霍尔集成电路的磁路设计原理

汽车霍尔传感器除了它的核心部分霍尔集成电路以外，相对应的磁路设计是另一个相当重要的部分。

用磁场作为被传感物体的运动和位置信息载体时，一般采用永久磁钢来产生工作磁场。例如，用一个的钕铁硼磁钢，就可在它的磁极表面上得到约200~300mT的磁感应强度。在气隙中，磁感应强度会随距离增加而迅速下降。为保证霍尔集成电路的可靠工作，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，应从霍尔芯片表面算起。在封装好的霍尔集成电路中，霍尔芯片的深度在产品手册中会给出。

因为霍尔集成电路需要工作电源，在作运动或位置传感时，一般令磁体随被检测物体运动，将霍尔集成电路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。

工作磁体和霍尔集成电路间的运动方式有：(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，工作磁体和霍尔集成电路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较高，遮断用的翼片根据不同的功能要求可以设计成不同的形状, 图8就是一些翼片的外形。

图8

图9在霍尔集成电路背面放置磁体

也可将工作磁体固定在霍尔集成电路背面（外壳上没打标志的一面），如图9所示让被检的铁磁物体（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。

霍尔集成电路与外电路的接口

霍尔开关集成电路的输出级一般是一个集电极开路的NPN晶体管，其使用规则和一般的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，但电源电压最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地导通。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，使它不超过最大允许值（一般为20mA），以免损坏输出管。

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最大电流），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）， 和这个阻值最接近的标准电阻为560Ω，因此，可取560Ω的电阻器作为负载电阻器。

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。

图10 霍尔开关与电路接口举例