霍爾元件選型指南___一文帶你解決霍爾元件選型難題

隨著各行各業(yè)對(duì)產(chǎn)品智能化的要求越來越高，傳感器的應(yīng)用也越來越廣泛，而磁性傳感器作為三大傳感器之一，因其價(jià)格低廉且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，深受工程師的喜愛。目前主流的磁性傳感器又分為兩大類：霍爾傳感器和磁阻傳感器，今天無錫迪仕電子科技有限公司小編，就帶您全面了解下霍爾傳感器和磁阻傳感器，以及霍爾傳感器的核心組件-霍爾元件-應(yīng)該如何選型。

霍爾元件是霍爾傳感器的核心組成部件。霍爾傳感器的應(yīng)用，最常見的就三個(gè)類型：位置開關(guān)、計(jì)數(shù)、測(cè)量位移三種，各種各樣的方案都是這三種作用的延伸。常見的霍爾元件，都是需要配合一顆磁鐵來工作，通過檢測(cè)磁鐵和霍爾元件的相對(duì)位置改變，霍爾元件改變自己的信號(hào)輸出，從而來反饋磁鐵位置的改變。舉個(gè)例子講，常見的冰箱門，我們?cè)诒溟T的一端裝上霍爾元件，另一端裝上一顆磁鐵。當(dāng)冰箱門關(guān)閉的時(shí)候，霍爾元件和磁鐵是處于一個(gè)比較靠近的位置，當(dāng)冰箱門打開的時(shí)候，霍爾元件和磁鐵是處于一個(gè)比較遠(yuǎn)離的位置。那我們的霍爾元件在磁鐵靠近和遠(yuǎn)離的兩個(gè)狀態(tài)下，分別輸出不同的信號(hào)，一般是通過高低電平輸出，來反饋給控制系統(tǒng)，冰箱是打開還是關(guān)閉的。這樣就能做到，冰箱門打開的時(shí)候，冰箱內(nèi)的燈自動(dòng)開啟；冰箱門關(guān)閉的時(shí)候，冰箱內(nèi)的燈自動(dòng)關(guān)閉。

了解了霍爾元件的基本工作方式后，我們?cè)賮磉M(jìn)一步了解一下霍爾元件的分類。按照霍爾元件的輸出類型來分，霍爾元件可以分為兩個(gè)大類：開關(guān)型的霍爾元件和線性霍爾元件。這個(gè)很容易理解，開關(guān)型的霍爾元件，只輸出高低兩個(gè)電平信號(hào)，要么是開要么是關(guān)。線性霍爾元件輸出一個(gè)持續(xù)變化的模擬量信號(hào)，輸出電壓從高到低或者從低到高，這樣一個(gè)不間斷的持續(xù)變化。

開關(guān)型的霍爾元件，又分為三個(gè)小類型：?jiǎn)螛O霍爾元件、全極霍爾元件、雙極鎖存霍爾元件。單極霍爾元件指的是只感應(yīng)一個(gè)磁極的霍爾，一般是插件封裝的只感應(yīng)S極。即S極的磁鐵靠近霍爾元件時(shí)，霍爾元件產(chǎn)生高低電平的變化，N極靠近的時(shí)候，是不感應(yīng)的。全極霍爾元件可以感應(yīng)兩個(gè)磁鐵，即NS任意一個(gè)磁極靠近霍爾元件時(shí)，霍爾元件都會(huì)產(chǎn)生高低電平的變化。雙極鎖存霍爾元件，需要NS兩個(gè)磁鐵交替接近霍爾元件才能產(chǎn)生高低電平的切換，即一個(gè)磁極靠近再離開后繼續(xù)保持開的狀態(tài)，需要另外一個(gè)磁鐵靠近才能切換成關(guān)的狀態(tài)。

我們?cè)谠O(shè)計(jì)方案的時(shí)候，首選需要確認(rèn)的就是，需要開關(guān)量輸出的霍爾元件還是模擬量的霍爾元件，日常生活中大部分的方案，如定位、計(jì)數(shù)、位置開關(guān)等方案，使用性價(jià)比更高的開關(guān)霍爾就可以了。一些需要模擬量輸出的，如角度檢測(cè)、漏磁檢測(cè)、電流檢測(cè)、編碼器等方案，再推薦使用精度更高的線性霍爾。

