【技术】霍尔开关能否代替干簧管?且听“老司机”为您详细分析
【摘要】霍尔开关与干簧管同为磁性电子开关,但它们的性能各有不同。从原理上分析,霍尔开关的使用寿命要高干簧管,且工作更加可靠。干簧管可用于低负载和高负载的场合,在很多场合中,霍尔开关与干簧管可相互替换,但在低负载应用中,霍尔开关将逐渐替换干簧管。
霍尔开关是一种磁敏元件,其基于霍尔效应。当磁力线垂直穿过通电hall平面时,在hall与电流平行的两个端面上将形成感应电压,感应电压的大小和电流及磁场强度成正比。此电压信号经过放大等处理后,即可用于对开关电路的控制作用,直接输出开关高低电平信号。
图1:霍尔开关
干簧管也是一种磁敏开关,它通常有两个或三个导磁同时导电的材料做成的簧片触点,被封装在充有惰性气体或真空的玻璃管里。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接点。当永久磁铁靠近单簧管,或者有绕在单簧管的线圈通电形成的磁场使簧片磁化,簧片的触点部分就感应出极性相反的磁极。异性相吸,当吸引力大于弹簧的弹力时,触点就会吸合,使电路导通;而当磁力小到一定程度时,接点被弹簧的弹力打开。
图2:干簧管
Hall开关与干簧管同为磁性电子开关,那它们的性能有什么不同?
原理上二者是有本质区别的。Hall开关是纯电子技术原理开关,而干簧管是机械形变原理的开关。干簧管的使用寿命受限于弹片的弹性,在低负载条件下,可工作百万次,而hall开关不受这个次数限制,因此,hall开关的使用寿命要高于干簧管。干簧管传感器的簧片有固有频率,不能使用在其固有谐振频率上的场合,同时因为是机械结构,当干簧管从30CM以上高度跌落到硬质地面时,其电气特性可能被改变。霍尔效益开关不受此影响,相对来说,工作更加可靠。
因原理不同,封装形式也不一样。hall效应开关一般是SOT-23或者TO-92封装,如图1所示的MLX92231的封装图片。Hall开关设计电路简单,占用PCB空间少;在焊接过程中,SOT-23的封装可以采用SMT技术,全自动焊接,易加工且加工成本低。干簧管的电气部分集成于玻璃外壳中,玻璃易碎,其抗冲击及振动的能力相对较差,在运送与加工过程中容易受损,加工损耗大;同时在焊接过程中,需要考虑PCB的变形及干簧管本身的热膨胀特性,所以在焊接时,需要留下部分引脚,使干簧管与PCB间留下适当空间,同时需要注意焊接温度与时间的控制。
从机械特性来看,hall开关要优于干簧管。而在电气特性上,霍尔开关与干簧管可以说各有千秋。干簧管的机械开关由电气特性决定,其可用于低负载(5V,10mA),也可用于高负载(几百V,几A)。在断开状态,干簧管的漏电流为0,输出绝对0V。而hall开关更适用于低负载场合,漏电流不为0,因此,其不适用于漏电流为零的场合。在响应时间方面,hall开关的响应要远远快于干簧管。
通过上面的探讨,霍尔效应开关与干簧管都有各自的优点和不足,很多应用场合二者是可以相互替换的,而在低负载应用中,随着hall效应开关成本的下降,hall开关将逐渐替换干簧管。
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产品型号
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品类
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Typical Bop / Brp(mT)
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TC(ppm / °C)
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Supply Voltage(V)
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Output Type
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Ioff(mA)
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Package&pole active(UA)
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Magnetic Polarity
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ICAP
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ISO26262
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MLX92241LUA-AAA-003
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2-wire Switch
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7.9 / 5.3
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-1100
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2.7 - 24
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Current source
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3.3
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S
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Direct
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-
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-
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