第八章霍爾傳感器

1、第八章第八章 霍爾傳感器霍爾傳感器本章主要講述內(nèi)容：本章主要講述內(nèi)容：1、霍爾傳感器的工作原理、霍爾傳感器的工作原理2、霍爾集成電路的特性、霍爾集成電路的特性3、霍爾傳感器的應(yīng)用、霍爾傳感器的應(yīng)用第一節(jié)第一節(jié) 霍爾傳感器的工作原理霍爾傳感器的工作原理 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B=0時(shí)：時(shí)：c cd da ab b 半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于薄片，當(dāng)有電流于薄片，當(dāng)有電流I I流過(guò)薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向流過(guò)薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)E EH H，這種現(xiàn)象稱為，這種現(xiàn)象稱為霍爾

2、效應(yīng)霍爾效應(yīng)。 第一節(jié)第一節(jié) 霍爾傳感器的工作原理霍爾傳感器的工作原理 磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B B 時(shí)：時(shí)： 半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為B B 的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直的磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于薄片，當(dāng)有電流于薄片，當(dāng)有電流I I 流過(guò)薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向流過(guò)薄片時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)E EH H，這種現(xiàn)象稱為，這種現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)霍爾效應(yīng)。 作用在半導(dǎo)體薄片上的磁場(chǎng)強(qiáng)度作用在半導(dǎo)體薄片上的磁場(chǎng)強(qiáng)度B B越強(qiáng)，霍爾電勢(shì)也就越高。越強(qiáng)，霍爾電勢(shì)也就越高?；魻栯妱?shì)霍爾電勢(shì)E EH H可用下式表示：可用下式表示： E EH H= =

3、K KH H IBIBc cd da ab b霍爾效應(yīng)演示霍爾效應(yīng)演示: 當(dāng)磁場(chǎng)垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的作用，向內(nèi)側(cè)當(dāng)磁場(chǎng)垂直于薄片時(shí)，電子受到洛侖茲力的作用，向內(nèi)側(cè)偏移，在半導(dǎo)體薄片偏移，在半導(dǎo)體薄片c、d方向的端面之間建立起霍爾電勢(shì)。方向的端面之間建立起霍爾電勢(shì)。 霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的霍爾元件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁電傳感器磁電傳感器，得到廣泛，得到廣泛的應(yīng)用?？梢詸z測(cè)的應(yīng)用?？梢詸z測(cè)磁場(chǎng)、電流及其變化磁場(chǎng)、電流及其變化，可在各種與磁場(chǎng)有，可在各種與磁場(chǎng)有關(guān)的場(chǎng)合中使用?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。關(guān)的場(chǎng)合中使用?；魻柶骷曰魻栃?yīng)為其工作基礎(chǔ)。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 霍爾器件具有

4、許多優(yōu)點(diǎn)，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長(zhǎng)，安裝方便，功耗小，頻率高，耐震動(dòng)，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕。 第一節(jié)第一節(jié) 霍爾傳感器的工作原理霍爾傳感器的工作原理第一節(jié)第一節(jié) 霍爾傳感器的工作原理霍爾傳感器的工作原理zxyIADBCBbldUHA、B-霍爾電極 C、D-控制電極 設(shè)圖中的材料是型半導(dǎo)體，導(dǎo)電的載流子是電設(shè)圖中的材料是型半導(dǎo)體，導(dǎo)電的載流子是電子。在軸方向的磁場(chǎng)作用下，電子將受到一個(gè)沿軸子。在軸方向的磁場(chǎng)作用下，電子將受到一個(gè)沿軸負(fù)方向力的作用，這個(gè)力就是洛侖茲力。它的大小為：負(fù)方向力的作用，這個(gè)力就是洛侖茲力。它的大小為： FL=Bqv第一節(jié)第一節(jié) 霍爾傳感