我們先來看開關(guān)型的霍爾，第一項(xiàng)重要參數(shù)：供電電壓，供電電壓大致就可以分兩種，低壓供電和高壓供電的。這個(gè)就要對(duì)應(yīng)著我們常見的兩種供電方式，電池供電或者電源供電。電池供電，我們一般就是3V、3.3V或者5V供電的比較多，也有較少的方案是使用1.65V或者1.8V供電的，這就輸出低壓供電。電源供電，一般就是5V、12V、24V的比較多，當(dāng)然少見的也有3V供電的，5V以上供電我們就認(rèn)為是高壓供電。一般來說，我們使用電池供電的方案，必須要考慮到的一個(gè)問題，就是產(chǎn)品的功耗，盡可能的使用微功耗的產(chǎn)品。這類方案目前非常多，像我們常見的藍(lán)牙耳機(jī)、小型電子設(shè)備、智能門鎖、玩具、手機(jī)、儀表、鍵盤、鼠標(biāo)等等方案，一般都需要使用微功耗的產(chǎn)品。而這些方案，單極和全極的霍爾元件，一般都是通用的，大部分工程師選擇全極型微功耗的產(chǎn)品，如我司的DH463、DH481、DH621、DH627、DH251等產(chǎn)品，也是出貨量最大的一個(gè)類型。這類產(chǎn)品較大的優(yōu)勢(shì)是可以低壓?jiǎn)?dòng)，功耗低（平均3~5uA）,且靈敏度高，僅需要配合較小的磁鐵就可以工作。但是這類微功耗的產(chǎn)品，為了追求低功耗，芯片都是帶休眠的，這就延伸出來一個(gè)問題：檢測(cè)頻率。一般微功耗的產(chǎn)品，檢測(cè)頻率都比較低。DH463/DH627的最大檢測(cè)頻率都只有8Hz，即一秒最多可以都8次開關(guān)動(dòng)作，超過這個(gè)頻率，就有可能會(huì)漏信號(hào)。DH481有24Hz，DH621的頻率稍微高一些，有40Hz。這四個(gè)產(chǎn)品的靈敏度DH463＞DH627＞DH481＞DH621，我們?cè)谶x型的時(shí)候，可以根據(jù)實(shí)際情況來選擇產(chǎn)品。另外，DH481是開漏輸出的，需要外接上拉電阻才能工作，DH463/DH621/DH627三款則為推挽輸出，內(nèi)置了上拉電阻，應(yīng)用電路稍微簡(jiǎn)單一些。還有幾款DH251/DH281L/DH553分別有各自的特性，這里就不展開說明了，如果需要可以訪問無錫迪仕電子科技的官網(wǎng)，進(jìn)一步咨詢我們的在線客服人員。單極微功耗的產(chǎn)品，目前主要在出DH254和DH264兩款。這兩款參數(shù)基本一致，DH254的一致性稍微高于DH264，而DH264的價(jià)格上有一些優(yōu)勢(shì)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)產(chǎn)品的時(shí)候可以根據(jù)實(shí)際需要來選擇。

電源供電的一些應(yīng)用，就會(huì)涉及到一些12V或者24V供電的設(shè)備。如果是5V供電的應(yīng)用，只要不是開關(guān)頻率特別高的應(yīng)用，用微功耗的低壓霍爾也行，但是一些12V和24V供電的應(yīng)用，就需要使用高耐壓的霍爾。如全極中的DH452/DH45L/DH8105等產(chǎn)品，或者單極中的DH210/DH220/H230/DH3144/DH44E。全極霍爾中，DH452/DH45L/DH8105這三款靈敏度相差不大，但是各自有自己的特征。DH452相對(duì)而言性價(jià)比較高，同時(shí)耐壓也比較高，不容易壞，建議一些環(huán)境較惡劣的應(yīng)用，選擇DH452。但是相對(duì)其他兩款，DH452一致性稍微差一點(diǎn)。DH45L這款產(chǎn)品，經(jīng)常應(yīng)用于一些安全領(lǐng)域的應(yīng)用，如醫(yī)療、汽車電子、精度要求較高的工業(yè)應(yīng)用。DH45L這款產(chǎn)品最大的優(yōu)勢(shì)在于，具有非常好的高溫穩(wěn)定性，內(nèi)置溫度補(bǔ)償機(jī)制，靈敏度便宜幾乎可以忽略不計(jì)。而DH8105這個(gè)產(chǎn)品，特點(diǎn)是擁有NPN常開和常閉兩種選擇。即可以選擇有磁輸出低電平的正常版本DH8105（常規(guī)開關(guān)霍爾都是這個(gè)邏輯），也可以選擇有磁輸出高電平的反向版本DH8105A，經(jīng)常適用于一些需要霍爾元件做后端的驅(qū)動(dòng)的產(chǎn)品。單極高耐壓的產(chǎn)品，目前主要有DH210/DH220/H230/DH3144/DH44E幾款，他們的工作邏輯和全極高耐壓的是一模一樣的，這5款產(chǎn)品主要也就是靈敏度的區(qū)別，其中DH230＞DH220＞DH210＞DH3144＞DH44E，其他方面的區(qū)別這里就不展開說明了，詳情也可以訪問無錫迪仕電子科技的官網(wǎng)，咨詢我們的在線客服。排除一些使用全極霍爾會(huì)干擾的特殊應(yīng)用，單極和全極的霍爾都是可以相互替換使用的。

