感测方面的改进对于提供智能手机，相机和游戏控制器等消费类设备所需的改善的用户体验至关重要，并且还需要充分利用物联网（IoT）的潜力。在消费类应用中，需要具有多功能功能的更智能按钮来支持复杂的交互和基于手势的控件。在物联网中，感知微小运动或位置差异的能力使控制器可以准确推断资产状态。例如，在用于智能建筑的安全系统中，基本传感器能够检测窗户是否关闭，而更智能的传感器可以通知系统窗户是被锁定还是被解锁。

与诸如机械开关之类的替代品相比，线性霍尔效应传感器提供了一种实现更复杂传感的方法，而机械开关通常是操纵杆或游戏控制器等计算机配件中的现有技术。线性霍尔效应传感器提供了高度可靠且易于设计的非接触式位置传感解决方案。此外，与其他非接触式传感设备（例如光学传感器）相比，线性霍尔效应设备不易受到可能会造成误差的影响。由灰尘或其他污染物遮挡光学窗造成的。线性霍尔效应传感器已经广泛用于许多工业应用中，例如用于检测旋转阀的位置。

霍尔效应和线性传感器

霍尔效应是指当磁场作用于导电材料中流动的电流时，在导体两端产生的可测量电压。如图1所示，该电压与流过的电流和垂直于导体的磁通量成正比。霍尔效应传感器IC集成了高增益放大和其他信号调节电路，例如失调消除，以与其他逻辑或模拟电路兼容的电压生成代表检测到的磁通量的输出。

图1.使用霍尔效应传感器IC感应磁通量。

霍尔效应器件种类繁多：带有数字输出的传感器可以通过将小磁铁嵌入盖中而用作便携式计算机的开/关检测等应用中的接近开关。另一方面，线性霍尔效应传感器能够产生与磁体与传感器的距离成比例的模拟输出。这种类型的传感器可以用在滑动机构中，以检测经过传感器的磁体的位置。例如，当条形磁铁移过传感器时，输出电压会随着磁通密度的变化而变化，磁通密度从磁铁远离时的零到由于磁铁北极附近的最大负磁通而变化，直到磁铁位于中心位置时变为零在传感器上方，并由于南极的接近而达到最大正值。

线性设备的另一种主要工作模式是在正面感应时，即当磁体朝向或远离传感器表面移动时。在这种情况下，当磁体最接近传感器时，磁通量以及输出电压将从零变为最大水平。图2显示了线性霍尔效应传感器IC的输出电压如何随着磁铁靠近IC表面而随磁场强度变化。

图2.线性霍尔效应器件的传递曲线。

霍尔元件节能应用

尽管霍尔效应最初是在19世纪发现的，但相对较早的商用霍尔效应传感器IC就是集成了低噪声放大器和能够产生可用输出电压的信号处理电路。随后，霍尔效应传感器（包括线性设备）已广泛用于工业接近和位置传感任务，例如液位传感和阀门位置控制。

在消费类便携式产品中，线性霍尔效应传感器提供了引入其他功能的机会，而这些功能是使用常规机械开关难以实现的，因为该传感器不仅可以检测到按钮已被按下，而且还可以准确地确定按钮的位置。这允许在照相电话或数码单反相机等设备中使用多功能按钮，其中半按可自动对焦，而全按则可释放快门。以相同的方式，使用线性霍尔效应传感器可使游戏控制器的按钮控制附加功能或感测更复杂的玩家手势。

另一方面，这些新兴应用对线性霍尔效应传感器提出了更高的要求。特别地，超低功耗已成为绝对必要的条件，以确保高级功能而不损害电池寿命。例如，通常需要由小型电池或能量收集系统供电的IoT设备连续运行5年，10年甚至20年。传统霍尔效应传感器所消耗的几毫安电流可能足以阻止设计人员实现所需的免维护工作寿命。就消费电子产品而言，电池寿命的任何明显减少都可能损害市场吸引力。

真正的微功率传感器

在许多情况下，线性霍尔效应传感器可用于检测按钮位置，当需要位置信息时，传感器IC只需短暂运行即可。在不需要感应时，将电源管理引入IC可以帮助避免不必要的能耗。

某些传感器，例如内置Diodes的AH8500和AH8501，具有一个Enable引脚，该引脚使主机可以控制操作模式。默认情况下，内部下拉电阻使传感器保持睡眠模式，仅消耗8.9µA的典型电流。将使能引脚驱动为高电平可使器件进入工作模式，工作于默认采样频率6.25kHz且典型电流消耗为1.16mA。另外，PWM信号可用于设置高达7.14kHz的自定义采样率。

通过提供使能引脚，这些设备适用于各种物联网应用，例如智能楼宇安全或入口控制系统，在这些应用中，信号可用于激活传感器。另一方面，诸如相机，手机和游戏终端之类的消费类设备可能无法预期用户何时可能按下按钮，因此将无法将使能引脚驱动为高电平。然而，用户期望瞬时响应。对于此类应用，AH8502和AH8503默认情况下在微功耗模式下工作，默认采样率为24Hz，典型功耗仅为13µA。当检测到活动时，传感器可以以涡轮模式运行，并在需要时提高采样率。提供了一个控制引脚，该引脚允许系统将采样率调整到最大7.14kHz，并消耗1.16mA电流。

增强的电源管理，例如在空闲状态下关闭模拟电路和ADC，以及在周期之间应用正在申请专利的节能技术，这些设备在正常模式，睡眠模式和微功耗模式下与替代的低功耗线性模式相比，消耗的电流要低得多。霍尔效应传感器。

这些器件集成了包括8位ADC和DAC在内的信号调节电路，如图3所示，因此可生成具有8位分辨率的模拟输出，适用于各种IoT和消费类应用。

图3.集成信号调理提供8位模拟分辨率

对于要求高精度的应用，AH8501（带使能引脚）和AH8503带有调整输出选项，可确保精度在±3％以内。结合±3％的极低温度系数，可确保最大灵敏度变化在±6％之内。这明显优于价格昂贵的替代产品的灵敏度精度，并且与当今市场上最昂贵的线性霍尔效应传感器相比具有优势。未修整的AH8500（带有使能引脚）和AH8502的灵敏度精度在±15％之内，并提供了在生产线上进行校准的灵活性。

线性霍尔效应传感器通常在I / O上集成ESD保护，但是提供的保护级别通常仅为1kV或2kV。通过提供能够承受6kV电压的增强保护，AH850x系列可以更好地抵抗生产过程中或最终用户手中在工厂车间遇到的危险。

增强的ESD保护减轻了对外部保护组件的需求，从而提供了诸如降低材料清单成本和节省PCB面积等优点。增强的保护功能还使这些设备不仅可以用于消费类手机，还可以用于家用电器，例如咖啡机以及工业应用。