5、器的工作原理霍爾傳感器的工作原理zxyIADBCBbldUHA、 B-霍 爾 電 極 C、 D-控 制 電 極 在洛侖茲力的作用下，電子向在洛侖茲力的作用下，電子向一側(cè)偏轉(zhuǎn)，使該側(cè)形成負(fù)電荷的積一側(cè)偏轉(zhuǎn)，使該側(cè)形成負(fù)電荷的積累，另一側(cè)則形成正電荷的積累。累，另一側(cè)則形成正電荷的積累。這樣，這樣，A、B兩端面因電荷積累而建兩端面因電荷積累而建立了一個(gè)電場(chǎng)立了一個(gè)電場(chǎng)，稱為霍爾電場(chǎng)。，稱為霍爾電場(chǎng)。該電場(chǎng)該電場(chǎng)的強(qiáng)度為的強(qiáng)度為 Eh=vB 在在A與與B兩點(diǎn)間建立的電勢(shì)差兩點(diǎn)間建立的電勢(shì)差稱為霍爾電壓，用稱為霍爾電壓，用UH表示表示UH= Ehb= vBb由上式知，霍爾電壓的大小決定于由上式知，霍爾

6、電壓的大小決定于載流體中載流體中電子的運(yùn)動(dòng)速度電子的運(yùn)動(dòng)速度，它隨載，它隨載流體材料的不同而不同。流體材料的不同而不同。 材料中電子在電場(chǎng)作材料中電子在電場(chǎng)作用下運(yùn)動(dòng)速度的大小常用用下運(yùn)動(dòng)速度的大小常用載流子遷移率載流子遷移率來(lái)表征來(lái)表征第一節(jié)第一節(jié) 霍爾傳感器的工作原理霍爾傳感器的工作原理zxyIADBCBbldUHA、 B-霍 爾 電 極 C、 D-控 制 電 極霍爾電壓霍爾電壓UH= Ehb= vBb 所謂所謂載流子遷移率載流子遷移率，是指在單位，是指在單位電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，載流子的平均速度電場(chǎng)強(qiáng)度作用下，載流子的平均速度值。用符號(hào)值。用符號(hào)表示，表示，=v/EI 其中其中EI是是C、D兩

7、端面之間的電兩端面之間的電場(chǎng)強(qiáng)度。它是由外加電壓場(chǎng)強(qiáng)度。它是由外加電壓U產(chǎn)生的，產(chǎn)生的， 即即: EIU/L。 因此我們可以把電子運(yùn)動(dòng)速度表示為因此我們可以把電子運(yùn)動(dòng)速度表示為v=U/l。這時(shí)上式可寫。這時(shí)上式可寫為為:bBlUUH 第一節(jié)第一節(jié) 霍爾傳感器的工作原理霍爾傳感器的工作原理zxyIADBCBbldUHA、 B-霍 爾 電 極 C、 D-控 制 電 極霍爾電壓霍爾電壓UH= Ehb= vBb 當(dāng)材料中的電子濃度為材料中的電子濃度為n時(shí)，有時(shí)，有如下關(guān)系式如下關(guān)系式: I=nqbdv 即即:nqbdIv IBnqdUH1 IBKdIBRHH KH為為霍爾靈敏度霍爾靈敏度，它表示一個(gè)霍

8、爾元件在單位控制電流和，它表示一個(gè)霍爾元件在單位控制電流和單位磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生的霍爾電壓的大小，單位磁感應(yīng)強(qiáng)度時(shí)產(chǎn)生的霍爾電壓的大小，KH=UH/IB，它的單，它的單位是位是mV/(mAT)磁場(chǎng)不垂直于霍爾元件時(shí)的霍爾電動(dòng)勢(shì)磁場(chǎng)不垂直于霍爾元件時(shí)的霍爾電動(dòng)勢(shì): U UH H= =K KH HIBIBcoscos 第一節(jié)第一節(jié) 霍爾傳感器的工作原理霍爾傳感器的工作原理zxyIADBCBbldUHA、 B-霍 爾 電 極 C、 D-控 制 電 極通過(guò)以上分析可知：通過(guò)以上分析可知：IBnqdUH1 IBKdIBRHH 1）霍爾電壓）霍爾電壓UH與材料的性質(zhì)有關(guān)，霍爾元件一般采用與材料的性質(zhì)有關(guān)，霍