了解了第一項(xiàng)重要參數(shù)供電電壓之后，我們?cè)賮砹私獾诙?xiàng)重要參數(shù)，磁靈敏度，也就是我們常說的Bop。Bop數(shù)值對(duì)于單顆霍爾來說，是一個(gè)數(shù)值，但是我們看產(chǎn)品規(guī)格書的時(shí)候，都是一個(gè)范圍值，是因?yàn)榛魻栐拇澎`敏度，都會(huì)有一定的差異性，同一個(gè)型號(hào)產(chǎn)品的差異性又在一定的范圍內(nèi)，這個(gè)范圍就是我們規(guī)格書的Bop范圍。Bop指的就是開啟霍爾元件所需要的磁場(chǎng)值，以DH627為例，Bop的范圍值是±10GS~±30GS，典型值是±20GS。即對(duì)于大部分DH627產(chǎn)品來說，需要南極或者北極20GS左右的磁場(chǎng)，就可以開啟。只要霍爾元件檢測(cè)到20GS以上的磁場(chǎng)，20GS~無窮大的磁場(chǎng)范圍，霍爾元件都處于開啟狀態(tài)。這里的±指的就是南極和北極都可以，即DH627屬于全極性的霍爾，南極或者北極足夠的磁場(chǎng)都可以開啟。對(duì)于常規(guī)的開關(guān)霍爾元件來說，上電之后，都是輸出高電平的，當(dāng)磁場(chǎng)靠近，達(dá)到Bop的數(shù)值大小之后，霍爾開啟，輸出變?yōu)榈碗娖剑艌?chǎng)持續(xù)加強(qiáng)也會(huì)一直保持低電平的狀態(tài)。如下圖：

如上圖所示，我們看到中間部分的輸出電壓線，是在偏上方，就是此時(shí)輸出的是高電平。而在兩邊的部分輸出的電壓線，是在偏下方，就是此時(shí)輸出的是低電平。

以上所說的邏輯，都是磁鐵接近和遠(yuǎn)離兩個(gè)狀態(tài)的產(chǎn)品選擇，即是關(guān)于開關(guān)霍爾里面單極和全極霍爾的選型問題。開關(guān)霍爾中，還有另外一種雙極鎖存的類型。這類霍爾元件不是通過磁鐵簡(jiǎn)單的靠近遠(yuǎn)離來工作，需要通過切換NS兩個(gè)磁極來實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能。即一個(gè)磁極開，另外一個(gè)磁極關(guān)。我司這個(gè)類型的霍爾元件有DH188、DH261、DH402f、DH41f等型號(hào)，這類產(chǎn)品目前主要就是應(yīng)用在電機(jī)和流量計(jì)兩個(gè)領(lǐng)域。雙極鎖存型的霍爾元件，開啟點(diǎn)Bop和關(guān)閉點(diǎn)Brp，都是接近對(duì)稱的。以DH188插件封裝為例，一般就是在S極15GS的狀態(tài)下開啟，輸出低電平。然后在N極15GS的狀態(tài)下關(guān)閉，輸出高電平。雙極鎖存型的霍爾一樣需要考慮供電電壓和Bop磁靈敏度兩個(gè)問題，根據(jù)實(shí)際應(yīng)用來選擇產(chǎn)品即可。

除了以上所說的開關(guān)霍爾，輸出高低電平的，還有一種類型的霍爾元件，是輸出模擬量的。就是隨著磁鐵的靠近遠(yuǎn)離，輸出電壓逐漸增加或者減弱。目前我司線性霍爾從高到底靈敏度均有可供選擇的。以DH603為例，假設(shè)5V供電。在沒有磁場(chǎng)的狀態(tài)下，線性霍爾的輸出電壓是電源電壓的一半，即2.5V，當(dāng)N極緩慢靠近時(shí)，輸出電壓逐漸降低，由2.5V下降到0.8V。當(dāng)S極緩慢靠近時(shí)，輸出電壓逐漸增強(qiáng)，由2.5V上升到4.2V。線性霍爾目前主要應(yīng)用在電流檢測(cè)、位移測(cè)量、電動(dòng)車轉(zhuǎn)把、游戲手柄、鼠標(biāo)、防拆檢測(cè)、控制器等領(lǐng)域比較多。

除了霍爾元件，另外一種磁性傳感器也經(jīng)常會(huì)遇到，就是磁阻傳感器。磁阻和霍爾元件的工作原理不一樣，但是工程師用起來大同小異。磁阻屬于更精密的磁性傳感器，一般靈敏度更高，且功耗更低，但是同時(shí)價(jià)格也會(huì)昂貴一些，一般一些比較精密的應(yīng)用，選擇磁阻的比較多，如門磁、電子鎖、水表、電表、煤氣表、手機(jī)、筆記本、液位計(jì)等領(lǐng)域。磁阻一般也是應(yīng)用在電池供電的應(yīng)用，最高一般就是5V供電。近期我司磁阻傳感器VCS2373S在門磁行業(yè)應(yīng)用就很火爆，隨時(shí)歡迎咨詢。

以上就是迪仕霍爾和磁阻的選型指南，如需更多的選型幫助，可以訪問我們的官網(wǎng)網(wǎng)站咨詢我們的在線工作人員。

審核編輯：湯梓紅