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作者 Marvin Ng，Allegro MicroSystems, LLC

簡介

A1262 2D 雙通道霍爾效應傳感器 IC 采用 5 引腳 SOT23W 表面安裝型封裝，也可是 4 引腳 SIP 通孔封裝。可在傳統平面磁場方向以及垂直磁場方向運行。中心位置平面和垂直霍爾元件的雙重操作可造成：

• （正交）輸出間固有的 90° 相分離使正交磁極距和氣隙獨立化

• 封裝尺寸減小導致 PCB 尺寸減小以及有效總氣隙 (TEAG) 緊縮

• X-Z 選項提供更小的有效總氣隙 (TEAG) 尺寸感應

• 機械設計靈活性，可根據可用性和 / 或成本自由選擇環形磁體

• 由于使用 SMT 器件可實現面內傳感，通孔器件有被替代的趨勢。

兩種可用選項可通過在 Y-Z 軸或 X-Z 軸傳感，賦予系統設計靈活性。相較磁體，這賦予了傳感器 IC 在不同方向的安裝靈活性，其安裝的載體 PCB 也因此獲得了相同的增益。

A1262 是前代器件，如 A1230 和 A3425，的替換解決方案，前代器件的 1D（雙平面）設計需對環磁極間距進行優化，且只提供一個傳感方向。但是，A1262 無需優化環磁體，并可以配置為四個不同的傳感方向（見傳感配置部分）。此外，A1262 采用更小型 (SOT23W) 封裝。2D A1262 與雙平面 A1230 及 A3425 的對比請詳見表 1。

表 1：2D 與 1D （雙平面）對比

垂直霍爾元件和平面霍爾元件

IC 設計與制造的改進賦予了垂直霍爾元件對與 IC 平面平行磁場的靈敏度。平面霍爾元件的功能也遵循相同的原理，對垂直于 IC 平面的磁場具有靈敏度。此處的 Z 軸靈敏度不受
傳感器 IC 方向或轉動的影響。因此，使用只含一個平面霍爾元件的表面貼裝器件無法實現面內傳感。

平面霍爾元件按晶片（面內）長度和寬度制造，如圖 2 所示。垂直霍爾元件從頭至尾根據芯片深度制造，如圖 3 所示。

通過旋轉 IC，或改變晶片上垂直霍爾感應元件方向，傳感器 IC 就可分辨磁場方向和振幅，在多個空間維度真正傳感。A1262中，X 軸和 Y 軸為垂直霍爾傳感軸，Z 軸為平面霍爾傳感軸（見圖 4）。

A1262 有兩種不同的傳感配置可選為排序選項。區別在于垂直霍爾元件朝向不同。X-Z 選項中，X 軸方向的垂直霍爾元件與 Z 軸的平面霍爾元件協同工作。Y-Z 選項中，垂直霍爾元件需旋轉以達到 Y 軸靈敏度。這就使得用戶可根據環形磁體選擇如何定位傳感器 IC。該內容會在傳感配置部分作進一步解釋。

傳感配置

A1262 可提供環磁體獨立正交輸出的雙通道傳感。其采用兩種不同的 2D 傳感軸配置選項，X-Z 軸和 Y-Z 軸。同時使用垂直霍爾元件和平面霍爾元件以生成正交雙重輸出，類似于使用雙平面傳感器 IC，如A1230 或 A3425（但是，雙平面型傳感器只有一個敏感度配置）。定位在環形磁體正面的平面霍爾元件可感應磁極，而垂直霍爾元件可感應磁極間轉換（如圖 12 所示）。

X-Z 配置（圖 5）中，安置霍爾元件用于檢測平行于封裝面的磁場，橫跨 / 垂直于無引線側（X 軸）和垂直于封裝面（Z 軸）的磁場，如圖 2 所示。配置垂直霍爾以感應磁極（正面）。

在需要 IC 面向位于磁體正面的垂直元件的應用中（參見圖 7），由于傳感器 IC 在無引線側敏感，IC 可安置于近目標處（相對于 Y-Z 組合）。

Y-Z 配置（圖 6）中，安置霍爾元件用于檢測平行于跨引線側（Y 軸）封裝面的磁場和垂直于封裝面（Z 軸）的磁場。配置垂直霍爾以感應磁極（正面）。傳統雙通道器件，如 A1230 和 A3425，采用圖 6 中任何配置（A 或 B）都無法感應環形磁體。

