由于支持技術的發展，霍爾效應 (磁場)傳感應用進來已經進入實用階段。本文介紹霍爾效應技術，以及該如何應用該技術，特別對線性霍爾傳感器 IC應用進行探討。

首先簡要介紹一下霍爾效應技術的工作原理。簡單地說，霍爾效應發現于 1879 年，并以埃德溫·霍爾爵士的名字命名，它是指流經電流的導體受到磁場的影響時，在導電材料（例如硅（矽）或砷化鎵 (GaA)）上可以測到電壓（見圖 1）。這個由磁場所產生的橫向力被稱為洛侖茲力。因此，霍爾效應器件需要磁場才能驅動。

盡管如今已經非常普遍，但霍爾效應技術直至二十世紀八十年代才得到普遍應用。這是因為霍爾元件上的電壓非常小，很容易受外界因素的影響，比如溫度和封裝應力。

現代霍爾效應傳感器 IC 集成了信號調制和放大技術，使霍爾效應器件步入實用階段。

標準數字霍爾傳感器 IC 有三種常見變體：單極、閉鎖和雙極。

帶有模擬輸出的線性霍爾效應器件。與數字開關類似，線性設備中可以提供豐富的功能；例如比例式輸出、用戶可編程、數字輸出（如脈寬調制）以及單向或雙向傳感。

大多數標準線性霍爾效應傳感器 IC 具有與磁場強度呈比例關系的比率式輸出 （0.5 × VDD）。這些設備通常需要調節式 5.0 V 電源，且當不存在大磁場強度時 QVO（靜態電壓輸出，VOUT(Q)) 為 2.5 V。

線性霍爾效應器件在整個傳感磁通范圍內響應，并輸出比例模擬信號。

常見的霍爾型號有SiliconWisdom矽睿半導體的SWG501NS/SWU504NS/SWB512NS/SWD514NS/SWG513NS等。

線性霍爾SWG513NS在跑步機上的應用：

跑步機跑板高度檢測是迎面傳感技術的良好例證。如果調整跑板高度，為跑步者改變坡度，可使用線性霍爾 SWG513NS檢測跑板的位移。通常磁鐵連接到跑板本身，而傳感器組件保持靜止狀態。隨著跑步者增大或減小跑板的坡度，SWG513NS 通過霍爾元件測得的磁場強度變化，向控制模塊提供關于相對位移的反饋。

設計線性應用：

與只需要一定磁場強度和極性來驅動的數字霍爾效應開關不同，線性設備需要稍多應用規范才能實現滿意的結果。

線性 IC 的增益決定了給定距離下的分辨率。

那么如何給適當增益呢？怎么計算的呢？

用輸出電壓 VOUT的變化除以施加磁場強度 (Bapplied) 的變化，得到此應用的線性霍爾效應器件的相應增益。

通用計算方程如下：

增益 (mV/G) = VOUT(mV) / Bapplied(G)。

要使用示例數據，首先將 VOUT的單位從 V 轉為 mV。

VOUT= V–VOUT1和Bapplied(G) = Bmax– Bmin

在現實世界中，傳遞函數并不是完美的線性關系，系統中可能存在一個固有的偏移量。為此，必須進一步考慮應用場合要求的精度、模數轉換器或者必須讀取輸出的類似設備的分辨率，以及磁鐵的溫度系數。

在這些情況下，考慮以下因素會有所幫助：

靜態輸出電壓的變化是溫度、VOUT(Q)（TA）的函數

靈敏度（增益）的變化是溫度、Vsens(Q)(TA) 的函數，以及給定磁場強度范圍內設備的線性度。

可利用磁場對線性霍爾效應SWD514NS進行反向偏壓，以感知亞鐵材料目標。例如，在汽車行業廣泛使用基于SWD514NS可精確感應凸輪凸部的位置和發動機中的曲軸的速度，以改進調速，從而獲得更高的燃燒效率。SWD514NS具有很高的帶寬，因此可以感知混合動力汽車的電池管理系統和直流-直流轉換器中的電流變化。

審核編輯 黃宇