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谈谈电机控制芯片设计的霍尔效应

返回列表 来源:华芯霍尔元件 浏览:0 发布日期:2019-02-27 16:44:53【

1879 年,马里兰州立大学研究生霍耳发现:沿x 方向流过的电流受到其垂直方 向(z 方向)的磁场作用时,带电离子会受到y 方向的磁力影响而产生电势积累, 这就是霍尔效应。其中产生的电势差被称为霍耳电压。由于变化的磁场会产生变化的电场,那么,利用霍尔效应做磁场监测是可行的,事实上也是目前普遍采取的方法。基于霍尔效应的传感-控制芯片广泛应用在电机控制、手机、电流及磁 场测量等领域。

  实际应用中,常用于PC 散热等用途的直流无刷电机,由于外部障碍物等因素,可能异常停止运转。电机控制芯片需要通过霍尔对磁场相位监测,判别异常停转情况,及时关闭电机并延时重启,以便电机能够恢复正常工作。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201612/329355.htm

  图1 给出了霍尔效应芯片的设计框图,由霍尔感应单元得到与磁场变换相关的电压信号,经放大器放大及磁滞比较器判别,控制逻辑监测电机的运行状态,做出 关断或延时自启动等功能,功率输出管驱动外部电机工作。

图1 霍尔效应芯片的系统框图

  通常,电机需要在较宽的电压范围工作。在本设计中,目标要求芯片能够工作在 3.3V~28V 的电压范围,并且当电机控制电压高于54.7V 时,将输出电压钳位防 止烧毁电机。

  芯片工作电压由其内部电压源产生,而常见的带隙基准很难在这样宽的电压范围内正常的工作。因此,设计中采用三极管时代流行的齐纳二极管钳位方法产生电 压源,如图2 所示。这种电压源可以在很宽的电压范围工作,但也有电流消耗较 大,且输出随电源电压、温度变化较大等诸多缺点。所幸在电机应用中,这些缺点是次要的。

  当电压VIN 高于齐纳管的反向击穿电压(一般约为6~7V,这里取6.5V)后,Vz 电压被钳制在6.5V,R1 起到限流的作用。而VIN 低于6.5V 而高于一定值,M1 也可以导通,使得VCC 有电压,同样可使内部电路工作。其中,M1,M2,M3 皆为 高压器件。经过适当设计,该电压源可以在3V~65V 之间工作。

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