9、爾元件一般采用N型半導(dǎo)型半導(dǎo)體材料。體材料。2）霍爾電壓）霍爾電壓UH與元件的尺寸有關(guān)。與元件的尺寸有關(guān)。 d 愈小，愈小，KH 愈大，霍爾靈敏度愈高，所以霍爾元件的厚度都比較薄，但愈大，霍爾靈敏度愈高，所以霍爾元件的厚度都比較薄，但d太小，太小，會(huì)使元件的輸入、輸出電阻增加。會(huì)使元件的輸入、輸出電阻增加。3）霍爾電壓霍爾電壓U UH H與控制電流及磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。與控制電流及磁場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。 控制電流恒定時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度愈大則控制電流恒定時(shí)磁場(chǎng)強(qiáng)度愈大則UH愈大。當(dāng)磁場(chǎng)改變方向時(shí)，愈大。當(dāng)磁場(chǎng)改變方向時(shí)， UH也改變方向也改變方向;如果所施加的磁場(chǎng)為交變磁場(chǎng)，則霍爾電勢(shì)為同頻率的交變電勢(shì)。如果所施加的

10、磁場(chǎng)為交變磁場(chǎng)，則霍爾電勢(shì)為同頻率的交變電勢(shì)。 bBlUUH 第一節(jié)第一節(jié) 霍爾傳感器的工作原理霍爾傳感器的工作原理霍爾元件的主要外特性參數(shù)霍爾元件的主要外特性參數(shù)最大磁感應(yīng)強(qiáng)度最大磁感應(yīng)強(qiáng)度BM 上圖所示霍爾元件的線性范圍是負(fù)的多少高斯至正上圖所示霍爾元件的線性范圍是負(fù)的多少高斯至正的多少高斯？的多少高斯？線性區(qū)線性區(qū)第一節(jié)第一節(jié) 霍爾傳感器的工作原理霍爾傳感器的工作原理霍爾元件的主要外特性參數(shù)霍爾元件的主要外特性參數(shù)最大激勵(lì)電流最大激勵(lì)電流IM 由于霍爾電勢(shì)隨激勵(lì)電流增大而增大，故在應(yīng)用中總由于霍爾電勢(shì)隨激勵(lì)電流增大而增大，故在應(yīng)用中總希望選用較大的激勵(lì)電流。希望選用較大的激勵(lì)電流。 但激

11、勵(lì)電流增大，霍爾元件的功耗增大，元件的溫度升但激勵(lì)電流增大，霍爾元件的功耗增大，元件的溫度升高，從而引起霍爾電勢(shì)的溫漂增大，因此每種型號(hào)的元件高，從而引起霍爾電勢(shì)的溫漂增大，因此每種型號(hào)的元件均規(guī)定了相應(yīng)的最大激勵(lì)電流，它的數(shù)值從均規(guī)定了相應(yīng)的最大激勵(lì)電流，它的數(shù)值從幾毫安至十幾幾毫安至十幾毫安毫安。 以下哪一個(gè)激勵(lì)電流的數(shù)值較為妥當(dāng)？以下哪一個(gè)激勵(lì)電流的數(shù)值較為妥當(dāng)？5 5A 0.1mA 2mA 80mAA 0.1mA 2mA 80mA 霍爾集成電路可分為霍爾集成電路可分為線性型線性型和和開關(guān)型開關(guān)型兩大類。兩大類。 線性型集成電路是將線性型集成電路是將和和、等做在一個(gè)芯片上，輸出電壓為伏級(jí)

