霍爾開關芯片在電力配電箱智能掛鎖的應用

電力配電箱平時不使用時需要使用鎖具鎖上，防止非授權人員或非工作人員打開發(fā)生意外。傳統(tǒng)的配電箱還使用普通鑰匙打開關閉，這種情況下經(jīng)常存在一些鑰匙丟失、檢修完成后鎖未關閉等情況，造成檢修效率低下，嚴重的還會出現(xiàn)安全事故。

國芯思辰接觸的一個項目是為供電局做一款低功耗電力配電箱智能掛鎖（使用電池進行供電），可以授權檢修人員通過藍牙方式進行開關鎖，檢查鎖的“開”和“關”的狀態(tài)。本篇文章重點為大家介紹鎖的“開”和“關”位置檢測的方案實現(xiàn)。智能掛鎖的功能框圖如下：

由于使用電池供電，需要考慮低功耗設計。由功能框圖可知，主控使用低功耗藍牙SOC，使用外部RTC芯片進行時鐘同步，開關鎖由電機驅(qū)動芯片控制減速電機來完成。減速電機可配合鎖結(jié)構，將一顆磁鐵嵌入減速電機結(jié)構，使用2顆霍爾開關來檢測鎖“開”和“關”的狀態(tài)位置。當鎖關閉到位后，框圖中上霍爾開關導通；當鎖打開到位后，磁鐵跟隨電機轉(zhuǎn)動到下霍爾開關位置，下霍爾開關導通。由此，需使用2顆霍爾開關即可實現(xiàn)鎖“開”和“關”位置的檢測。

考慮到低功耗設計霍爾開關靜態(tài)電流也要足夠小，根據(jù)結(jié)構設計需要使用直插式封裝器件，這里選擇了中科阿爾法的一顆低功耗、高靈敏度單極霍爾開關芯片AH503，支持寬工作電壓范圍2.7V~30V，供電電流典型值僅有2.5mA，可滿足電池供電場景且滿足使用時間要求。另外，AH503還提供多種封裝形式TO-92S、SOT23-3L，可滿足不同應用場景下的需求。

AH503功能框圖如下所示，由于AH503所需工作電流較小，可以使用SOC中GPIO來進行供電。

AH503基于BCDMOS技術設計，包括溫度補償、比較器和輸出驅(qū)動器。該芯片為電壓輸出，輸出驅(qū)動器分別是漏極開路MOSFET。比較器將實際磁通量與固定參考值（開關點）進行比較，控制輸出MOSFET導通或截止。有源失調(diào)補償可在電源電壓和溫度范圍內(nèi)產(chǎn)生恒定的磁特性。此外，機械應力對磁性參數(shù)影響很小。

AH503主要特征：

●過壓保護高達40V

●防靜電高達±12kv

●三線應用短路保護，開漏輸出和過溫保護

●有較強的機械應力

●在電壓和溫度范圍內(nèi)具有恒定開關點

●溫度范圍：-40°C到150℃

●溫度升高引起的磁通密度的降低由內(nèi)置負溫度系數(shù)來補償

●VCC引腳具有反向電壓保護

●適用于汽車和工業(yè)

●符合AEC-Q100汽車電子行業(yè)測試標準

綜上，AH503可替代Diodes(美臺)的AH3373，是實現(xiàn)電力配電箱智能掛鎖開關位置檢測的理想方案。