全面認知·霍爾IC

霍爾IC是一種能夠進行高/低電平數字信號輸出的傳感器，便于后端驅動器和微控制器進行數據處理，因此被廣泛應用于各種白色家電和工業設備中。本頁將介紹霍爾IC的原理和分類。

霍爾IC的原理

霍爾IC由霍爾元件和信號處理IC組成，通過信號處理IC將霍爾元件的輸出電壓進行比較，轉換成高/低電平數字信號后輸出（圖1）。因此霍爾IC無法像霍爾元件一樣輸出“施加的磁場大小”等詳細信息，卻能夠很快捷地得到“是否存在磁鐵”等數字信號輸出。

霍爾IC的輸出電壓范圍是由輸出的上拉電壓確定的，因此在上拉電源電壓時，將霍爾IC的電源電壓與后端微控制器的輸入電壓范圍相匹配，能夠讓微控制器更好的接收信號。

圖1：工作電路（參考圖）

霍爾IC的分類

根據檢測磁極的不同，霍爾IC可分為開關式霍爾IC（單極檢測和雙極檢測）和鎖存型霍爾IC。根據內部IC的驅動方式，又可分為連續驅動型霍爾IC和間歇驅動型霍爾IC。

霍爾IC

根據檢測磁極進行分類

開關式霍爾IC

(1) 單極檢測

僅使用單極（S極或者N極）進行工作的霍爾IC。當S極工作時，施加N極磁場或者S極距離足夠遠、無磁場時，輸出為高電平。

如圖（2a）所示，將磁鐵的S極靠近霍爾IC，當施加在霍爾IC上的磁場超過圖（2b）中的Bop時，輸出變為低電平。

在輸出為低電平的狀態下，將磁鐵遠離霍爾IC，S極的外加磁場低于Brp時，輸出變為高電平。

圖（2a） 單極（S極）檢測霍爾IC

和磁鐵的布置示例

圖（2b） 單極（S極）檢測霍爾IC

的工作示例

(2) 雙極檢測

使用雙極（S極和N極）進行工作的霍爾IC。當磁鐵距離足夠遠、無磁場時，輸出為高電平。

如圖（3a）所示，將磁鐵的S極或者N極靠近霍爾IC，當施加到霍爾IC上的磁場超過圖（3b）中的Bop時，輸出變為低電平。

在輸出為低電平的狀態下，將磁鐵遠離霍爾IC，外加磁場低于Brp時，輸出變為高電平。

雙極檢測霍爾IC適用于磁鐵安裝方向不固定的場景。

圖（3a） 雙極檢測霍爾IC和磁鐵

的布置示例

圖（3b） 雙極檢測霍爾IC的工作示例

如圖（3c）所示，雙極檢測霍爾IC中，包含一種S極和N極輸出端子獨立運行的雙輸出型霍爾IC。雙輸出型霍爾IC在磁鐵距離足夠遠、無磁場時，S極輸出和N極輸出均為高電平。

當磁鐵靠近時，任一磁極端超過Bop(*1)時，輸出切換為低電平。

雙輸出型霍爾IC存在S極和N極兩種輸出端子，適用于需要檢測磁鐵極性的場景。

圖（3c） 雙極檢測雙輸出型霍爾IC的工作示例

鎖存型霍爾IC

鎖存型霍爾IC通過交替感應S極和N極的磁場進行工作。通常S極一側為Bop，N極一側為 Brp。

當施加在霍爾IC上的S極磁場超過Bop時，輸出為低電平。之后，如圖（4a）所示，將磁鐵旋轉，使施加在霍爾IC上的磁場減小到無磁場，輸出仍維持為低電平（圖4b）。

如果磁鐵進一步旋轉，向霍爾IC施加超過Brp的N極磁場，則輸出切換為高電平。此后，即使磁鐵旋轉，磁場發生變化，霍爾IC的輸出也會保持不變，直到S極磁場超過Bop。

這種霍爾IC由于在外加磁場的極性發生變化前，輸出類型維持不變（鎖定），因此被稱為鎖存型霍爾IC。

圖（4a） 鎖存型霍爾IC和磁鐵的

布置示例

圖（4b） 鎖存型霍爾IC的工作示例

霍爾IC

根據驅動方式進行分類

連續驅動型霍爾IC

連續驅動型霍爾IC是較為常用的霍爾IC，適用于磁場變化快的應用，例如電機中的磁場檢測。

間歇驅動型霍爾IC（低功耗霍爾IC）

間歇驅動型霍爾IC適用于以電池驅動、有低功耗要求的應用，例如各類移動設備。如圖（5）所示，霍爾IC在“休眠”狀態和“工作”狀態之間周期性切換，“工作”狀態下進行磁場檢測并確定輸出信號，“休眠”狀態下維持此信號輸出。休眠狀態越長，功耗越低，但不適用于磁場變化快的應用。間歇驅動型霍爾IC的代表性應用有手提電腦的開關檢測等。

圖（5） 間歇驅動型霍爾IC的工作示例

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