双极传感器 IC 被设计为敏感开关。(请注意,术语“双极”指的是磁极性,与双极半导体芯片结构无关。)双极开关具有一致的磁滞,但各个单元的开关点出现在相对更正或更负的范围内。这些器件适用于使用间隔紧密、交替的北极和南极的情况,从而产生所需的磁信号幅度 ΔB,因为磁场极性的交替可确保切换,而一致的磁滞可确保周期性。
图 1 显示了用于检测旋转轴位置的应用,例如在无刷直流电机 (BLDC) 中的应用。多个磁体被合并到一个称为“环形磁体”的简单结构中,该结构包含相对的交替区域磁极性。与每个环形
磁铁相邻的 IC 封装是霍尔双极开关器件。当轴旋转时,磁区移动经过霍尔器件。该装置受到近的磁场的影响,当南磁场相反时开启,当北磁场相反时关闭。请注意,设备的品牌面朝向环形磁铁。
双极开关霍尔效应
集成电路 使用环形磁铁的两个双极器件应用。环形磁铁具有交替的 N(北)和 S(南)极性区域,这些区域旋转经过霍尔器件,导致它们打开和关闭。
典型操作
双极开关通常具有正 BOP 和负 BRP,但这些开关点出现在相对于中性电平 (B = 0 G) 不对称的场强水平处。允许此特性,因此双极开关可以提供更高的灵敏度和更窄的 BHYS比锁存开关(双极开关初被认为是早期锁存器的低成本替代品)。一小部分(约 10%)双极开关的开关点范围完全在正极(南)极性范围内或完全在负(北)极性范围内。所有这些特征范围都可以使用交替的正(南)和负(北)极性场可靠地运行。当磁场被移除时,通常会发生关断,但为了确保释放,需要磁场反转。
双极开关的一个示例是工作点 BOP(max) 为 45 G、释放点 BRP(min) 为 –40 G 和磁滞 BHYS(min) 的设备, 15 G。但是,工作点 BOP(min) 可能低至 –25 G,释放点 BRP(max) 可能高达 30 G。图 2 显示了这些特性具有这些开关点的假设设备的单元。图 3 顶部的轨迹“Minimum ΔB”展示了多么小的振幅可以实现可靠的开关。
演示双极开关的可能开关点范围,用于低磁通量幅度、窄节距交替极目标
图 2 说明了双极开关的三种一般工作模式之间的差异:
“锁存模式”描述了具有正 BOP 和负 BRP 的任何双极开关单元,其行为类似于霍尔锁存开关,需要两个磁场都存在才能完成操作(但没有实际锁存设备状态)
“单极模式”描述的是 BOP 和 BRP 均位于正(南)范围内的任何双极开关单元
“负单极模式”(有时称为“负开关”模式)描述了 BOP 和 BRP 均位于负(北)范围内的任何双极开关单元