霍尔效应IC开关在消费电子市场中的应用

电流在垂直于磁场的导体中流动会在相对的两侧产生一个电压，称为霍尔电压。导体。虽然自1879年Edwin Hall发现这种现象以来已经知道这一点，但半导体技术已经减小了霍尔效应器件的尺寸，并增加了几个关键特性，使霍尔效应开关，传感器和其他产品在许多应用中非常有用。如图5所示，垂直于半导体封装平面的磁场和其内部的芯片产生低电平的霍尔电压。霍尔元件配置为惠斯通电桥，需要额外的电路，包括放大和偏移电压补偿。

霍尔效应传感应用的设计考虑因素包括磁场强度和磁铁接近度。对于最小的传感系统，建议使用钕磁铁而不是铁氧体磁铁。厚度为1 mm或3 mm的4 mm x 4 mm钕磁铁在磁铁和霍尔效应IC之间的间隔为7.66 mm至10.4 mm。增加检测距离需要增加厚度，截面积或两者。对于一些手机，还使用MR（磁阻），GMR（巨磁阻）或AMR（各向异性磁阻）传感技术。在这些技术中，场方向与霍尔效应场方向相反，这需要正交磁场。通常，磁体强度需要大约是霍尔效应器件的两倍。然而，在引入霍尔效应传感器的芯片级封装之前，MR封装更小。采用更新，更小的霍尔效应IC，如ROHM的产品，采用1.1 mm x 1.1 mm x 0.5 mm CSP（芯片级封装），MR封装尺寸优势基本消失，特别是因为设计人员可以通过使用更小的尺寸来节省空间和成本图5：当磁铁垂直于流动时，霍尔电压是由半导体材料中的电流引起的。

ROHM的霍尔效应技术《 br》 ROHM的霍尔效应IC使用单个单片硅芯片和内置电路，以提供额外的功能和易于连接。此外，ROHM不是一直使用的模拟输出，而是率先在输出端使用CMOS逻辑，以提供低功耗。今天，所有ROHM霍尔效应开关都使用CMOS推挽逻辑来提供数字输出，无需其他霍尔效应开关中常见的单FET输出所需的外部上拉电阻。 CMOS输出直接连接到微控制器。图6显示了霍尔效应元件以及所有ROHM霍尔效应IC共用的附加电路，包括时序逻辑（SW），动态失调消除，放大，采样和保持，比较器，振荡器（OSC），锁存和推挽输出。 ROHM的一些霍尔效应传感器具有两个推挽输出，可实现更强大的功能。

采样和保持电路可降低电池供电应用的功耗。 ROHM的霍尔效应IC通常具有50毫秒的采样周期。如图7所示，器件唤醒48-μs的磁场样本，然后返回休眠状态。因此，2.7 V应用的典型工作电流仅为8μA，1.8 V工作时的典型工作电流甚至更低，仅为5μA。由于ROHM霍尔效应IC专为电池供电应用而设计，它们可以在低至1.65 V至3.3 V的电压下工作。专为滚轮或轨迹球应用而设计的双极霍尔效应IC具有更快的0.5 ms采样周期。 br》

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图6：ROHM霍尔效应元件的框图。

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图7：每50 ms周期48μs的典型采样时间将平均电流消耗降低至8μA ROHM霍尔效应IC中的传感元件和电路设计确保了高ESD（静电放电）容差，在人体模型中测得的额定值高达8 kV。单片硅霍尔效应传感器的工作温度范围为-40°C至85°C，具有较高的磁通密度检测稳定性与温度的关系。此外，许多型号具有高灵敏度，典型工作点为3.7 mT（设计用于1.8 V操作的IC为3.0 mT）。动态偏移消除消除了霍尔元件惠斯通电桥的差分，提高了精度，迟滞比较器提高了抗噪性能。

安装面积为1.1 mm x 1.1 mm x 0.5 mm，ROHM的VCSP5OL1 CSP提供最小的霍尔效应传感器适用于要求最苛刻，空间有限的应用。图8显示了与HVSOF5 SMT（表面贴装）封装相比的CSP。

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图8：ROHM的霍尔效应IC采用表面贴装HVSOF5封装，占位面积仅为1.6 mm x 1.6 mm，采用更小的VCSP5OL1 1.1 mm方形芯片级封装。

ROHM的霍尔效应拓扑结构

为了为各种应用提供合适的传感器，ROHM霍尔效应IC有四种不同的设计，如图9a至9d所示。

单极器件仅检测是否存在特定极性磁场。竞争霍尔效应IC供应商通常只提供这种类型的器件用于S极检测。

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图9a：用于S极检测的ROHM单极霍尔效应IC拓扑结构。

ROHM提供N和S极版本。单极器件可提供最高的节能效果，但需要特别注意磁铁的正确极性位置。

全极霍尔效应IC可检测两个磁极，无需标记磁铁表面。

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图9b：ROHM的全极霍尔IC拓扑检测N极或S极。容－源－电－子－网－为你提供技术支持

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