利用垂直厅技术改进速度和方向传感

利用垂直厅技术改进速度和方向传感

下载版本

作者:Marvin Ng, 雷竞技竞猜下载Allegro MicroSystems, LLC

介绍

的A12622D双通道霍尔效应传感器IC采用5引脚SOT23W表面安装封装，以及4引脚SIP通孔封装。它具有传统的平面磁场方向和垂直磁场方向。位于中心的平面和垂直霍尔元素的双重操作导致:

• 输出之间固有的90°相位分离(正交)，使正交磁极间距和气隙独立
• 更小的封装尺寸，允许更小的PCB尺寸和更紧密的总有效气隙(TEAG)
• X-Z选项提供更小的尺寸感应TEAG
• 机械设计的灵活性，可以根据可用性和/或成本自由选择环形磁铁
• 一种潜在的通孔器件的替代，如平面内传感可以用SMT器件实现

这两种可选方案可以通过在Y轴和Z轴或X轴和Z轴上进行传感来实现系统设计的灵活性。这使得传感器IC，因此它被安装在PCB上，可以灵活地安装在不同的方向，相对于磁铁。

A1262是前一代设备的替代方案，如A1230和A3425，其1D(双平面霍尔)设计需要环磁极间距优化，并且只提供一个传感方向，而A1262不需要环形磁铁优化，可以在四个不同的方向配置(见感应配置部分)。此外，A1262提供了一个更小的(SOT23W)封装。2D A1262与双平面A1230、A3425的对比见表1。

表1:二维与一维(双平面)的比较

特征	设备
	A1262	A1230	A3425
霍尔元件间距	N/A	1.0毫米	1.0毫米
固有的输出正交	是的	没有	没有
传感配置	4	1	1
可用的包	Lh (sot23w)， k (sip)	L (soic)， k (sip)	L (soic)， k (sip)
防喷器/ BRP(最大)	±40克	±30克	±30克
输出极性，B > BOP	低	低	低

垂直和平面大厅元素

集成电路设计和制造技术的发展创造的垂直磁场平行于平面的大厅元素敏感函数的IC。同样的原则下平面大厅元素,仅是敏感的磁场垂直于这个平面集成电路。这z轴敏感性是不改变的
传感器IC方向或旋转。因此，平面内传感是不可能使用只有一个平面霍尔元件的表面贴装装置的。

平面霍尔元件跨越模具的长度和宽度(平面内)，如图2所示。垂直霍尔元件沿晶片深度自下而上构造如图3所示。

通过旋转IC，或通过改变模具上垂直霍尔传感元件的方向，传感器IC可以辨别磁场方向和振幅，并在多个空间维度上真正感知。在A1262中，X轴和Y轴为垂直霍尔传感轴，Z轴为平面霍尔传感轴(见图4)。

A1262有两种不同的传感配置，可以选择作为订购选项。不同的是垂直霍尔元素的方向。X-Z选项具有面向X轴的垂直霍尔元件，与面向Z轴的平面霍尔元件一起工作。Y- z选项旋转垂直的霍尔元素以使其在Y轴上敏感。这允许用户选择如何定位传感器IC相对于环形磁铁。这将在传感配置一节中进一步解释。

传感配置

A1262提供双通道传感与环形磁铁独立输出正交。它提供了两种不同的2D传感轴配置的选择，X-Z轴和Y-Z轴。垂直和平面霍尔元件一起用于产生正交双输出，类似于使用像A1230或A3425这样的双平面传感器ic(然而双平面型传感器仅在一种配置中敏感)。面向环形磁铁的平面霍尔元件感知磁极，而垂直霍尔元件感知磁极之间的过渡(如图12所示)。

在X-Z配置(图5)中，霍尔元件的位置用于检测平行于封装表面、穿过/垂直于无铅侧(X轴)和垂直于封装表面(Z轴)的磁场，如图2所示。垂直霍尔可以配置为感应磁极(正面)。

由于传感器IC在边缘没有引线的情况下是敏感的，IC可以被定位到更接近目标(与Y-Z组合相比)，在要求IC与垂直元件正面定位到磁铁的应用中(见图7)。雷竞技最新网址

在Y-Z配置中(图6)，霍尔元件的位置用于检测穿过引线侧面平行于封装表面的磁场(y轴)和垂直于封装表面的磁场(z轴)。垂直霍尔可以配置为感应磁极(正面)。传统的双通道器件，如A1230和A3425，在图6配置(A或B)中都无法感知环形磁铁。