12、，比直接使用霍爾元件方等做在一個(gè)芯片上，輸出電壓為伏級(jí)，比直接使用霍爾元件方便得多。較典型的線性型霍爾器件如便得多。較典型的線性型霍爾器件如UGN3501等。等。 線性型三端霍爾集線性型三端霍爾集成電路成電路第二節(jié)第二節(jié) 霍爾集成電路霍爾集成電路 線性型霍爾特性線性型霍爾特性 右圖示出了具有雙右圖示出了具有雙端差動(dòng)輸出特性的線性端差動(dòng)輸出特性的線性霍爾器件的輸出特性曲霍爾器件的輸出特性曲線。當(dāng)磁場(chǎng)為零時(shí)，它線。當(dāng)磁場(chǎng)為零時(shí)，它的輸出電壓等于零；當(dāng)?shù)妮敵鲭妷旱扔诹?；?dāng)感受的磁場(chǎng)為正向（磁感受的磁場(chǎng)為正向（磁鋼的鋼的S S極對(duì)準(zhǔn)霍爾器件極對(duì)準(zhǔn)霍爾器件的正面）時(shí)，的正面）時(shí)， 輸出為輸出為正；磁場(chǎng)反

13、向時(shí)，輸出正；磁場(chǎng)反向時(shí)，輸出為負(fù)。為負(fù)。 第二節(jié)第二節(jié) 霍爾集成電路霍爾集成電路 開關(guān)型霍爾集成電路是將開關(guān)型霍爾集成電路是將霍爾元件霍爾元件、穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓電路、放大器放大器、施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器、OC門（集電極開路輸出門）門（集電極開路輸出門）等電路做在同一等電路做在同一個(gè)芯片上。個(gè)芯片上。 當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，當(dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)規(guī)定的工作點(diǎn)時(shí)，OC門由高阻態(tài)變門由高阻態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖?；?dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，為導(dǎo)通狀態(tài)，輸出變?yōu)榈碗娖剑划?dāng)外加磁場(chǎng)強(qiáng)度低于釋放點(diǎn)時(shí)，OC門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。門重新變?yōu)楦咦钁B(tài)，輸出高電平。 較典型的開關(guān)型霍爾器件如

14、較典型的開關(guān)型霍爾器件如UGN3020等。等。 開關(guān)型霍爾集成電路開關(guān)型霍爾集成電路第二節(jié)第二節(jié) 霍爾集成電路霍爾集成電路OCOC門門 施密特施密特 觸發(fā)電路觸發(fā)電路 雙端輸入、雙端輸入、 單端輸出運(yùn)放單端輸出運(yùn)放霍爾霍爾 元件元件. .VccVcc開關(guān)型霍爾集成電路的外形及內(nèi)部電路開關(guān)型霍爾集成電路的外形及內(nèi)部電路 開關(guān)型霍爾集成電路開關(guān)型霍爾集成電路第二節(jié)第二節(jié) 霍爾集成電路霍爾集成電路開關(guān)型霍爾集成電路的史密特輸出特性開關(guān)型霍爾集成電路的史密特輸出特性回差越大，抗振動(dòng)干擾能力就越強(qiáng)?；夭钤酱螅拐駝?dòng)干擾能力就越強(qiáng)。 開關(guān)型霍爾集成電路開關(guān)型霍爾集成電路第二節(jié)第二節(jié) 霍爾集成電路霍爾集成電

