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芯宇微電子單極霍爾開關選擇與應用时间：2024-10-21 作者：芯宇微電子【原创】 單極霍爾開關是一種基于霍爾效應的磁敏感元件。它通過霍爾效應實現對磁場的感應，只對一個磁極起作用。當磁場的一個磁極靠近它時，輸出低電位電壓（低電平）或關的信號；當磁場磁極離開時，輸出高電位電壓（高電平）或開的信號。通常情況下，大多數單極性霍爾 IC 對 S 極敏感，當 S 極靠近有標記面時，霍爾 IC 導通（輸出低）；當 S 極離開后，霍爾關閉（輸出高）。 單極霍爾開關的工作原理主要是利用霍爾效應。當有磁場靠近并垂直于霍爾元件的電流方向時，霍爾元件會產生霍爾電壓。這個電壓的大小與磁場的強度成正比。當霍爾電壓達到一定閾值時，開關的狀態就會發生改變。這個電壓會被一個內置的放大器放大，進而驅動開關狀態的改變。 單極霍爾開關具有很多特點。首先，它無需物理接觸即可實現開關功能，僅需磁場靠近便可觸發操作。這種設計大大減少了機械磨損，提高了設備的可靠性。其次，單極霍爾開關價格便宜、一致性好。此外，它還具有響應速度快、功耗低等優點。 單極霍爾開關的應用非常廣泛。在電機控制中，它可以用來檢測電機的轉動狀態；在電子鎖具中，它可以用來檢測磁卡的靠近或遠離；在自動化設備中，它可以用來實現無接觸的開關控制等。例如，在直發器、卷發器中，直發器磁鐵裝左邊夾板上，霍爾芯片裝在右邊夾板上，通過夾板的開合來檢測信號，告訴主控來控制電源的通斷。在藍牙耳機吸合應用中，倉合開啟，芯片輸出高電平，耳機和手機藍牙連接；倉合關閉，磁控開關輸出低電平，耳機和手機藍牙斷開。 二、單極霍爾開關的選型要點（一）根據應用場景選型如果產品是用于一些類似于馬達電機上的轉速檢測，且頻率要求較高的情況下，優先選擇一款高頻率的霍爾開關。芯宇微電子的單極性高頻率霍爾開關有 XY3144E、XY581 系列、XY1101 系列，這類霍爾開關的工作頻率可達 100KHZ，可滿足大量的產品應用。而若用于電池應用的產品，則需要選擇低功耗的霍爾開關，常見的有 XY1201、XY202、XY254/257 等，這幾款整體功耗較低。 （二）按工作電壓選擇常見的產品工作電壓為 3.3V、5V、12V、24V。工作電壓不一樣，選型霍爾開關時也要特別注意，超電壓使用會導致霍爾容易燒壞。一般的低壓產品都能滿足 3.3V 和 5V 的應用。另外 XY581 系列和 XY1101 系列的產品，其為高壓的 CMOS 產品，最低工作電壓也能達到 2.5V 的同時，最高可在 30V 的電壓下正常工作。 （三）考慮磁極感應單極霍爾開關只對磁鐵的一個磁極有感應，可分為 S 極感應和 N 極感應的霍爾元件。若產品磁鐵已經固定好，就只能通過霍爾開關的選型來解決此問題。如芯宇微電子有 XY1201N 極感應，和 XY1202S 極感應的。在具體應用當中應該注意磁鐵的磁極的安裝，反了就會造成單極性不感應輸出。 三、單極霍爾開關的工作原理單極霍爾開關的工作原理基于霍爾效應，其核心在于對磁場的敏感響應。當一個磁性物體靠近單極霍爾開關時，開關內部的霍爾元件會在磁場的作用下產生霍爾電壓。這個過程可以進一步理解為，磁場的存在使得霍爾元件中的載流子受到洛倫茲力的作用，從而在垂直于電流和磁場的方向上產生了一個電勢差，即霍爾電壓。 