密闭气隙能力

对于要求PCB垂直于环形磁铁的应用，可用的X-Z选项允许传感器与磁铁非常接近的气隙定位。雷竞技最新网址这是由于敏感边缘是没有引线的边。

图7说明了在没有引线的一侧进行传感的优势。在无引线侧的传感允许集成电路被放置在PCB的边缘，而不需要容纳设备引线和相关的PCB焊盘和痕迹。这导致了总有效气隙(TEAG)的显著减少。在Y-Z选项中，传感器必须放置在PCB板的更内侧。

表2:传感选项零件编号

- z选项	x z选项
A1262LLH-T	A1262LLH-X-T

双输出

A1262是一个双输出传感器，在两个独立的输出引脚(OUTPUTA和OUTPUTB)上分别输出垂直霍尔元件(X或Y)和平面霍尔元件(Z)。这是通过信道的时分多路复用实现的。参见图8中的框图。每个通道大约每16 μs采样一次(典型)，以允许通道沉淀，因此两个通道大约每32 μs更新一次。参见图9。

相对快速的时分复用A1262采样率能够高的磁输入频率，适合大多数应用。雷竞技最新网址请与您的Allegro代表联系，以获得更多关于适合高频应用的信息。雷竞技最新网址

固有的交

由于平面和垂直元件位于基本相同的位置，这种传感技术减轻了环形磁铁目标优化以实现正交(输出通道之间90°相位分离)的需要。

当环形磁极对间距为霍尔元件间距的4倍时，双平面传感器芯片只有两个通道正交。

上面的图10显示了针对双平面传感器IC优化的磁极间距尺寸的环形磁铁，导致输出信号的相位分离为90°，而下面的图11显示了磁极间距明显更大的环形磁铁。这种更大的极距并没有优化双平面传感器IC的霍尔元件间距，并导致输出信号相分离明显较小。由于二维传感器IC不受磁极间距的影响，输出信号保持正交(90°相位分离)。

下面的图12说明了一个2D传感器阵列如何实现与磁铁尺寸无关的正交传感。

1. 集成电路位于南极上方。在这个位置，垂直通量在Z轴上，只通过平面霍尔元，而在X轴上没有垂直通量。因此，各自的输出通道将输出与垂直磁通成比例的电压。Z通道将输出一个正电压，而X通道将为零伏。
2. 集成电路位于从南北极到北极的过渡地带。现在Z通道的输出是零X通道的输出是正电压。
3. IC定位在一个北极，导致Z通道输出为负，而X通道返回零。
4. 集成电路位于从北极到南极的过渡地带。Z通道的输出现在又是零，而X通道的输出是负的。

相分离

与A1262相分离本质上是90°，不管磁极间距。然而，机械放置会影响相分离。

如图13所示，当传感器IC没有对准旋转轴(切向偏移)时，相位分离会从90°偏移几度。相分离中位移的幅度取决于机械偏移量。在这个例子中，由于相对较大的偏移量和较小直径的环形磁铁，效应被夸大了。

摘要和结论

A1262集成了新的垂直霍尔传感技术，为旋转环形磁铁和电机应用提供了理想的解决方案。雷竞技最新网址与现有的双通道霍尔锁存ic相比，使用A1262进行设计要容易得多，限制更少，整体系统配置和机械封装的选择更多。二维双通道磁传感器IC提供了前所未有的灵活性，减轻了优化环形磁铁目标输出正交的需要，并通过两种不同的垂直传感轴的选择，为IC和PCB安装提供了各种选择。

• 设计师可以选择四种不同的传感方向，也可以选择表面安装(LH)或通孔封装(K)。
• 无论环形磁铁的设计如何，2D传感提供固有的输出信号正交，提供了从其他应用中使用现有环形磁铁或选择现成的环形磁铁的选择。雷竞技最新网址
• X-Z选项提供了改进的TEAG，而不是传统的双通道设备，包括那些在SOT包提供的设备。
• 与使用通孔(SIP)封装传感器的传统实现相比，使用表面贴装设备进行平面内检测的能力支持了更小、更轻的系统设计，装配步骤更少。

有关的其他资料Allegro A1262 2D霍尔效应传感器IC，请参阅A1262数据表其他的应用笔记在快速的设计中心。