利用垂直霍尔技术提高速度和方向检测
利用垂直霍尔技术提高速度和方向检测
作者Marvin Ng, A雷竞技竞猜下载llegro MicroSystems, LLC
介绍
当A12622D双通道霍尔效应传感器集成电路采用5引脚SOT23W表面安装封装，以及4引脚SIP通孔封装。它具有传统的平面磁场方向和垂直磁场方向操作的特点。位于中心位置的平面和垂直大厅元素的双重运行导致:
方向（仅X-Z或Y-Z轴，具体取决于
零件号码选择)
- 输出之间固有的90°相分离(正交)，使正交磁体的极距和气隙无关
- 更小的封装尺寸，允许更小的PCB尺寸和更紧密的总有效气隙(TEAG)
- X-Z选项提供更小的尺寸传感Teagg
- 机械设计的灵活性利用自由选择环形磁铁基于可用性和/或成本
- 一个潜在的通孔器件的替代，因为平面内传感可以通过SMT器件实现
两种可用选项允许通过在Y和Z轴或X和Z轴中感测系统设计灵活性。这允许传感器IC，因此允许安装在其上的PCB，相对于磁体以不同方向安装的柔韧性。
A1262是先前一代装置的替代解决方案，例如A1230和A3425，其1D（双平面厅）设计需要环形磁极间距优化并仅提供一种感测方向，而A1262不需要环形磁铁优化和罐头配置为四种不同的方向（请参阅感应配置部分）。另外，A1262以较小的（SOT23W）包装提供。有关2D A1262至双平面A1230和A3425的比较，请参见表1。
表1:二维与一维(双平面)的比较| 特征 | 设备 | ||
| A1262 | A1230 | A3425 | |
| 霍尔元件间距 |
N/A |
1.0毫米 |
1.0毫米 |
| 固有的输出正交 |
是的 |
没有 | 没有 |
| 传感配置 |
4. |
1 | 1 |
| 可用的包 |
k (sip); |
L（SOIC），K（SIP） |
L（SOIC），K（SIP） |
| 防喷器/防喷器(最大值) |
±40 g |
±30克 |
±30克 |
| 输出极性，B > BOP |
低 |
低 | 低 |
垂直和平面大厅元素
集成电路设计和制造技术的发展创造的垂直磁场平行于平面的大厅元素敏感函数的IC。同样的原则下平面大厅元素,仅是敏感的磁场垂直于这个平面集成电路。这z轴敏感性是不改变的
传感器IC定位或旋转。因此，仅使用平面霍尔元件的表面安装设备是不可能实现平面内传感的。
平面霍尔元件跨越模具的长度和宽度(平面内)，如图2所示。垂直霍尔元件沿芯片深度由下向上构造，如图3所示。
通过旋转集成电路，或通过改变模具上垂直霍尔传感元件的方向，传感器集成电路可以识别磁场方向和振幅，并真正在多个空间维度上进行感知。在A1262中，X轴和Y轴为垂直霍尔传感轴，Z轴为平面霍尔传感轴(见图4)。
A1262有两个不同的传感配置，可以选择作为订购选项。差异是垂直霍尔元素的方向。X-Z选项在X轴上定向有一个垂直的霍尔元素，与Z轴中的平面厅元件一起工作。Y-Z选项的垂直霍尔元件旋转以在Y轴上敏感。这允许用户选择如何相对于环形磁铁定位传感器IC。这在感测配置部分中进一步解释。
传感配置
A1262提供双通道感应，具有环形磁磁型输出正交。提供两种不同的2D感测轴配置，X-Z和Y-Z轴。垂直和平面霍尔元素一起使用以产生正交输出，类似于使用类似A1230或A3425的双平面传感器IC（但是，双平面图传感器仅在一个配置中敏感）。Planar Hall Element定位在环形磁体上的磁极感测磁极，而垂直霍尔元件感测过磁极之间的过渡（如图12所示）。
在X-Z结构(图5)中，霍尔元件被定位，以检测平行于封装表面的磁场、横过/垂直于无铅面(X轴)的磁场和垂直于封装表面(Z轴)的磁场，如图2所示。垂直霍尔可以配置为感应磁极(正面)。
Since the sensor IC is sensitive on the edges without leads, the IC can be positioned closer to the target (compared to the Y-Z combination), in applications which require the IC to be oriented with the vertical element positioned head-on to the magnet (see Figure 7).
