【扫盲】何谓霍尔IC

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利用半导体制作的磁性传感器品种繁多，其中极具代表性的产品为霍尔元件。霍尔元件是应用了被称为 “霍尔效应（Hall Effect）”的电流磁气效应的传感器。由于霍尔元件从元件本身获得的电压非常小，因此一般情况下需要配置运算放大器等的放大电路。霍尔IC是将霍尔元件与运算放大器组为一体的产品，因此可削减外接部件数，易于进行电路设计。

由于霍尔IC可利用单体进行磁极判别，因此从一般用途到车载用途广泛的领域内被采用。主要有旋转检测、位置检测、开/关检测、电流检测和方位检测等多方面的检测用途。在一般用途方面，广泛应用于洗衣机、冰箱等日用家电以及手机。在车载用途方面也使用了众多的霍尔IC。不仅可检测门、窗的开/关， 还可检测车身高度及车速、马达的转速等。

霍尔元件的工作原理

霍尔IC内置有霍尔元件。当电流流入此霍尔元件后，在与电流流向成直角方向的地方将磁场（磁石）靠近本IC，电流的主角带电粒子将受到洛伦兹力的影响，根据洛伦兹力，电流和磁场的朝向成直角时会产生电压（霍尔电压），（霍尔效应）。霍尔IC检测到此产生电压后，检测出磁场（磁石）的存在。所输出的电压与磁束密度成比例而逐渐増加。

根据佛来明的定律，此直角方向的电压（霍尔电压）因磁场朝向（N极或S极）的不同，电压的方向相应发生变化。霍尔IC根据此电压的方向，不仅可检测到磁场的存在，而且还可以检测出磁场的朝向（N极或S极）。

图1　霍尔元件的工作原理

霍尔IC的构成

霍尔IC将从霍尔元件输出的电压（霍尔电压）放大，通过在IC内部进行信号处理，根据磁束密度输出。

霍尔效应IC有两种类型。一种是用于电动机等的旋转检测的高速操作型。另一种是电池供电设备的低电流消耗型。

下面，表1和图2显示了低电流消耗型霍尔效应IC的内部配置。

表1　霍尔IC的构成

图2　霍尔IC的框图（S-5712系列、CMOS输出产品）

霍尔IC的种类

霍尔IC可根据用途选择检测方式（输出方式）。在此说明一下霍尔IC的代表性种类。

霍尔巴的种类有两种，可获得与磁场强弱成比例的输出电压的线性输出型（模拟输出型、数字输出型）和可获得ON/OFF信号的切换型（数字输出型）。

霍尔IC的种类

1. 线性输出型: 可获得与磁场强弱成比例的输出电压

2. 切换型: 可获得ON/OFF信号

检测方式（输出方式）

霍尔IC是检测暗场的产品，磁场有N极和S极。在此说明检测N极或S极的任意一方的”单极检测”、不分N极和S极检测两极的”两极检测”、交变检测N极和S极的”交变检测”的3种检测方式。交变检测是一种不仅根据磁场强弱，而且还利用了霍尔巴的特性（N极、S极的判别能力）的检测方式。请根据所利用的应用电路的种类，选择适当的检测方式。

单极检测

仅检测单极（N极或S极）的磁场，根据磁束密度进行ON/OFF工作，并输出”H”或”L”。

单极检测（检测S极时输出为”L”的产品）

两极检测

检测两极（N极和S极的双方）的磁场，根据磁束密度进行ON/OFF工作，并输出”H”或”L”。

两极检测（检测S极或N极时输出为”L”的产品）

交变检测

交变检测两极（N极和S极的双方）的磁场，根据磁束密度和磁场特性进行ON/OFF工作，并输出”H”或”L”。

交变检测（检测S极时输出为” L” 的产品）

如何选择合适的霍尔效应IC

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