低功耗霍尔开关资料
Allegro 推出微功率霍爾開關IC A3212
美國Allegro MicroSystem最近推出推出微功率霍爾開關IC A3212. A3212是一顆超高感度, 雙磁極性, 且具有栓鎖輸出的霍爾開關IC. 可直接取代傳統的磁簧開關, 啟動點只要40高斯, 釋放點30高斯. 特別適用於使用電池電源的手持型電子產品, 如行動電話, 無線電話, 筆記型電腦, PDA等. 操作電壓介於2.5V至3.5V之間, 特殊的時脈運作使得平均消耗功率只需15uW.
A3212具有雙磁極性, 亦即只要磁北極或磁南極靠近即可啟動. 磁極離開後磁場消失, 輸出便關閉. 與其他一般霍爾IC不同的是並不要特定南極或北極才可動作, 減少組裝時分辨磁極的困擾. 並且內含切割型穩定電路, 可達到動態抵補消除, 減少霍爾原件中常因溫度或物理壓力而引起的抵補電壓, 提高動作的穩定性.
A3212的特點如下: 微操作功率
磁北極或磁南極皆可啟動 2.5V至3.5V的電池操作電壓
切割式穩定電路, 具有優良的溫度穩定度, 低切換點的飄移, 及低物理壓力敏感度. 超小型包裝, 無磁極性限制, 生產組裝容易.
高可靠度固態原件. , 概述
美国,,,,,,, ,,;,,,,,,,,,公司生产有各种类型的磁敏感(霍尔)器件，其中,,,,,系列是一组微功耗霍尔开关型传感器。该系列有,,,,,、,,,,,、,,,,,等三种器件，它们的共同特点为工作电压和功耗极低、不依赖于磁极，即任何磁极都能
使其动作(开关导通)、超敏感、数字锁存输出等。特别适用于电池供电的手持设备。
,,,,,系列的,(,,,,(,,低工作电压和内部定时工作结构降低了器件的平均功耗。,,,,,的功耗为,,,μ,、,,,,,为,,μ,、,,,,,为,,μ,。该系列中各型号产品除了平均工作电流、磁灵敏性、工作时间和休眠时间比(以下称忙闲比)有差异外，其它特性几乎一样。
该产品通过斩波调零(动态消除失调)技术来改善其稳定性，从而使残余失调电压得以降低。这些失调电压通常是由器件成型过程、温度系数和热应力产生的。该产品在一个硅晶片上集成了霍尔电压产生器、小信号放大器、斩波稳零器、锁存器和,,,-,,,输出驱动器。先进的,,,,,,工艺使该产品具有低工作电压、极低功耗、极低失调误差和很小的几何尺寸等特点。
该产品有两种封装形式，一种是三脚贴片微小型封装，后缀为“,,”，如图,(,);另一种是三脚直插封装，后缀为“,,”，如图,(,)。
, 低功耗特点
,,,,,系列产品内部有一个定时电路，其作用是定时激活(也称唤醒)霍尔传感器以使其工作一段时间后，再定时使传感器休眠一段时间。
传感器的工作时间加上休眠时间为一个定时周期，如图,所示。传感器的工作时间对不同的器件是不一样的，,,,,,、,,,,,为,,μ, ,,,,,为,,μ,。定时周期对不同的器件也是不一样的，其中,,,,,为,,,μ,、,,,,,为,,,,、,,,,,为 ,,,,。在短暂的唤醒时间内，传感器进行采样测量并在定时脉冲的下降沿将数据锁存。而在休眠时间内，器件的输出为最近一次采样的结果。该器件的电源电流不受输出状态的影响。
, 动态斩波技术
霍尔器件可以被看成类似于惠斯顿电桥的一组电阻阵列，这些电阻的匹配是造成器件失调的主要因素，而器件的成型过程、热应力和温度系数则是造成电阻不匹配的最主要因素。,,,,,系列产品采用动态斩波技术消除失调，并通过内部集成的高频时钟控制,,,,开关来动态改变流过器件的电流方向和霍尔电压测量端内部采样保持电路所捕获的霍尔电压信号，然后通过低失调的双极电路进行处理，以使得电阻不匹配所造成的残余失调电压能相互抵消。该技术使,,,,,器件具有极稳定的静态霍尔输出电压，而与热应力无关。图,为该技术的工作过程示意图，其中图,(,)、(,)为技术原理图、图,(;)为电路技术结构图。
, 工作特性
