霍尔器件应用的一般问题

1.1 测量磁场

使用霍尔器件检测磁场的方法极为简单，将霍尔器件作成各种形式的探头，放在被测磁场中，因霍尔器件只对垂直于霍尔片的表面的磁感应强度敏感，因而必须令磁力线和器件表面垂直，通电后即可由输出电压得到被测磁场的磁感应强度。若不垂直，则应求出其垂直分量来计算被测磁场的磁感应强度值。而且，因霍尔元件的尺寸极小，可以进行多点检测，由计算机进行数据处理，可以得到场的分布状态，并可对狭缝，小孔中的磁场进行检测。

1.2 工作磁体的设置

用磁场作为被传感物体的运动和位置信息载体时，一般采用*磁钢来产生工作磁场。例如，用一个 5×4×2.5 （ mm3 ）的钕铁硼 Ⅱ 号磁钢，就可在它的磁极表面上得到约 2300 高斯的磁感应强度。在空气隙中，磁感应强度会随距离增加而迅速下降。为保证霍尔器件，尤其是霍尔开关器件的可靠工作，在应用中要考虑有效工作气隙的长度。在计算总有效工作气隙时，应从霍尔片表面算起。在封装好的霍尔电路中，霍尔片的深度在产品手册中会给出。

因为霍尔器件需要工作电源，在作运动或位置传感时，一般令磁体随被检测物体运动，将霍尔器件固定在工作系统的适当位置，用它去检测工作磁场，再从检测结果中提取被检信息。

工作磁体和霍尔器件间的运动方式有： (a) 对移； (b) 侧移； (c) 旋转； (d) 遮断。如图 7 所示，图中的 TEAG 即为总有效工作气隙。

图 7 霍尔器件和工作磁体间的运动方式

在遮断方式中，工作磁体和霍尔器件以适当的间隙相对固定，用一软磁（例如软铁）翼片作为运动工作部件，当翼片进入间隙时，作用到霍尔器件上的磁力线被部分或全部遮断，以此来调节工作磁场。被传感的运动信息加在翼片上。这种方法的检测精度很高，在 125℃ 的温度范围内，翼片的位置重复精度可达 50μm 。

图 8 在霍尔器件背面放置磁体

也可将工作磁体固定在霍尔器件背面（外壳上没打标志的一面），让被检的铁磁物体（例如钢齿轮）从它们近旁通过，检测出物体上的特殊标志（如齿、凸缘、缺口等），得出物体的运动参数。

1.3   与外电路的接口

霍尔开关电路的输出级一般是一个集电极开路的 NPN 晶体管，其使用规则和任何一种相似的 NPN 开关管相同。输出管截止时，输漏电流很小，一般只有几 nA ，可以忽略，输出电压和其电源电压相近，但电源电压zui高不得超过输出管的击穿电压（即规范表中规定的极限电压）。输出管导通时，它的输出端和线路的公共端短路。因此，必须外接一个电阻器（即负载电阻器）来限制流过管子的电流，使它不超过zui大允许值（一般为 20mA ），以免损坏输出管。输出电流较大时，管子的饱和压降也会随之增大，使用者应当特别注意，仅这个电压和你要控制的电路的截止电压（或逻辑 “ 零 ” ）是兼容的。

以与发光二极管的接口为例，对负载电阻器的选择作一估计。若在 Io 为 20mA （霍尔电路输出管允许吸入的zui大电流），发光二极管的正向压降 VLED=1.4V ，当电源电压 VCC=12V 时，所需的负载电阻器的阻值 （ 4 ）

和这个阻值zui接近的标准电阻为 560Ω ，因此，可取 560Ω 的电阻器作为负载电阻器。

用图 9 表示简化了的霍尔开关电路，图 10 表示与各种电路的接口：（ a ）与 TTL 电路； (b) 与 CMOS 电路； (c) 与 LED ； (d) 与晶闸管。

  图 9 简化的霍尔开关示意图

图 10  霍尔开关与电路接口举例

与这些电路接口时所需的负载电阻器阻值的估算方法，和式（ 4 ）的方法相同。

若受控的电路所需的电流大于 20mA ，可在霍尔开关电路与被控电路间接入电流放大器。

霍尔器件的开关所需的电流大于 20mA ，可在霍尔开关电路与被电路间接入电流放大器。