小氣隙性能

已有的 X-Z 選項可使磁體傳感器采用極小氣隙安置，用于需要 PCB 垂直于環磁體的應用。這是由于感應邊緣為無引線側。

圖 7 說明了無引線側傳感的優勢。無引線側傳感使 IC 無需容納器件引線和相關的 PCB 焊盤和走線，就可安置于 PCB 邊緣。這造成了有效總氣隙 (TEAG)　明顯減小。Y-Z 選項中，傳感器必須位于 PCB 下一層內板。

表 2：感應選項零件號

雙輸出

A1262 是雙輸出傳感器，其輸出時采用垂直霍爾元件（X 或 Y）和平面霍爾元件 (Z)，位于兩處獨立輸出引腳（分別是 OUTPUTA 和 OUTPUTB）。這是用過信道的時分多路復用實現的。參閱圖 8 方框圖。各信道每隔約 16 μs（典型值）采樣，以便信道趨穩，因此兩個信道大約每 32 μs 可進行更新。參閱圖 9。

A1262 采樣率采用相對較快的時分多路復用，可承受高磁輸入頻率，可適用于大多數應用。請聯系您的 Allegro 代理獲取更多有關高頻應用適應性的信息。

固有正交

平面元件和垂直元件本質上位置相同，這種傳感技術減少了環磁體為實現正交（輸出信道間 90° 相分離）的目標優化需求。

雙平面傳感器 IC 只含兩個正交信道，而環磁體極對間距是霍爾元件間距的 4 倍。

據上方圖 10 顯示，環形磁體為適應雙平面傳感器 IC，對磁極距尺寸優化后，造成輸出信號產生 90° 相分離。而下方圖 11 中顯示了磁極距明顯較大的環形磁體。較大的磁極距無法起到優化并適應雙平面傳感器 IC 的霍爾元件間距的作用，而是產生明顯較小的輸出信號相分離。由于 2D 傳感器 IC 不受磁極距影響，輸出信號仍保持正交（90° 相分離）。

下方圖 12 顯示了 2D 傳感器陣列如何實現不受磁鐵尺寸影響的正交傳感。

1. IC 位于南磁極。該處的垂直磁通在 Z 軸，只通過平面霍爾元件，而 X 軸處無垂直磁通。因此，各輸出信道將輸出與垂直磁通成正比的電壓。Z 信道將輸出正電壓，而 X 信道為零伏特。

2. IC 位于南 - 北磁極轉換處。現在的 Z 信道輸出為零，而 X 信道輸出正電壓。

3. IC 位于北磁極，造成 Z 信道輸出負電壓，而 X 信道重回零電壓。

4. IC 位于北 - 南磁極轉變處。Z 信道輸出重新歸零，而 X 信道輸出負電壓。

相分離

無論磁極距為多少，A1262 固有相分離為 90°。但是，機械位置可影響相分離。

如圖 13 所示，傳感器 IC 與旋轉軸不對齊時（切向偏移），相分離相較 90° 會偏離幾度。相分離轉變的幅度取決于的機械偏移量。該示例中，由于偏移量較大、環形磁體直徑小，影響被放大了。

總結和結論

A1262 包含新型垂直霍爾傳感技術，為轉動環形磁體和電機的應用提供理想解決方案。相比現有的雙通道霍爾鎖存器 IC，采用 A1262 進行設計就容易得多，整體系統配置和機械封裝的限制更少、選擇更多。二維雙通道磁感應器 IC 提供絕無僅有的靈活性，減少了環形磁體目標輸出正交的優化需求，同時，可選擇兩種不同的垂直感應軸，為 IC 和 PCB 安裝提供更多選擇。

• 設計者可在四種傳感方向中任意選擇，也可在表面貼裝 (LH) 或通孔封裝 (K) 之間選擇。

• 無論環磁體如何設計，2D 傳感提供固有的輸出信號正交，可選擇使用其他應用中現有的環磁體，或選擇現成的環磁體。

• 與舊式雙通道器件（包括采用 SOT 封裝的器件）相比，X-Z 選項提供的是改進版 TEAG。

• 相較使用通孔 (SIP) 封裝傳感器的舊式器件，表面貼裝器件面內傳感功能的使用造就了更加小巧的設計、更輕質的系統和更精簡的裝配步驟。

更多有關 Allegro A1262 2D 霍爾效應傳感器 IC 的信息請參閱 A1262 數據表，其他應用注意事項請參閱 Allegro 設計中心。