,,,,,系列与一般的霍尔开关不一样，该系列无论对,极还是对,极磁 场，只要垂直于器件且磁通密度达到其动作点,,,,或, ,,,以上，都会使器件开关导通 输出为低 ，此时器件可 以吸收,,,的电流。只要磁通密度降低到释放点,,,, 或,,,,以下，都会使器件开关断开 输出为高 。磁通密 度动作点和释放点的差异称为器件的磁滞,,,,。该磁滞 特性可保证即使出现外部振动和电气噪声，器件的开关过程 均无抖动。图,给出了该系列器件的输出电压与磁通密度的 关系特性。
还有一种磁性开关称为舌簧开关，该开关有两大特点，一是基本无功耗，二是其开关动作不依赖于磁场磁力线的方向，即只要有磁力线穿过舌簧开关，无论其方向是从左到右还是从右到左，都会使舌簧开关动作。由于舌簧开关本质上是一种机械开关，其速度、可靠性和寿命都难以与电子开关相比。而,,,,,系列器件本质上是一种电子开关，它的动作(导通)不依赖于磁极性，同时极低的功耗使得该产品能够方便地取代舌簧开关且具有更高的可靠性。
,,,,,系列产品的内部结构如图,所示。图中，,为霍尔传感器。电路工作时，霍尔传感器、动作失调消除电路、小信号放大器、采样保持器电路共同完成测量与稳零，而后经过放大后进行施密特整形，并在唤醒脉冲的下降沿将整形结果锁存，再经,,,-,,,驱动输出。定时逻辑用于实现器件的唤醒和休眠周期的控制。在休眠阶段，开关断开，此时除定时逻辑和锁存器外，其它电路均不工作，降低了功耗。
, 应用提示
在实际使用时，建议在器件的电源端加上,(,μ,的旁路电容，以便对外部噪声和器件内部时钟噪声进行抑制，其典型连线方式见图,所示。
由于,,,,,器件本身带有唤醒测量和休眠停止工作方式，因此，,,,,,系列器件通常不能用于较高速度的测量。设忙,闲定时周期为,，理论上速度小于,,,的测量均可使用，实际中往往在速度小于,,,,,,,,,的场合使用。因此，,,,,,适用于小于等于,,,,速率的测量，,,,,,适用于不大于,,,速率的测量，,,,,,适用于,,,,速率的测量。表,和表,分别列出了,,,,,系列器件的电气参数和磁特性参数指标，以供使用时参考。
US1881。CMOS低功耗、锁存型霍尔开关，特别适合无刷电机的换向应用。高温性能直流散热风扇，无刷直流电机换向，速度检测，线性位置检测，旋转计数，电流传感器。如无刷电机，电动车刹把，助力器，出租汽车计价器，跑步机，塑封电机，水表，热水器等。
US5881，A3144。CMOS低功耗、单极开关霍尔开关，特别适合无刷电机的换向应用。磁位置接近开关，电流传感器，断续器，电流限制，限制开关，固态开关。如电脑绣花机，电动缝纫机，里程表，转速表,水表，冰箱开门亮灯开关、接近开关等等
MLX90248, A3212，TLE4913。低功耗全极性霍尔开关，用于手机、小灵通、无绳电话、Notebook、PDA翻盖电路，智能远传水表、智能远传气表计数。
ATS277、ATS276。 互补输出锁存型霍尔开关，用于驱动无刷直流马达和散热风扇。
FTC211,FS211。互补输出锁存型霍尔开关(带FG输出)，用于驱动无刷直流马达和风扇、速度测量。
SS49E，AH41E。为线性霍尔元件(霍尔传感器)，可应用于:电动车调速转把(手把)，电流检测传感器， 接近检测器， 运动检测器，齿轮传感器， 电动机控制， 旋转编码器，铁金属探测器，液位传感器。
ES41:是专为直流无刷电机设计的双级霍尔开关电路，响应速度快，灵敏度高，具有较高的工作温度范围及可靠性。它由反向电压保护器、电压调整器、霍尔电压发生器、信号放大器、史密特触发器和集电极开路的输出级组成。 ES41的功能和封装可替代如下产品:
- Melexis - US1881UA series
- Allegro - UGN3175/77UA, UGN3075/77UA, A3132/33/34UA. - ITT - HAL105, HAL115, HAL125. - Honeywell - SS41, SS400 series.
应用领域:直流无刷电机(电动车电机、空调电机、洗衣机电机等)
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