使用霍尔效应传感或磁场传感技术的应用

【导读】随着支持技术的增强，使用霍尔效应传感或磁场传感技术的应用目前已变得有效。本技术文档介绍了霍尔效应技术，并对应用进行了回顾，特别是区分霍尔传感器IC 的主要类型以及它们可以支持的各种传感行为。此外，它还探讨了一些使能技术，例如信号处理方面的进步，这些技术使该技术比早期更加强大。这使得非接触式霍尔应用的极高可靠性优势能够在比以往更广泛的范围内得到应用。

随着支持技术的增强，使用霍尔效应传感或磁场传感技术的应用目前已变得有效。本技术文档介绍了霍尔效应技术，并对应用进行了回顾，特别是区分霍尔传感器IC 的主要类型以及它们可以支持的各种传感行为。此外，它还探讨了一些使能技术，例如信号处理方面的进步，这些技术使该技术比早期更加强大。这使得非接触式霍尔应用的极高可靠性优势能够在比以往更广泛的范围内得到应用。

除了支持技术的改进之外，霍尔效应器件本身也取得了进步，有助于完整解决方案的设计。这些进步包括功耗和空间的减少，以及诊断和保护功能的集成，使霍尔传感器IC 能够提供先进的数据驱动功能，这些功能在小型化便携式消费电子产品、汽车和其他不断发展的行业中的需求越来越大。

介绍

凭借用于位置传感和液位传感的多种解决方案，设计人员可以选择的技术和封装来满足其商业和工程目标。在这些解决方案中，霍尔效应技术及其非接触式磁传感应用提供了卓越的价值和可靠性。本应用说明探讨了霍尔效应技术的优势以及这些设备的发展如何增强位置和液位传感结果。

霍尔效应的好处

感测位置和水平的方法几乎与需要这些功能的应用一样多。电感式、电容式、机械式、磁阻式、霍尔效应式和光学式等等都是可行的传感选项，而且这个列表还在不断扩大。然而，对于设计人员来说，始终存在需要解决的相同关键要素，并且不可避免地将应用要求与适当的传感技术相匹配。

关键要求，例如：成本、行程距离（有效工作气隙）、分辨率、精度以及通常的成本，都需要确定，以有效且高效地选择合适的传感技术。当然，为每个元素构建答案并不总是一项简单的任务。不过，在这里，霍尔效应传感技术的灵活性是有优势的。高可靠性、小尺寸、可行的生产成本、宽工作电压范围、多种输出选项以及易于实施，使得霍尔效应传感技术能够服务于大多数市场的应用。

霍尔技术概述

首先，简要介绍霍尔效应技术的工作原理。简而言之，霍尔效应以埃德温·霍尔爵士 (Sir Edwin Hall) 的名字命名，于 1879 年发现，是指当电流流过导电材料（例如硅 (Si) 或砷化镓 (GaAs)）时，会产生可测量的电压。导体受磁场影响（见图 1）。这种由磁场产生的横向力称为洛伦兹力。因此，霍尔效应器件需要磁场来驱动该器件。

　
图 1 在霍尔效应中，垂直于电流流动的磁通量会产生可测量的电压。

尽管霍尔效应技术如今已相当普遍，但直到 20 世纪 80 年代才真正开始获得大众接受。这是因为霍尔元件两端的电压很小，很容易受到温度和封装应力等外力的影响。如图 2 所示，较新的器件除了采用片上偏移消除技术之外，还结合了信号放大能力方面的进步，即使在极端环境条件下也可以采用霍尔效应传感技术。例如汽车引擎盖下的应用。此外，霍尔效应 IC 的“非接触”操作为用户提供了近乎无限的驱动和开关寿命。

图 2 现代霍尔效应传感器 IC 集成了信号调节和放大技术来制造实用的设备。

霍尔设备选项

通过进一步研究位置或液位传感应用需要考虑的元件，霍尔效应 IC 为设计人员提供了多种功能和变化，包括数字或模拟输出。前一个选项适合感测离散位置，而后者为用户提供相对无限数量的位置以获得更高的分辨率。需要离散位置或液位感测的应用示例包括：汽车换档选择器、安全带带扣开关、座椅位置传感器、蜂窝翻盖电话、无刷直流电机换向、挡风玻璃刮水器储液罐和油箱等。由于其高可靠性，霍尔效应技术在这些应用中被用来取代磁簧开关和机械开关。

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