霍爾傳感器技術(shù)在TWS耳機(jī)里的應(yīng)用資料下載

作者：Haiwen Huang TWS（True Wireless Stereo，真無線藍(lán)牙耳機(jī)）需要檢測充電倉蓋的開合，以及耳機(jī)是否在位，在這一檢測功能中，霍爾器件因?yàn)榉磻?yīng)靈敏，體積小，功耗低，受到越來越多的客戶的青睞。在本文中，我們將會介紹市場常見的開關(guān)監(jiān)測方案，以及霍爾傳感器技術(shù)在TWS耳機(jī)中的應(yīng)用。 一、常規(guī)開關(guān)檢測方案 1、機(jī)械彈針檢測 機(jī)械彈針結(jié)構(gòu)簡單，對精度要求高，但是使用壽命短，易受粉塵、水汽、振動等因素影響，觸點(diǎn)容易銹化，極易產(chǎn)生金屬疲勞損壞。 2、磁簧開關(guān)檢測 磁簧檢測是通過磁鐵感應(yīng)密封在玻璃管內(nèi)含有貴金屬材料的觸點(diǎn)。因此，該開關(guān)不受濕氣或其他環(huán)境因素的影響，觸點(diǎn)不會氧化，缺點(diǎn)是體積大、安裝難、易損壞。 3、紅外光電開關(guān)檢測 紅外光電開關(guān)把光發(fā)射器和接收器面對面地裝在一個(gè)槽的兩側(cè)。發(fā)光器發(fā)出紅外光，在開蓋時(shí)接收器能收到光，合蓋時(shí)槽中光線被遮擋，光電開關(guān)便動作。該方案優(yōu)點(diǎn)是檢測速度快，但功耗大，也怕灰塵水水汽等因素。 4、霍爾開關(guān)檢測 通過霍爾效應(yīng)對磁場變化進(jìn)行檢測，相對于簧片、機(jī)械式一類的開關(guān)，其數(shù)字輸出干凈平穩(wěn)，不會出現(xiàn)抖動，沒有沖擊等情況的產(chǎn)生，壽命高、耐振動；相對于紅外光檢測，這種檢測方式不怕油污、水汽和鹽霧污染或腐蝕、不怕灰塵、功耗低、體積小、重量輕、安裝方便。越來越多的TWS耳機(jī)開始選擇開關(guān)型霍爾器件，耳機(jī)插入檢測也逐漸從機(jī)械彈針方案轉(zhuǎn)換為霍爾檢測。 二、霍爾效應(yīng)以及霍爾傳感器技術(shù)的原理 霍爾效應(yīng)是通電固體導(dǎo)體（或半導(dǎo)體）內(nèi)部載流子在磁場受洛侖茲力形成偏移，繼而產(chǎn)生感應(yīng)電壓差，最終洛侖茲力與電場力平衡的過程。霍爾效應(yīng)常用于磁場測量、電信號測量等方向。 常用的霍爾器件按輸出信號類型分為線性霍爾器件,開關(guān)霍爾器件和鎖存霍爾器件。線性霍爾器件輸出為模擬信號，輸出電壓與外部磁場的強(qiáng)弱通常成線性關(guān)系。數(shù)字霍爾器件輸出為01的電平，其中根據(jù)感應(yīng)磁極的特性不同數(shù)字霍爾器件可以分為單極型，雙極型以及鎖存型三種。工作過程如圖1和2所示，通過檢測外部磁場的強(qiáng)弱控制輸出導(dǎo)通或關(guān)斷，類似開關(guān)的作用。當(dāng)磁通量密度增大到一定值時(shí)，霍爾開關(guān)開始動作輸出低電平，該點(diǎn)對應(yīng)的磁通量密度稱為工作點(diǎn)BOP，由于磁滯作用的影響，如果關(guān)掉中的和霍爾開關(guān)需要使磁通量密度低于某點(diǎn)，霍爾開關(guān)關(guān)斷，此時(shí)磁通量密度的數(shù)值稱為釋放點(diǎn)BRP。 圖1：單極型數(shù)字霍爾IC輸出特性 圖2：雙極型數(shù)字霍爾IC輸出特性 數(shù)字霍爾器件的通常結(jié)構(gòu)如圖3所示由霍爾效應(yīng)片、電壓調(diào)節(jié)器、休眠喚醒控制電路、信號放大濾波電路、偏移補(bǔ)償電路、施密特觸發(fā)器，開漏極輸出（或推挽輸出）。 圖3：數(shù)字霍爾IC內(nèi)部結(jié)構(gòu) 三、霍爾傳感器技術(shù)在TWS耳機(jī)里的應(yīng)用 在TWS藍(lán)牙耳機(jī)充電倉之中，往往放置了多塊磁鐵用以吸附耳機(jī)與倉蓋，每一塊磁鐵的極性朝向都會影響到霍爾IC感應(yīng)點(diǎn)的磁場感應(yīng)強(qiáng)度。若選用全極型霍爾IC，充電倉內(nèi)部磁場即使在倉蓋打開后仍會保持一個(gè)較高的值，不能達(dá)到霍爾IC的釋放點(diǎn)。因此倉蓋中應(yīng)使用與原倉內(nèi)磁場相反的磁極，并選用只對該極性動作的單極型霍爾IC，避開其他磁極的干擾。此外，開關(guān)型霍爾IC內(nèi)部為邏輯控制電路，如圖4所示在輸入端放置濾波電容能夠提供一個(gè)干凈供電環(huán)境保證內(nèi)部邏輯能夠正常的工作，電容靠芯片越近，濾波效果越好，一般容量在0.1uF-10uF。 圖4：典型應(yīng)用電路 超低功耗DRV5032霍爾效應(yīng)開關(guān)，在TWS耳機(jī)里根據(jù)客戶不同的需求有表6中七個(gè)版本可供選擇。該IC具有較寬的供電電壓1.65-5.5V，可由電池直接供電。其中采樣頻率為5Hz的版本在1.8V的供電條件下電流消耗低至0.54μA，20Hz版本在3V的供電條件下電流消耗低至1.6μA。兩種不同的封裝規(guī)格SOT-23（2.9*1.3）與X2SON（1.1*1.4），適用不同的倉內(nèi)結(jié)構(gòu)。此外，單極型版本的IC推挽輸出節(jié)省上拉電阻空間，有兩檔磁感應(yīng)靈敏度能夠提供準(zhǔn)確而穩(wěn)定的磁開關(guān)點(diǎn)。工作的溫度范圍支持-40至 85°C。 表6：DRV5032霍爾開關(guān)版本 本文轉(zhuǎn)載自：TI E2E?中文社區(qū) 免責(zé)聲明：本文為轉(zhuǎn)載文章，轉(zhuǎn)載此文目的在于傳遞更多信息，版權(quán)歸原作者所有。本文所用視頻、圖片、文字如涉及作品版權(quán)問題，請聯(lián)系小編進(jìn)行處理。 (mbbeetchina)