15、路 請(qǐng)按以下電路，將下一頁(yè)中的有關(guān)元件連接起來(lái)請(qǐng)按以下電路，將下一頁(yè)中的有關(guān)元件連接起來(lái).開關(guān)型霍爾集成電路（開關(guān)型霍爾集成電路（OC門輸出）的接線門輸出）的接線 開關(guān)型霍爾集成電路開關(guān)型霍爾集成電路第二節(jié)第二節(jié) 霍爾集成電路霍爾集成電路開關(guān)型霍爾集成電路開關(guān)型霍爾集成電路與繼電器的接線與繼電器的接線? ?第三節(jié)第三節(jié) 霍爾傳感器的應(yīng)用霍爾傳感器的應(yīng)用 霍爾電勢(shì)是關(guān)于霍爾電勢(shì)是關(guān)于I、B、 三個(gè)變量的函數(shù)，即三個(gè)變量的函數(shù)，即 EH=KHIBcos 。 利用這個(gè)關(guān)系可以使其中兩個(gè)量不變，將第三個(gè)量作為變利用這個(gè)關(guān)系可以使其中兩個(gè)量不變，將第三個(gè)量作為變量，或者固定其中一個(gè)量，其余兩個(gè)量都作為變

16、量。這使得量，或者固定其中一個(gè)量，其余兩個(gè)量都作為變量。這使得霍爾傳感器有許多用途?；魻杺鞲衅饔性S多用途?；魻柼厮估?jì)（高斯計(jì)）霍爾特斯拉計(jì)（高斯計(jì)） 霍爾元件霍爾元件1 1特斯拉特斯拉10,00010,000高斯高斯 1 1高斯高斯1,0001,000毫高斯毫高斯 1 1微特斯拉微特斯拉1010毫高斯毫高斯 霍爾傳感器用于測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度霍爾傳感器用于測(cè)量磁感應(yīng)強(qiáng)度 霍爾元件霍爾元件測(cè)量鐵心測(cè)量鐵心 氣隙的氣隙的B值值霍爾轉(zhuǎn)速表霍爾轉(zhuǎn)速表60 22fn 在被測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤，也可選取機(jī)在被測(cè)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上安裝一個(gè)齒盤，也可選取機(jī)械系統(tǒng)中的一個(gè)齒輪，將線性型霍爾器件及磁路系統(tǒng)械系統(tǒng)中的一

17、個(gè)齒輪，將線性型霍爾器件及磁路系統(tǒng)靠近齒盤。齒盤的轉(zhuǎn)動(dòng)使磁路的磁阻隨氣隙的改變而靠近齒盤。齒盤的轉(zhuǎn)動(dòng)使磁路的磁阻隨氣隙的改變而周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號(hào)經(jīng)隔直、周期性地變化，霍爾器件輸出的微小脈沖信號(hào)經(jīng)隔直、放大、整形后可以確定被測(cè)物的轉(zhuǎn)速。放大、整形后可以確定被測(cè)物的轉(zhuǎn)速。S SN N線性霍爾線性霍爾磁鐵磁鐵霍爾轉(zhuǎn)速表原理霍爾轉(zhuǎn)速表原理 當(dāng)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁力線集中穿過(guò)霍爾當(dāng)齒對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，磁力線集中穿過(guò)霍爾元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動(dòng)勢(shì)，放大、整形元件，可產(chǎn)生較大的霍爾電動(dòng)勢(shì)，放大、整形后輸出高電平；反之，當(dāng)齒輪的空擋對(duì)準(zhǔn)霍爾后輸出高電平；反之，當(dāng)齒輪的空擋對(duì)準(zhǔn)霍爾元件時(shí)，

18、輸出為低電平。元件時(shí)，輸出為低電平。霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車防抱死裝置霍爾轉(zhuǎn)速傳感器在汽車防抱死裝置（ABS）中的應(yīng)用）中的應(yīng)用 若汽車在剎車時(shí)車輪被抱死，將產(chǎn)生危險(xiǎn)。若汽車在剎車時(shí)車輪被抱死，將產(chǎn)生危險(xiǎn)。用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)檢測(cè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)有助用霍爾轉(zhuǎn)速傳感器來(lái)檢測(cè)車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)有助于控制剎車力的大小。于控制剎車力的大小。帶有微帶有微型磁鐵型磁鐵的霍爾的霍爾傳感器傳感器鋼質(zhì)鋼質(zhì)霍爾霍爾霍爾轉(zhuǎn)速表的其他安裝方法霍爾轉(zhuǎn)速表的其他安裝方法 只要黑色金屬旋轉(zhuǎn)體的表面存在缺口或突只要黑色金屬旋轉(zhuǎn)體的表面存在缺口或突起，就可產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度的脈動(dòng)，從而引起霍爾起，就可產(chǎn)生磁場(chǎng)強(qiáng)度的脈動(dòng)，從而引起霍爾電勢(shì)的變化，

