霍尔开关的在低功耗电源控制系统中的应用

随着社会的发展和环境的恶化，人们越来越重视自然资源环境的监测及合理利用。要实现对环境的实时有效地监测，单纯依靠人力来完成是不现实的，这就需要借助相应的便携式监测设备。技术的不断革新使得越来越多的便携式设备应用于资源环境的监测。众所周知，便携式设备在户外通常采用电池供电，电池本身的容量是受限的，这就要求设备的功耗尽可能低，从而延长设备的一次性使用寿命。

电源控制系统作为便携式设备的重要组成部分，其性能的优劣直接影响着设备的正常工作及使用寿命。尤其是对于浮标、动物跟踪仪等一次性密封设备更是如此，此类设备由于暴露在自然环境下，对密封性要求较高，一旦封装。完成就不可再拆卸。但使用设备前不能立刻启动电源，否则会白白浪费电池的能量，而且此时的监测数据是无效的。对于这种电源何时启动具有不确定性的设备，这就带来了设备封装完成后如何启动电源的问题。

电源管理单元

便携式系统中，提供电能的电池单元由于受环境和使用时间影响，其输出电压有一定波动。而且便携式系统包含多个集成电路，各集成电路都有自己的优化半导体工艺和工作电压要求，电池电压不可能满足所有要求，因此需要电源管理模块对电池电源进行管理。电源管理对于依赖电池电源的移动式设备至关重要。通过降低组件闲置时的功耗，优秀的电源管理系统能够将电池寿命延长两三倍。便携产品中的电源管理芯片有低压差稳压器(LDO).基于电感器储能的DC/DC转换器(升压、降压、升压/降压)、基于电容器储能的电荷泵、电池充电管理芯片和保护芯片等。目前最常用的是低压差稳压器(LDO)和降压型开关调节器。

磁控开关

磁控开关的性能非常稳定。目前，常用的磁控开关有两种，即千簧管和霍尔开关。千簧管(Reed Switch)是一种磁敏的特殊开关，又名磁簧开关、舌簧管。它通常由两个或三个软磁性材料做成的簧片触点，被封装在充有惰性气体(如氮、氦等)或真空的玻璃管里，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭触点。千簧管比一般机械开关结构简单、体积小、速度快。但由于是触点开关，所以存在机械反弹和接触寿命短暂等问题。

霍尔开关

霍尔开关(Hall Switch)是一种对磁性敏感的半导体器件，其原理是霍尔效应，因此霍尔开关具有无触点工作的特点。霍尔开关多以环氧树脂集成封灌而成，能耗低、使用寿命长、响应频率快，并符合工业现场所需要的易操作、性能稳定等特点，具有良好的环境适应性，可以用于各种恶劣的工作环境。

应用

在电池供电设备中利用霍尔效应开关唤醒电源管理芯片，在提高电源启动的可操控性的同时极大限度地降低系统功耗。由于电源电压在2.5~3.5V之间，常用锂电电源均高于此范围，若外加独立电源势必造成电路的复杂化以及成本的提高。通过超级电容和.肖特基二极管便很容易解决霍尔开关的供电问题，超级电容是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，其突出优点是功率密度高、充电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽。我们选择漏电流小的超级电容，在充满电的情况下便可维持霍尔效应开关的长期工作。而且一旦电源管理芯片被启动，即使时间很短暂，超级电容所存储的电能也可以很快得到补充。