使用具有I2C输出的ALS31300和ALS3133D霍尔效应传感器IC进行高级电源管理
使用具有I2C输出的ALS31300和ALS3133D霍尔效应传感器IC进行高级电源管理
韦德·布辛，
雷竞技竞猜下载Allegro微系统有限责任公司
摘要
随着人机界面设备的普及，人们越来越需要低成本、低功耗和低体积因数的健壮的非接触式传感解决方案。Allegro ALS31300和ALS3133D霍尔效应传感器集成电路采用小型DFN10封装，非常适合触发器、按钮、旋转、操纵杆和2D滑块操纵杆应用。高度可配置的电源管理选项，包括低功耗占空比模式、睡眠模式和运动唤醒，使这些设备非常适合电池供电的应用，如无人机、摄像头框架以及控制台和移动游戏控制器。本应用说明讨论了上提供的独特和高级低功耗模式雷竞技最新网址铝31300和铝31313三维线性霍尔效应传感器集成电路2Allegro MicroSystems提供的C雷竞技竞猜下载输出。
本申请注释中对ALS31300的引用也适用于ALS31313，但ALS31300采用10触点DFN封装，而ALS31313采用TSSOP-8封装。
介绍
这个铝31300是Allegro MicroSystems的3D线性霍尔效应传感器IC。感应三个不同雷竞技竞猜下载轴上磁场的能力使ALS31300能够非常灵活地感应任意轴上的线性运动或使用两个轴上的磁数据的旋转运动。本应用说明将引导用户浏览针对特定应用程序需求定制的应用程序示例和设备配置。
ALS31300传感器可在2.65至3.5 V的电源电压下工作，并具有高度可配置的电源管理功能，以最大限度地提高效率。表1列出了ALS31300的可用电源模式和典型电源电流。
表1:ALS31300电源模式
| 操作模式 | 模式描述 | 供电电流 （典型） |
| 活动模式 | 设备连续运行 更新磁性和 温度数据。供应 电流是恒定的。 |
我CC（活动)约3.4毫安 |
| 睡眠模式 | 设备在附近 电源关闭状态。不 磁性或温度 数据更新。供应 电流是恒定的。 |
我CC（睡眠）≈14不适用 |
| 低功率负载 循环模式 （LPDCM） |
设备在 完全激活和非激活 州。定期更换设备 唤醒以刷新磁盘 和温度数据。 |
我CC（活动）约3.4毫安 我CC（非活动）约12μA |
ALS31300的工作模式由休眠字段中的值决定：地址0x27，位1:0。这些位可以在任何时候访问，如表2所示。
表2：休眠寄存器
| 地址 | 位 | 价值 | 操作模式 |
| 0x27码 | 1:0 | 0 | 活动模式 |
| 1 | 睡眠模式 | ||
| 2 | 低功率占空比模式 （LPDCM） |
睡眠模式
在休眠模式下，ALS31300处于接近断电状态，消耗的电流最小（典型值为14毫安）。在此模式下，设备仍将响应I2C命令，但不会更新磁性或温度数据。睡眠模式在电源电压不能禁用但需要最小功耗的应用中很有价值。退出睡眠模式所需的时间相当于上电延迟时间（t雷竞技最新网址豆荚).