19、產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號(hào)。電勢(shì)的變化，產(chǎn)生轉(zhuǎn)速信號(hào)。 霍爾元件霍爾元件磁鐵磁鐵霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車電子點(diǎn)火裝置霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車電子點(diǎn)火裝置 采用霍爾式無(wú)采用霍爾式無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置能較好地克服汽車能較好地克服汽車合金觸點(diǎn)點(diǎn)火時(shí)間合金觸點(diǎn)點(diǎn)火時(shí)間不準(zhǔn)確、觸點(diǎn)易燒不準(zhǔn)確、觸點(diǎn)易燒壞、高速時(shí)動(dòng)力不壞、高速時(shí)動(dòng)力不足等缺點(diǎn)。足等缺點(diǎn)。 汽車點(diǎn)火線圈汽車點(diǎn)火線圈高壓輸出高壓輸出接頭接頭12V低壓電源低壓電源輸入接頭輸入接頭霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車電子點(diǎn)火裝置工作原理霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車電子點(diǎn)火裝置工作原理 采用霍爾式無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置無(wú)磨損、點(diǎn)采用霍爾式無(wú)觸點(diǎn)電子點(diǎn)火裝置無(wú)磨損、點(diǎn)火時(shí)間準(zhǔn)確、高速時(shí)動(dòng)力足?；饡r(shí)間準(zhǔn)

20、確、高速時(shí)動(dòng)力足。桑塔納汽車霍爾式分電器示意圖桑塔納汽車霍爾式分電器示意圖 1-1-觸發(fā)器葉片觸發(fā)器葉片 2- -槽口槽口 3- -分電器轉(zhuǎn)軸分電器轉(zhuǎn)軸 4- -永久磁鐵永久磁鐵 5- -霍爾集成電路（霍爾集成電路（PNP型霍爾型霍爾IC） a a）帶缺口的觸發(fā)器葉片）帶缺口的觸發(fā)器葉片 b）觸發(fā)器葉片與永久磁鐵及霍爾集）觸發(fā)器葉片與永久磁鐵及霍爾集成電路之間的安裝關(guān)系成電路之間的安裝關(guān)系 c c）葉片位置與點(diǎn)火正時(shí)的關(guān)系）葉片位置與點(diǎn)火正時(shí)的關(guān)系 霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車電子點(diǎn)火裝置霍爾式無(wú)觸點(diǎn)汽車電子點(diǎn)火裝置(續(xù)）續(xù)） 當(dāng)葉片遮擋在霍爾當(dāng)葉片遮擋在霍爾ICIC面前時(shí)，面前時(shí)，PNPPNP型霍爾型霍

21、爾ICIC的輸出為低電平，的輸出為低電平，晶體管功率開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，點(diǎn)火線圈低壓側(cè)有較大電流通晶體管功率開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，點(diǎn)火線圈低壓側(cè)有較大電流通過(guò)，并以磁場(chǎng)能量的形式儲(chǔ)存在點(diǎn)火線圈的鐵心中。過(guò)，并以磁場(chǎng)能量的形式儲(chǔ)存在點(diǎn)火線圈的鐵心中。 汽車電子點(diǎn)火電路及波形汽車電子點(diǎn)火電路及波形 1點(diǎn)火開關(guān)點(diǎn)火開關(guān) 2達(dá)林頓晶體管功率開關(guān)達(dá)林頓晶體管功率開關(guān) 3點(diǎn)火線圈低壓側(cè)點(diǎn)火線圈低壓側(cè) 4點(diǎn)火線圈鐵心點(diǎn)火線圈鐵心 5點(diǎn)火線圈高壓側(cè)點(diǎn)火線圈高壓側(cè) 6分火頭分火頭 7火花塞火花塞 a a）電路）電路 b）霍爾）霍爾IC及點(diǎn)火線圈高壓側(cè)輸出波形及點(diǎn)火線圈高壓側(cè)輸出波形 當(dāng)葉片槽口當(dāng)葉片槽口轉(zhuǎn)到霍爾轉(zhuǎn)到霍