与Z平面霍尔元素一起。
Z轴平面展厅（以红色显示）可以使用头部（a）。
X轴垂直展厅（以绿色显示）可以采用头部（B）。
在Y-Z结构中(图6)，霍尔元件被定位以检测穿过引线两侧平行于封装表面的磁场(y轴)和垂直于封装表面的磁场(z轴)。垂直霍尔可以配置为感应磁极(正面)。传统的双通道器件，如A1230和A3425，在图6中的任何一种配置(A或B)中都感觉不到环形磁铁。
与Z平面霍尔元素一起。
Z轴平面展厅（以红色显示）可以使用头部（a）。
y轴垂直展厅（以蓝色显示）可以采用头部（b）。
关闭气隙能力
可用的X-Z选项允许传感器的极其紧密的空气间隙定位到磁体上，以进行需要PCB垂直于环形磁体的应用。雷竞技最新网址这是由于敏感边缘是没有引线的侧面。
图7说明了在没有引线的一侧进行传感的优点。对无铅侧的传感允许IC被放置在PCB的边缘，而不需要容纳器件引线和相关的PCB焊点和痕迹。这导致了总有效气隙(TEAG)的显著减少。在Y-Z选项上，传感器必须放置在PCB上更远的内侧。
vs. Y-Z (B)配置
表2:传感选项部件编号
| - z选项 | x z选项 |
| A1262LLH-T | A1262LLH-X-T |
双重输出
A1262是一个双输出传感器，在两个独立的输出管脚(分别为OUTPUTA和OUTPUTB)上输出垂直霍尔元件(X或Y)和平面霍尔元件(Z)。这是通过信道的时分多路复用来实现的。请参见图8中的框图。每个通道大约每16 μs采样一次(典型的)，以允许通道稳定，因此两个通道大约每32 μs更新一次。参见图9。
A1262采样率的时分复用相对较快，能够满足较高的磁输入频率，适用于大多数应用。雷竞技最新网址请与您的Allegro代表联系，了解更多关于高频应用适用性的信息。雷竞技最新网址
对应的输出在通道设置时间后更新。
固有的交
由于平面和垂直元件位于基本相同的位置，这种传感技术减轻了环形磁体目标优化以实现正交(输出通道之间90°相分离)的需要。
当环形磁极对节距为霍尔元件节距的4倍时，双平面传感器集成电路只有两个通道正交。
上面的图10显示了一个磁极间距尺寸为双平面传感器IC优化的环形磁铁，导致输出信号中90°相分离，而下面的图11显示了一个磁极间距明显更大的环形磁铁。这种较大的极间距对于双平面传感器集成电路的霍尔元件间距没有进行优化，从而导致输出信号相分离明显更小。由于二维传感器IC不受磁极间距的影响，输出信号保持正交(90°相分离)。
下面的图12说明了2D传感器阵列如何实现独立于磁体尺寸的正交传感。
磁通量密度)与环形磁铁位置
- 集成电路位于南极上方。在这个位置，垂直通量在Z轴上，只通过平面霍尔单元，而在X轴上没有垂直通量。因此，各自的输出通道将输出与垂直磁通成比例的电压。Z通道将输出一个正电压，而X通道将在零电压。
- 集成电路位于南北极过渡区域。现在Z通道输出将是零，X通道输出将是正电压。
- 集成电路被放置在北极上，导致Z通道输出为负，而X通道返回为零。
- 集成电路位于从北极到南极的过渡区域。Z通道输出现在再次为零，而X通道输出为负。
相分离
无论磁极间距如何，A1262的相分离本质上是90°。然而，机械放置会影响相分离。
如图13所示，当传感器IC与旋转轴不对齐(切向偏移)时，相位分离会从90°偏移数度。相分离中位移的幅度取决于机械偏移量。在这个例子中，由于相对较大的偏移量和一个小直径的环形磁铁，效果被夸大了。
总结和结论
A1262采用新的垂直霍尔传感技术，为旋转环磁体和电机应用提供理想的解决方案。雷竞技最新网址与现有的双通道霍尔锁存IC相比，使用A1262的设计更容易，但整个系统配置和机械包装的更具限制和更多选项。二维双通道磁传感器IC提供的前所未有的灵活性减轻了优化输出正交的环形磁体目标的需要，并且选择两个不同的垂直感测轴，为IC和PCB安装提供各种选项。
- 设计者可以选择四种不同的感测方向中的任何一种，以及在表面安装（LH）或通孔包（K）之间的选择。
- 2D传感提供了固有的输出信号正交，不管环形磁铁的设计，提供了使用其他应用现有环形磁铁或选择现成的环形磁铁的选择。雷竞技最新网址
- X-Z选项提供改进的Teag，包括在SOT包中提供的Teagucate Dualchannel设备。
- 使用表面安装装置感测平面内的平面的能力支持具有更少的装配步骤与传感器在通孔（SIP）封装中的传感器的较小较轻的系统的设计。
的其他信息Allegro A1262 2D霍尔效应传感器IC，请参阅A1262数据表和其他可用的应用笔记快速的设计中心。