浅谈对霍尔传感器的误区解读

“霍尔效应传感器通常用于汽车和工业系统，用于接近检测、线性位移检测和旋转编码器等应用。目前，现代应用对系统性能的高要求，需要IC 制造商推出高灵敏度精度、集成更多功能、扩展可用的传感方向并降低其功耗——这有助于将霍尔效应传感器的使用范围扩大到未来几十年。"

误区 1：霍尔效应传感器仅提供简单的开关信息。

许多机电设计需要使用传感器检测物体，该传感器提供一个简单的逻辑信号来指示其存在或不存在。一个示例是打开和关闭笔记本电脑盖子时，霍尔传感器可以感知并决定何时打开或关闭电源。另一个例子是门窗传感器中的入侵事件。这些应用通常使用一个简单的霍尔效应开关，一旦超过内部磁阈值，该开关就会切换其输出电压。虽然这些霍尔效应开关很有用，但它们并不是唯一可用的霍尔效应传感器类型——锁存器和线性器件也很常见。与开关相比，主要用于旋转编码的锁存器仅在存在与其先前经历的相反磁极性时才会切换其输出。对于精确的位移测量，则需要线性霍尔效应传感器，因为它们可以以高分辨率定义物体相对于传感器的位置——提供的信息远不止开关信息。图 1 说明了每种传感器的传递函数。

图 1：霍尔效应开关 (a) 和 (b)、锁存器 (c) 和线性传感器 (d) 和 (e) 输出响应。

误区 2：霍尔效应传感器无法实现低功耗解决方案

虽然某些霍尔效应传感器确实会消耗个位数毫安范围内的电流，因此不适合电池供电的应用，但也有其他霍尔效应开关支持低采样率（5 Hz 或更低）并将平均电流降低至小于1 µA。这些设备在高功率活动测量状态和超低功率睡眠状态之间循环，以实现低功耗。由于活动状态 (tactive) 持续时间比睡眠间隔 (ts) 短得多，因此总平均电流消耗非常低（参见图 2）。

误区 3：霍尔效应传感器的工作范围非常有限

还有一些人认为霍尔效应传感器没有很好的实际使用范围，因为磁场随距离呈指数衰减。然而，具有高灵敏度的霍尔效应传感器可以从很远的距离检测到有用的磁场。以 SWG206NS 为例。图示显示了使用小型低成本铁氧体磁铁（12 mm x 12 mm x 6 mm）提供的所有器件变体的正面、背面感应距离。灵敏度最低的时可以检测到 4.0 mm 到 7.5 mm 的磁铁，而 SWG206NS 的检测范围在 18.7 mm 到 44.6 mm 之间。如果使用更坚固、尺寸相同的 52 级 NdFeB 磁体，该检测距离将增加到近 3 英寸。

误区 4：霍尔效应传感器至少需要三根线

市场上绝大多数霍尔效应传感器只有三个引脚——VCC（电源）、输出和 GND（接地）——因此一般认为必须将三根线连接到传感器。如图所示，一个漏极开路、电压输出、三针霍尔效应开关仅用两根电线就可以实现远程连接。当感应到磁场时，器件会通过 GND 引脚产生电流输出。如果未检测到磁场，则器件的输出将不会产生任何电流，进而不会通过 GND 引脚产生输出电流。请注意，确定电阻器的逻辑状态需要一个模数转换器（可以集成到微控制器中）和一个外部电阻器。但是这样会受到干扰产生无效的电压电平。

确保可靠的数据传输需要电流输出，来减少或消除信号失真。SWH565NSX是一种双引脚解决方案，仅需电源电压和接地即可运行。

误区 5：使用霍尔效应传感器时，磁铁放置不灵活。

磁铁相对于传感器的位置取决于许多因素,一些是系统级因素，而另一些是传感器本身固有的。决定磁体放置的外部系统因素主要是磁体尺寸、磁体材料类型和工作温度范围。磁铁越大，产生的磁场就越大。在最常用的磁铁中，钕铁硼 (NdFeB) 磁铁产生最强的磁场，因此它们的尺寸通常较小。在选择磁铁时散热也很重要，因为它通常会降低产生的磁场。

影响传感器特定磁体放置的主要因素是灵敏度水平、传感方向（平面内与平面外）、封装产品、板载传感器数量和可配置性。灵敏度更高的霍尔效应传感器可以检测到更远的磁铁。大多数霍尔效应开关和锁存器检测垂直于封装表面的磁场，但有些可以检测封装的水平方向。 SWU330NS 就是一个很好的例子，当垂直放置不方便时，水平放置设计就提供了更大的机械灵活性。另一个例子是使用能够监控多轴的二维双通道锁存器；您几乎可以将它们放置在与磁铁相关的任何位置。

结论

霍尔传感器在中国市场增长率为两位数，在我们的日常生活中，霍尔传感器被广泛应用。例如，在翻盖或是滑盖的手机中，用来检测手机盖翻开或是滑动的器件就是霍尔传感器；再如，在电脑键盘上，实现光标移动的滚动键就是由霍尔传感器组成的；还有，在汽车变速箱、电动门窗等需要电机的部件中也有霍尔传感器应用。我们在每天的生活中都在与霍尔传感器打交道。

霍尔传感器应用的领域不同，因此各个市场对它的要求也不尽相同。手机市场可能对霍尔传感器的主要要求包括尺寸、功耗和可调节的阈值。在工业和汽车应用方面，霍尔传感器首先要满足工业或汽车认证对器件的要求，例如安全性、稳定性和温度范围要达到相应的级别等等。随着这些终端应用产品的不断发展，霍尔传感器也呈现微型化、高集成化、高灵敏度、耐温性发展。

审核编辑 黄宇