22、爾IC面前面前時(shí)，霍爾時(shí)，霍爾IC輸出輸出跳變?yōu)楦唠娖?，跳變?yōu)楦唠娖剑?jīng)反相變?yōu)榈碗娊?jīng)反相變?yōu)榈碗娖?，達(dá)林頓管截平，達(dá)林頓管截止，切斷點(diǎn)火線止，切斷點(diǎn)火線圈的低壓側(cè)電流。圈的低壓側(cè)電流。由于沒有續(xù)流元由于沒有續(xù)流元件，所以存儲(chǔ)在件，所以存儲(chǔ)在點(diǎn)火線圈鐵心中點(diǎn)火線圈鐵心中的磁場(chǎng)能量在高的磁場(chǎng)能量在高壓側(cè)感應(yīng)出壓側(cè)感應(yīng)出3050kV的高電壓。的高電壓。 汽車電子點(diǎn)火裝置使用的汽車電子點(diǎn)火裝置使用的 點(diǎn)火控制器、霍爾傳感器及點(diǎn)火總成點(diǎn)火控制器、霍爾傳感器及點(diǎn)火總成磁鐵磁鐵點(diǎn)火總成點(diǎn)火總成霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī) 霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)取消了換霍爾式無(wú)刷電動(dòng)機(jī)取消了換向器和電刷，而采用霍爾元件來(lái)向器

23、和電刷，而采用霍爾元件來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子和定子之間的相對(duì)位置，檢測(cè)轉(zhuǎn)子和定子之間的相對(duì)位置，其輸出信號(hào)經(jīng)放大、整形后觸發(fā)其輸出信號(hào)經(jīng)放大、整形后觸發(fā)電子線路，從而控制電樞電流的電子線路，從而控制電樞電流的換向，維持電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。換向，維持電動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生電火花及由于無(wú)刷電動(dòng)機(jī)不產(chǎn)生電火花及電刷磨損等問(wèn)題，所以它在電刷磨損等問(wèn)題，所以它在錄像錄像機(jī)、機(jī)、CD唱機(jī)唱機(jī)、光驅(qū)等家用電器中、光驅(qū)等家用電器中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。 普通直流電動(dòng)機(jī)使用普通直流電動(dòng)機(jī)使用的電刷和換向器的電刷和換向器無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用 電動(dòng)自行

24、車電動(dòng)自行車可充電可充電電池組電池組無(wú)刷電動(dòng)機(jī)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用無(wú)刷電動(dòng)機(jī)在電動(dòng)自行車上的應(yīng)用 無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的的外轉(zhuǎn)子采用高性能外轉(zhuǎn)子采用高性能釹鐵硼稀土永磁材料；釹鐵硼稀土永磁材料；三個(gè)霍爾三個(gè)霍爾位置傳感器位置傳感器產(chǎn)生六個(gè)狀態(tài)編碼信產(chǎn)生六個(gè)狀態(tài)編碼信號(hào)，控制逆變橋各功號(hào)，控制逆變橋各功率管通斷，使三相內(nèi)率管通斷，使三相內(nèi)定子線圈與外轉(zhuǎn)子之定子線圈與外轉(zhuǎn)子之間產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，具間產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩，具有效率高、無(wú)火花、有效率高、無(wú)火花、可靠性強(qiáng)等特點(diǎn)?？煽啃詮?qiáng)等特點(diǎn)。電動(dòng)自行車的電動(dòng)自行車的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)及控制電路無(wú)刷電動(dòng)機(jī)及控制電路 去速度去速度控制器控制器 利

