霍尔器件的应用 (霍尔器件的应用及原理)

通常人们将霍尔元件、放大器、温度补偿电路、稳压电路集成在一块2mm×2mm的硅基片上，做成温度稳定性能好、可靠性高的霍尔集成电路，常称为霍尔器件，它能感知一切与磁有关的物理量，又能输出相关的电控信息。因此，它既是一种集成电路，又是一种磁敏传感器。1．在无刷直流电机中的应用传统的直流电机是用整流子(换向器)和电刷来完成电枢若干绕组的切换和电流的换向。电刷和整流子的摩擦会引起整流子的磨损，又会造成接触*和火花干扰，这些都影响电机的性能和寿命。无刷直流电机是利用霍尔集成电路设计的一种电子开关，来取代机械整流子和电刷的电机。电脑中的CPU风扇也采用这种电机，笔者绘制了这种电机的实物结构及电路简要原理如图1、图2所示。

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该电机内有两相绕组线圈，首尾相接缠绕在四个定子铁芯上，两组线圈相差°，霍尔集成电路APX固定在定子铁芯附近，用于探测转子磁环磁场的变化。当永磁转子旋转时，加到APX的磁感应强度发生变化，霍尔位置传感器便输出控制信号驱动V1、V2按一定规则导通或截止，使定子线圈产生的磁场与转子磁环的磁场相互作用，对转子产生同一方向的拖或拉的力矩，让其转动起来。2．测量磁场及电流的强度由于霍尔发生器可以做得很薄很小，所以能用来准确测量非均匀磁场各点上或狭窄空气隙中的磁场强度。普通的电流表有一个共同的缺点，就是在测量导线中的电流时，必须把被测导线断开，把电流表串接到电路里去，这样做很不方便。但是利用霍尔效应制成的电流表，不必断开导线就可以测量其中的电流。因为导线中通过电流时，在导线周围就要产生磁场，而磁场强度的大小是和导线内的电流成正比的，所以只要测量导线周围某一点的磁场强度，就可以推知导线内电流的大小。如图3所示，把一块很小的半导体霍尔薄片平行地放在要测量电流的那根导线的旁边。在I、Ⅱ两端通过一恒定的电流，测量3、4两端的电压，就可以读出导线内电流的大小。用这种方法测量大电流是特别合适的，同时不论直流和交流都可以进行测量。

3．转速计在非磁性圆盘圆周上的某一点嵌入一小块永久磁铁。把霍尔传感器安装到接近圆盘的地方。圆盘每转动一周，就得到霍尔电势的一个脉冲输出。用计数器把脉冲的数目记录下来，就可以测定圆盘的转速了。用这种方法测量转速的范围很大，而且精确度高。4．霍尔调速转把调速转把是用线性霍尔元件实现的，其输出电压是随磁场线性变化的，在电动自行车中大量使用。它有三条引线：信号(绿色)、电源(红色)、地(电影)，供电电压通常为5V。拧动转把时，就会改变磁钢作用于霍尔元件的磁场强弱，从而在信号端输出1．0V-4．2V的连续变化的电压，利用该电压实现对电机转速的控制。若将转把内的磁钢反向安装，输出电压就会变成4．2V～1．0V。