低功率占空比模式（LPDCM）
在低功耗占空比模式（LPDCM）下，ALS31300可在激活和非激活状态之间切换，从而降低总电流消耗。平均我科科斯群岛对于ALS31300，低功率占空比模式根据所用设置而变化，范围可能在12μA到2 mA（典型值）之间。
图1中的图表显示了I的概要科科斯群岛因为ALS31300在低功率占空比模式下在激活和非激活状态之间切换。
持续时间t非活动的由字段确定低功率模式计数最大值：地址0x27，位6:4。ALS31300为t提供8个离散时间帧非活动的. t的典型值非活动的如表3所示。典型I科科斯群岛在t期间非活动的约12μA。
表3:LPDCM停用时间（t不正确)
| 地址 | 位 | 价值 | t型非活动的（典型）（ms） |
| 0x27码 | 6:4 | 0 | 0.5 |
| 1 | 1 | ||
| 2 | 5 | ||
| 三 | 10 | ||
| 4 | 50 | ||
| 5 | 100 | ||
| 6 | 500 | ||
| 7 | 1000 |
t的持续时间活跃，如图1所示，取决于两种设置：体重选择以及活动通道的数量。
ALS31300上的磁感应通道通过将“1”写入频道x en，频道y en，和频道z en位，列在表4中。
表4：通道启用控制
| 地址 | 位 | 价值 | 说明 |
| 0x02型 | 8 | 1 | 启用Z感应通道 |
| 7 | 1 | 启用Y感应通道 | |
| 6 | 1 | 启用X感应通道 |
BW Select控制应用于采样磁数据的滤波量。表5列出了BW Select的值和相应的更新率（典型值）。
表5:BW选择和更新率
| 体重 选择 价值 |
1通道 更新率 |
2通道 更新率 |
3通道 更新率 |
–3分贝 带宽 |
|||
| 微秒 |
千赫 | 微秒 | 千赫 | 微秒 | 千赫 | 千赫 | |
| 0 | 160 | 6 | 330 | 三 | 495 | 2 | 3.5 |
| 1 | 80 | 13 | 170 | 6 | 255 | 4 | 7 |
| 2 | 40 | 25 | 90 | 11 | 135 | 7 | 14 |
| 三 | – | – | – | – | – | – | – |
| 4 | 64 | 16 | 138 | 7 | 207 | 5 | 10 |
| 5 | 32 | 31 | 74 | 14 | 111 | 9 | 20 |
| 6 | 16 | 63 | 42 | 24 | 63 | 16 | 40 |
| 7 | – | – | – | – | – | – | – |
表6列出了每个BW选择值的结果噪声性能。
表6:BW选择、滤波模式和产生的噪声性能（参考输入）
| BW选择 价值 |
FIR已启用 | Z通道 噪声（G） |
X/Y通道 噪声（G） |
| 0 | 1 | 1.5 | 4 |
| 1 | 1 | 2 | 5 |
| 2 | 1 | 2.2 | 7 |
| 三 | – | – | – |
| 4 | 0 | 2 | 6 |
| 5 | 0 | 2.5 | 8 |
| 6 | 0 | 3.5 | 10 |
| 7 | – | – | – |
配置低功率占空比模式
本节将作为基于一些顶层系统要求配置低功耗占空比模式（LPDCM）的指南。在为ALS31300配置低功耗操作时，用户应考虑特定应用的目标。本节中的屏幕截图取自上提供的ALS31300演示软件Allegro的软件门户。
LPDCM示例
假设ALS31300用于一个系统，该系统需要来自两个通道（X和Y）的新磁数据，大约每500μs一次，具有全分辨率。
首先，在EEPROM选项卡下启用X和Y磁通道，禁用Z通道。带宽选择值设置为代码“0”以获得完整的测量分辨率。请参阅图2中的屏幕截图。注意：所有频道都来自Allegro工厂。
接下来，设置LPM计数最大值，它控制t的持续时间非活动的. 回到表3，t的适当代码非活动的约500μs为代码“0”。设置LPM Count Max后，通过将Sleep字段设置为值“2”，可以将设备放入LPDCM。这些易失性设置如图3中的屏幕截图所示。