25、用利用PWM調(diào)速調(diào)速光驅(qū)用的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)光驅(qū)用的無(wú)刷電動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)霍爾式接近開關(guān)霍爾式接近開關(guān) 當(dāng)磁鐵的有效磁極接當(dāng)磁鐵的有效磁極接近、并達(dá)到動(dòng)作距離時(shí)，近、并達(dá)到動(dòng)作距離時(shí)，霍爾式接近開關(guān)動(dòng)作?；艋魻柺浇咏_關(guān)動(dòng)作?；魻柦咏_關(guān)一般還配一塊爾接近開關(guān)一般還配一塊釹鐵硼磁鐵。釹鐵硼磁鐵?；魻柺浇咏_關(guān)霍爾式接近開關(guān) 用霍爾用霍爾ICIC也能完成接近開關(guān)的功能，但是它只能也能完成接近開關(guān)的功能，但是它只能用于鐵磁材料的檢測(cè)，并且還需要建立一個(gè)較強(qiáng)的閉用于鐵磁材料的檢測(cè)，并且還需要建立一個(gè)較強(qiáng)的閉合磁場(chǎng)。合磁場(chǎng)。 在右圖中，當(dāng)磁在右圖中，當(dāng)磁鐵隨運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到距鐵隨運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)到距霍爾接近開

26、關(guān)幾毫米時(shí)，霍爾接近開關(guān)幾毫米時(shí)，霍爾霍爾ICIC的輸出由高電平的輸出由高電平變?yōu)榈碗娖?，?jīng)驅(qū)動(dòng)電變?yōu)榈碗娖?，?jīng)驅(qū)動(dòng)電路使繼電器吸合或釋放，路使繼電器吸合或釋放，控制運(yùn)動(dòng)部件停止移動(dòng)控制運(yùn)動(dòng)部件停止移動(dòng)（否則將撞壞霍爾（否則將撞壞霍爾ICIC）起到限位的作用。起到限位的作用。 霍爾式接近開關(guān)用于霍爾式接近開關(guān)用于轉(zhuǎn)速測(cè)量演示轉(zhuǎn)速測(cè)量演示n= = 6060f4(r/min)軟鐵分流翼片 開關(guān)型霍爾開關(guān)型霍爾IC IC T T霍爾電流傳感器霍爾電流傳感器 將被測(cè)電流的將被測(cè)電流的導(dǎo)線穿過(guò)霍爾電流導(dǎo)線穿過(guò)霍爾電流傳感器的檢測(cè)孔。傳感器的檢測(cè)孔。當(dāng)有電流通過(guò)導(dǎo)線當(dāng)有電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，在導(dǎo)線周圍將時(shí)，在導(dǎo)線周圍將產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁力線產(chǎn)生磁場(chǎng)，磁力線集中在鐵心內(nèi)，并集中在鐵心內(nèi)，并在鐵心的缺口處穿在鐵心的缺口處穿過(guò)霍爾元件，從而過(guò)霍爾元件，從而產(chǎn)生與電流成正比產(chǎn)生與電流成正比的霍爾電壓。的霍爾電壓?；魻栯娏鱾鞲衅餮菔净魻栯娏鱾鞲衅餮菔捐F心鐵心 線性霍爾線性霍爾IC EH=KH IB 所實(shí)現(xiàn)的多媒體界面：所實(shí)現(xiàn)的多媒體界面：其他霍爾其他霍爾 電流傳感器電流傳感器其他霍爾電流其他霍爾電流傳感器（續(xù)）傳感器（續(xù)）霍爾鉗形電流表（交直流兩用）霍爾鉗形電流表（交直流兩用）壓舌壓舌豁口豁口霍爾鉗形電流表演示霍爾鉗形電流表演示直流直流200A