霍爾電壓的大小與磁場的強度成正比。根據搜索到的素材內容，霍爾電壓是由霍爾效應產生的，它的大小與磁場的強度和霍爾元件的厚度有關。當霍爾電壓達到一定閾值時，開關的狀態就會發生改變，從而實現信號的輸出。 例如，在一些磁性傳感器和磁編碼器等設備中，單極霍爾開關通過檢測磁場的存在或強度，將磁信號轉換為電信號，實現對設備狀態的監測和控制。 拓展資料顯示，單極霍爾開關的工作模式通常是開 / 關兩種狀態。當磁場強度達到閾值時，開關由開狀態轉變為關狀態，或者由關狀態轉變為開狀態。同時，單極霍爾開關對磁場的方向敏感，通常只對一個方向的磁場有響應。 在實際應用中，單極霍爾開關的閾值是其工作的重要參數。閾值的大小決定了開關在何種磁場強度下會發生狀態變化。因此，需要根據具體需求選擇合適的閾值和工作模式，以達到最佳的檢測效果。比如在電機控制、磁性開關、磁性鎖等場合，不同的應用場景對單極霍爾開關的閾值和工作模式要求不同。 總的來說，單極霍爾開關通過霍爾效應實現對磁場的檢測，其工作原理簡單但應用廣泛。在各種領域中，它都發揮著重要的作用，為實現智能化、自動化控制提供了可靠的技術支持。 四、單極霍爾開關的應用場景（一）電機控制在電機控制領域，單極霍爾開關起著至關重要的作用。當電機運轉時，其內部的磁場會不斷變化。單極霍爾開關能夠精準地檢測到這些磁場變化，從而實時監測電機的轉動狀態。例如，在一些小型電機中，單極霍爾開關可以安裝在電機的特定位置，通過感應磁場的變化來確定電機的轉速和轉向。根據搜索到的素材，在管狀電機中，霍爾開關可以安裝在電機的固定部分上，當轉子旋轉時，霍爾開關檢測到磁場的變化，并將這些信號轉換為電信號，通過對這些信號的處理，可以確定轉子的位置和速度，進而實現對電機轉速和方向的精確控制。單極霍爾開關的應用提高了電機的精度和可靠性，同時減少了電機的維護成本。 （二）電子鎖具在電子鎖具中，單極霍爾開關主要用于檢測磁卡的靠近或遠離。當帶有磁性的磁卡靠近電子鎖時，單極霍爾開關感應到磁場的變化，觸發開鎖信號。相反，當磁卡遠離時，磁場消失，單極霍爾開關恢復初始狀態，鎖具保持鎖定狀態。例如，在智能門鎖中，單極霍爾開關芯片如 XY421 可用于檢測智能門鎖的開關狀態。在智能掛鎖中，如使用電池供電的低功耗電力配電箱智能掛鎖，可通過藍牙方式進行開關鎖，檢查鎖的 “開” 和 “關” 的狀態。其中，使用兩顆霍爾開關，如芯宇微電子的低功耗、高靈敏度單極霍爾開關芯片 XY503，能夠檢測鎖 “開” 和 “關” 的狀態位置。當鎖關閉到位后，上霍爾開關導通；當鎖打開到位后，磁鐵跟隨電機轉動到下霍爾開關位置，下霍爾開關導通。 （三）自動化設備在自動化設備中，單極霍爾開關可以實現無接觸的開關控制。由于其無需物理接觸即可實現開關功能，僅需磁場靠近便可觸發操作，大大減少了機械磨損，提高了設備的可靠性。例如，在一些自動化生產線中，單極霍爾開關可以用于檢測物體的位置和移動，實現自動化操作和控制。在電機控制中，它可以用來檢測電機的轉動狀態；在電子鎖具中，它可以用來檢測磁卡的靠近或遠離；在自動化設備中，它可以用來實現無接觸的開關控制等。 （四）舞臺搖頭燈舞臺搖頭燈通常需要穩定可靠、光效優良、定位準確、散熱良好等特點。單極霍爾開關在舞臺搖頭燈中主要起到完成控制搖頭燈轉向的功用。芯宇微電子 XY546 是一款基于 BCDMOS 技術設計的單極霍爾開關芯片，靈敏度高，適用于舞臺搖頭燈。