【选型】霍尔开关在空档位置传感器上的选型方案
【摘要】针对结构不同的变速箱，本文推荐了汽车级霍尔开关MLX92231LSE-AAA-010，其工作电压范围从2.7到~24V，具有过流、欠压锁定、反压及过热等保护特性，适用于磁铁在霍尔开关上方的空档位置传感器。带IMC功能的可编程霍尔开关MLX92232LSE-AAA-200-RE，其磁场强度、工作磁性等参数均可根据实际的应用进行编程，可检测平行于霍尔盘的磁场强度。
智能启停系统能够使汽车在等待红灯或堵车情况下自动关闭发动机，从而达到有效降低怠速油耗，起减少有害气体排放的目的。启停功能触发的条件有如下3点：
1）汽车必须处于完全停止状态，即车速为0km/h；
2）变速箱挡位必须处于空挡状态；
3）离合踏板处于释放状态。
只有当上述三个条件全部满足时，启停功能才会激活，下图1是智能启停系统的结构原理图。
图1：智能启停系统的结构原理图
变速器空档位置的检测原理
目前用于空档检测的方式主要有接触式和非接触式两种。接触式的检测方式存在故障率高、易老化，可靠性不高等问题，而非接触式的实现方式则可避免上述问题。
采用霍尔原理的非接触式空档位置传感器模块包括带有霍尔开关及其他电路的PCB、附加的磁铁。磁铁一般位于霍尔开关的正上方（也有的放置在霍尔开关侧边），当磁铁由档把的运动带动靠近霍尔开关过程中，磁场强度逐渐变大并超出霍尔开关Bop时，输出低电平；同理，当磁铁远离霍尔开关，磁场强度低于Brp值，输出高电平。下图2是空档位置传感器的实物图和内部结构示意图。
图2：空档位置传感器实物图和内部结构示意图
从上图可以看出，空档位置传感器内部的两个霍尔开关输出互补的电平信号，当检测到档位发生变化时，两路输出同时进行状态转换。A路输出给到ECU，作为档位信号，B路输出用于驱动继电器，该继电器串接在起动机控制电路中。只有当A路输出低电平，B路输出高电平的时候，档位才是处于空档状态，继电器才会吸合，起动机工作。下图3是空档位置传感器输出信号波形。
图3：空档位置传感器输出信号波形
适用于空档位置检测的霍尔开关选型
霍尔开关作为整个空档/位置传感器的核心器件之一，其可靠性与稳定性直接影响到传感器的功能，对智能启停系统的正常工作，甚至整车的安全运行都有重大影响。这里推荐MELEXIS的霍尔开关MLX92231和MLX92232来担此重任。MLX92231和MLX92232都是汽车级产品，工作电压范围从2.7~24V，具有过流、欠压锁定、反压及过热等保护特性，优良的ESD和EMC性能，工作温度范围从-40~150℃。
对于磁铁在霍尔开关上方的空档位置传感器，可用两颗贴片封装的MLX92231LSE-AAA-010，其温度在25℃时，Bop: 8.3~11.8mT，典型值10mT；Brp: 6.8~8.5mT，典型值10.1mT；也可用一颗SOIC8的MLX92231，这是Melexis专门针对空档位置传感器即将推出的新型号，将两颗MLX92231封装到一起的。
对于需要将磁铁放置在霍尔开关侧面的变速箱，要求空档位置传感器的体积更小。对于这种需求来讲，常规的霍尔开关只能检测垂直于霍尔开关霍尔盘的磁场，再用MLX92231的话，设计起来就比较困难了。对此，Melexis推出了新的带IMC功能的可编程霍尔开关MLX92232LSE-AAA-200-RE，其磁场强度、工作磁性等参数均可根据实际的应用进行编程，并且带温度补偿功能简化了系统设计。
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