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霍尔集成电路知识讲解
wxhxkj | 2020-07-29 11:01:12    阅读:5171   发布文章

霍尔集成电路是霍尔元件与电子线路一体化的产品,它是由霍尔元件、放大器、温度补偿电路和稳压电路利用集成电路工艺技术制成的。它能感知一切与磁有关的物理量,又能输出相关的电控信息,所以霍尔集成电路既是一种集成电路,又是一种磁敏传感器,它一般采用DIP或扁平封装。


一、霍尔集成电路的原理

  当将一块通电的半导体薄片垂直置于磁场中时,薄片两侧由此会产生电位差,此现象称为霍尔效应。此电位差称为霍尔电势,电势的大小E=KIB/d,式中K是霍尔系数,d为薄片的厚度,I为电流,B为磁感应强度。霍尔效应的原理:在三维空间内,霍尔半导体平板在XOY平面内,它与磁场方向垂直,磁场指向Y轴的方向,沿X轴方向通以电流I,由于运动的电荷与磁场的相互作用,结果在Z轴方向上产生了霍尔电势E,一般其值可达几十毫伏。为此,将霍尔元件与电子线路集成在一块约2mm*2mm的硅基片上,就做成了温度稳定性好、可靠性高的霍尔集成电路。


二、霍尔集成电路的分类

依输出信号的性质加以分类时所示。如图9所示,线性型(Linear type)霍尔集成电路可以获得与磁场强度成正比的输出电压。磁场灵敏度虽然可利用电路的放大度加以调节,但在高灵敏度时,比例范围会变窄(虽电源5V 使灵敏度达到10mV/Oe,但比例范围在500Oe以下)

开关型霍尔集成电路可在一定范围的磁场中获得ON-OFF的电压,此开关型对磁场的磁滞(Hysteresis)现象,乃是为使开关动作更为霍尔集成电路线性型确实起见而故意如此设计的。

依照制造方法也可加以分类,任何一种制造方法虽然均可获得同样的特性,在现阶段中,双极性型霍尔集成电路已开始进入商品化的阶段。


三、霍尔集成电路的应用

霍尔集成电路具有无触点、无磨损、无火花、低功耗、寿命长、灵敏度高、工作频率高的特点,它能在各种恶劣环境下可靠稳定地工作。对于开关型霍尔IC,其最基本的应用是作为一种接近开关,如可用作霍尔无触点开关、限位开关、方向开关、压力开关、转速表等;线性型霍尔IC可用于非接触测距、无触点电位器、无刷马达、磁场测量的高斯计、磁力探伤等。

对于开关型霍尔IC,其输出端内部一般为开路集电极晶体管或开路****极输出器形式,因此它能方便地与各种负载配接,如可直接驱动晶体管、LED、光电耦合器、单双向晶闸管和小电流继电器等,并能和TTLCMOS数字电路、PLC输入口、固态继电器、各种交直流电子开关接口。


四、霍尔集成电路的注意事项

1、霍尔集成电路的使用电压范围较宽,但实用时电压宜低不宜高,一般在4.5-6V为宜,过高的电源电压会引起电路的温升而使电路工作不稳定。

2、开关型霍尔IC驱动负载时,其负载电流应小于霍尔IC的负载能力。为了使霍尔的输出电压幅度大,一般其输出端加接较大阻值的负载电阻。

3、霍尔IC驱动的负载能力为感性时,应在输出端加接续流二极管。

4、驱动与霍尔IC不同的电平的负载时最好加接隔离与缓冲级,可利用光电耦合器或加三极管驱动级。

5、长距离传输霍尔IC信号时,可在开关输出与地之间加接一只退耦电容器,消除干扰脉冲;传送线性霍尔IC的输出信号应使用同轴电缆线,但最长不可大于几十米。

6、大多数霍尔IC的磁感应距离在5-10毫米,须在实用时加以控制,并安置的发信磁钢应与霍尔IC的感应点正对,减小磁路磁阻,使发信与检测可靠准确。

7、为了增强开关或线性霍尔IC的磁感应灵敏度,使用时亦可利用小磁钢增强磁偏置或加****信磁钢的面积。


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