場的磁感應(yīng)強度成正比的關(guān)系。

  霍爾開關(guān)就屬于這種有源磁電轉(zhuǎn)換器件,它是在霍爾效應(yīng)原理的基礎(chǔ)上,利用集成封裝和組裝工藝制作而成,它可方便的把磁輸入信號轉(zhuǎn)換成實際應(yīng)用中的電信號,同時又具備工業(yè)場合實際應(yīng)用易操作和可靠性的要求。

  霍爾開關(guān)的輸入端是以磁感應(yīng)強度B來表征的,當(dāng)B值達(dá)到一定的程度(如B1)時,霍爾開關(guān)內(nèi)部的觸發(fā)器翻轉(zhuǎn),霍爾開關(guān)的輸出電平狀態(tài)也隨之翻轉(zhuǎn)。輸出端一般采用晶體管輸出,和接近開關(guān)類似有NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型(雙極性)、雙信號輸出之分。

  霍爾開關(guān)具有無觸點、低功耗、長使用壽命、響應(yīng)頻率高等特點,內(nèi)部采用環(huán)氧樹脂封灌成一體化,所以能在各類惡劣環(huán)境下可靠的工作?;魻栭_關(guān)可應(yīng)用于接近開關(guān),壓力開關(guān),里程表等,作為一種新型的電器配件。

2 分類

  1、單極霍爾效應(yīng)開關(guān)(數(shù)字輸出)

  單極霍爾效應(yīng)開關(guān)具有磁性工作閾值(Bop)。如果霍爾單元承受的磁通密度大于工作閾值,那么輸出晶體管將開啟;當(dāng)磁通密度降至低于工作閾值(Brp)時,晶體管會關(guān)閉。滯后(Bhys)是兩個閾值(Bop-Brp)之間的差額。即使存在外部機械振動及電氣噪音,此內(nèi)置滯后頁可實現(xiàn)輸出的凈切換。單極霍爾效應(yīng)的數(shù)字輸出可適應(yīng)各種邏輯系統(tǒng)。這些器件非常適合與簡單的磁棒或磁桿一同使用。單極性霍爾開關(guān)它的正反面會各指定一個磁極感應(yīng)才會有作用,在具體應(yīng)用當(dāng)中應(yīng)該注意磁鐵的磁極的安裝,反了就會造成單極性不感應(yīng)輸出。

  2、雙極霍爾效應(yīng)開關(guān)(數(shù)字輸出)

  雙極性霍爾具體又分雙極性不帶鎖存型霍爾開關(guān)和雙極性鎖存型霍爾開關(guān)。

  雙極霍爾效應(yīng)開關(guān)通常在南極磁場強度足夠的情況下打開,并在北極磁場強度足夠的情況下關(guān)閉,但如果磁場被移除,則是隨機輸出,有可能是打開,也有可能是關(guān)閉。雙極鎖存型霍爾效應(yīng)開關(guān)通常在南極磁場強度足夠的情況下打開,并在北極磁場強度足夠的情況下關(guān)閉,但如果磁場被移除,不會更改輸出狀態(tài)。這些霍爾效應(yīng)開關(guān)可使用南北交變磁場、多極環(huán)磁鐵進(jìn)行磁驅(qū)動。

  3、雙極鎖存型霍爾效應(yīng)開關(guān)(數(shù)字輸出)

  當(dāng)置于n極(或s極)的磁場時開啟,磁場移除后繼續(xù)保持開啟;只有當(dāng)再次置于s極(或n極)時才會關(guān)閉,磁場移除后繼續(xù)保持關(guān)閉狀態(tài),知道下次磁場改變,這種保持上次狀態(tài)的特性即鎖存特性,這種類型的霍爾效益開關(guān)即雙極鎖存型霍爾效應(yīng)開關(guān)。

  4、全極霍爾效應(yīng)開關(guān)(數(shù)字輸出)

  與其他霍爾效應(yīng)開關(guān)不同,只要存在強度足夠大的北極或南極磁場,這些器件就能打開;而在沒有磁場的時候,輸出會關(guān)閉。

  5、線性霍爾效應(yīng)傳感器IC(模擬輸出)

  線性霍爾效應(yīng)傳感器IC的電壓輸出會精確跟蹤磁通密度的變化。在靜態(tài)(無磁場)時,從理論上講,輸出應(yīng)等于在工作電壓及工作溫度范圍內(nèi)的電源電壓的一半。增加南極磁場將增加來自其靜態(tài)電壓的電壓。相反,增加北極磁場將增加來自其靜態(tài)電壓的電壓。這些部件可測量電流的角、接近性、運動及磁通量。它們能夠以磁力驅(qū)動的方式反映機械事件。

  6、微功耗型霍爾效應(yīng)開關(guān)(數(shù)字輸出)

  隨著手機、筆記本電腦、DV等便攜式設(shè)備的普及,對霍爾IC的功耗提出要求,由此產(chǎn)生了一大類新的霍爾IC。它是數(shù)字霍爾IC按功耗單獨分出的一類,其內(nèi)部采用休眠機制降低功耗,平均功耗可以達(dá)到uA級。它也可按功能分為單級型霍爾IC、鎖定型霍爾IC、和全級霍爾IC三類。這類一般用于電池長期供電的系統(tǒng)。


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