該芯片包括溫度補償、比較器和輸出驅動器，在過熱和欠壓等任何一種故障情況下，漏極開路輸出都被強制進入安全的高阻抗狀態，輸出電流受到限制（短路保護），機械應力對芯片的磁性參數影響很小，同樣適用于工業環境和汽車應用，且符合 AEC-Q100 汽車電子行業測試標準。其過壓保護高達 40V，具有較強的抗機械應力特性，溫度范圍為 -40℃~150℃，電源引腳具有反向電壓保護，有三種封裝形式：TO92S、Small-SOT23、SOT23-3L。 （五）電力配電箱智能掛鎖電力配電箱智能掛鎖需要使用低功耗的檢測元件來實現對鎖 “開” 和 “關” 狀態位置的檢測。單極霍爾開關在這個領域發揮了重要作用。例如，為供電局設計的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。智能掛鎖的功能框圖中，主控使用低功耗藍牙 SOC，使用外部 RTC 芯片進行時鐘同步，開關鎖由電機驅動芯片控制減速電機來完成。減速電機可配合鎖結構，將一顆磁鐵嵌入減速電機結構，使用 2 顆霍爾開關來檢測鎖 “開” 和 “關” 的狀態位置。這里選擇了芯宇微電子的一顆低功耗、高靈敏度單極霍爾開關芯片 XY503，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，XY503 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。 五、單極霍爾開關型號推薦芯宇微電子的單極霍爾開關 XY503 在多個領域有著廣泛的應用。它基于 BCDMOS 技術設計，芯片包括溫度補償、比較器和輸出驅動器。其特點顯著，低功耗僅為 2.5mA，工作電壓范圍在 2.7V~30V，ESD 高達 ±12KV，過壓保護高達 40V，溫度范圍為 -40℃~150℃，電源引腳具有反向電壓保護，有 TO92S、Small-SOT23、SOT23-3L 三種封裝形式。在汽車方向盤鎖應用中，當方向盤被鎖定時，可觸發磁場變化，XY503 能檢測到這個變化并向車輛控制系統發送信號，表明方向盤已鎖定。同時，當車輛點火系統啟動時，它還能用于檢測方向盤鎖是否解鎖，并向控制系統提供反饋。此外，XY503 還可用于汽車天窗，通過霍爾的波形判斷電機轉動位移及方向，利用脈沖技術決定車窗運行位置，實現天窗的防夾反轉功能。在電力配電箱智能掛鎖中，XY503 能檢測鎖的 “開” 和 “關” 狀態位置，滿足低功耗設計需求。 芯宇微電子單極霍爾開關無需物理接觸即可實現開關功能，僅需磁場靠近便可觸發操作。這種設計減少了機械磨損，提高了設備可靠性。價格便宜、一致性好，其感應方式主要通過霍爾效應實現對磁場的感應，只對一個極性起作用。廣泛應用于電機控制、電子鎖具、自動化設備等場景。 芯宇微電子單極耐高溫貼片霍爾開關 XY581、單極高靈敏貼片霍爾元件 XY580 等具有多種優勢。芯宇微電子同國內外頂級的集成電路制造、封裝等專業廠商廣泛開展戰略合作伙伴關系，確保產品和技術的領先，最大限度地確保了產品的一致性、可靠性和穩定性。產品應用領域涵蓋智能家電、3C 數碼、健康醫療、電子安防、工業設備、消費電子等。 總的來說，不同型號的單極霍爾開關在性能、特點和應用場景上各有優勢，用戶可以根據具體需求選擇合適的型號。 |