结果是我科科斯群岛配置文件如图4中的范围图所示。关键参数包括非活动时间（t非活动的)，有效时间（t活跃)，我CC（活动），还有我CC（非活动）突出显示。
注意，I2即使ALS31300返回到非活动状态，C命令仍会被处理。这是可能的，因为2C时钟（SCLK）在与
主系统时钟。
在图4中，通过使用带差动探针的示波器测量VCC上串联电阻器上的电压来观察ICC（图5）。
估计I科科斯群岛消费
平均电流消耗可根据图4中的范围图和t的典型值进行估算活跃，吨非活动的，我CC（活动），还有我CC（非活动）. 回想一下，持续时间t活跃
是BW Select设置和活动通道数的组合。
表7总结了本示例中使用的每个参数的典型值。
表7:LPDCM关键参数的典型值
| 参数名称 | 典型值 | 单位 |
| t型非活动的 | 500 | 微秒 |
| t型活跃 | 390 | 微秒 |
| 我CC（活动） | 3.4 | 妈妈 |
| 我CC（非活动） | 12 | 微安 |
有关定时与BW选择和活动信道数量的完整表，请参阅附录a中的表8。
电流消耗可通过以下方程式估算，平均I科科斯群岛在LPDCM中：
使用ALS31300中断功能的高级低功耗管理
ALS31300上的中断功能可为需要较长电池寿命的应用进一步节省系统级电源。这种技术允许系统的微控制器进入低功耗状态，并等待来自ALS31300的中断。雷竞技最新网址
假设系统正在监测外加磁场的存在。例如，电能表在存在大的外部磁场时可能会变得不准确。假设该仪表对大于300高斯（30 mT）的磁场敏感。最后，假设由于停电，在使用电池供电时，系统需要最大限度地减少电流。一个简化的框图如图6所示。
初始化中断条件并为LPDCM配置设备
ALS31300中断阈值可为所有三个轴（X、Y和Z）独立配置。对于本例，每个轴阈值将设置为等于300高斯的值。
在电表正常工作期间，ALS31300将在其完全激活模式下使用，睡眠=0，因为功耗不是那么重要。在这种模式下，设备正在消耗其典型的ICC（活动）随时不断更新磁性和温度数据。
假设电表检测到电网断电并恢复为备用电池，但仍有必要监测篡改事件或较大的外部磁场。由于这些事件是有趣的，但并不危险，我们可以选择把ALS31300在其最有效的LPDCM。
首先，将BW Select设置为最快状态，代码7。
接下来，将ALS31300配置为其最长的t非活动的将LPM Count Max设置为code 6。回到表3，我们可以看到代码6对应于t非活动的500毫秒的时间。
平均I科科斯群岛在这种模式下，使用公式1并用典型值替换符号，再次估计消耗量。t的典型值非活动的启用3个通道且BW Select=7时，可在附录A的表8中找到。
.
该系统的微控制器现在可以进入更深的睡眠状态，在磁场>300高斯的情况下，它将被ALS31300发出的低电平中断信号唤醒。
结果是我科科斯群岛概要如图8中的范围图所示。t的持续时间活跃和t相比太小了非活动的它在示波器上显示为两个小裂缝。我2C交易记录
在LPDCM期间仍然发生。
图9中的范围图显示了ALS3100的中断引脚对大于300高斯的外加磁场的响应。INT信号可用作仪表micro的唤醒事件，提醒系统处理篡改事件。
附录A
基于BW选择设置和激活通道数量的激活时间（tACTIVE）典型值的完整表格如表8所示。
表8：典型激活时间（触觉）与激活通道数和BW选择值
| BW选择 | 活动通道 | 有效时间（t活跃)（微秒） |
| 0 | 三 | 592 |
| 2 | 390 | |
| 1 | 218 | |
| 1 | 三 | 313 |
| 2 | 224 | |
| 1 | 135 | |
| 2 | 三 | 188 |
| 2 | 141 | |
| 1 | 114 | |
| 三 | – | – |
| – | – | |
| – | – | |
| 4 | 三 | 263 |
| 2 | 191 | |
| 1 | 119 | |
| 5 | 三 | 164 |
| 2 | 125 | |
| 1 | 84 | |
| 6 | 三 | 114 |
| 2 | 91 | |
| 1 | 69 | |
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