理论教育 磁敏式位置传感器及应用简介

磁敏式位置传感器及应用简介

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:磁敏式位置传感器是利用对磁场敏感的半导体元件制成的,如霍尔效应或磁阻效应元件。常见的磁敏式位置传感器有霍尔元件或霍尔集成电路、磁敏电阻以及磁敏二极管等。其中基于霍尔效应原理的霍尔元件、霍尔集成电路统称为霍尔效应磁敏传感器,简称霍尔传感器。目前,霍尔集成电路传感器是无刷直流电动机最主要使用的转子位置传感器。

磁敏式位置传感器及应用简介

磁敏式位置传感器是利用对磁场敏感的半导体元件制成的,如霍尔效应或磁阻效应元件。常见的磁敏式位置传感器有霍尔元件或霍尔集成电路、磁敏电阻以及磁敏二极管等。其中基于霍尔效应原理的霍尔元件、霍尔集成电路统称为霍尔效应磁敏传感器,简称霍尔传感器。当磁场中的半导体有电流通过时,其横向产生电压(霍尔电动势),这个现象后来被称为霍尔效应。霍尔元件利用它所产生的霍尔电动势与正交的磁场强度成正比原理工作。但霍尔元件薄而脆,它的霍尔电动势小,需要外围放大电路,不便使用。

霍尔集成电路是在霍尔效应原理的基础上,利用集成封装和组装工艺制作而成,内部集成了霍尔元件和必要的外围电路,它可方便地把磁场信号转换成较大幅度的电信号,同时又具备耐受工业应用环境可靠工作的要求。霍尔集成电路具有无触点、低功耗、长使用寿命、响应频率高等特点,采用塑封材料包封成一体化,所以能在各类恶劣环境下可靠的工作。由于霍尔位置传感器具有结构简单、体积小、安装灵活方便、易于机电一体化、价格低等优点,故目前得到广泛的应用。目前,霍尔集成电路传感器是无刷直流电动机最主要使用的转子位置传感器。

霍尔集成电路按功能和应用可分为线性型和开关型两大类:

1.线性型霍尔集成电路

线性型霍尔集成电路是由电压调整器、霍尔元件、差分放大器、输出级等部分组成的集成电路,其输出为与磁场强度成线性关系的输出电压,可用于磁场测量、电流测量、电压测量等。一般不用作无刷直流电动机转子位置传感器。(www.daowen.com)

2.开关型霍尔集成电路

开关型霍尔集成电路是由电压调整器、霍尔元件、差分放大器、施密特触发器和输出级等部分组成的集成电路。其输出为开关(逻辑)信号。霍尔开关的输入信息是以磁通密度B来表征的,当芯片法线方向上的B值增大到一定的程度后(动作值Bop),霍尔开关内部的触发器翻转,霍尔开关的输出电平状态也随之翻转为低电平;当B值降低到低于(返回值Brp),霍尔开关的输出翻转为高电平。动作值Bop与返回值Brp之差称为回差。输出端一般采用集电极开路输出,能够与各种类型电路兼容。

开关型霍尔集成电路中有一种称为锁存型霍尔集成电路,其特征为:动作值Bop和返回值Brp相对S极和N极磁场是对称动作的,有Bop≈-Brp。例如UGN3175锁存型霍尔集成电路就是这样的双极性对称的开关霍尔集成电路。它的动作值在+B区(即S极磁场),返回值在-B区(即N极磁场)。在S极磁场的某一磁通密度(≥Bop)下,它的输出是导通状态(ON,低电平),当S极逐渐离开该IC、磁通密度为零时,它的输出仍然保持导通状态。只有磁场转变为N极并达到Brp值时,输出才翻转为截止状态(OFF高电平),这种电路在S-N-S-N交替变化磁场下的输出波形占空比接近50%,适合于有多极环形永磁转子的无刷直流电动机位置检测。

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