霍尔开关的各种应用电路
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移动磁铁来控制霍尔开关的开/关外，还可像图 3-13 (b) 所示的那样纵向移动磁铁控制霍
尔开关的开/关，应用非常灵活。
川
L
永久磁铁
E二圄圄兰ζ
磁感应面
S
N
骂。
磁感应面
∞
(a) 横移磁铁控制开/关及波形
(b) 纵移磁铁控制开/关及波形
图 3-13
霍尔开关的工作原理
4. 霍尔开关的应用特点
霍尔开关第②脚具有输出高/低电压的特点，能驱动三极管、晶闸管等元件，也可驱动 TTL 、 MOS 等集成电路，从而能与它们构成许多形式的控制电路，用来控制电气设备的开/
元件 H 几乎不产生霍尔电动势 E Ho 图 3-11 中差分放大器元输入信号，施密特电路就不被触 发，也无高电压加到三极管基极，三极管截止。这时霍尔开关第②脚就由 R 输出 5V 高电 压，霍尔开关输出高电压的状态称为霍尔开关打开。这就是霍尔开关工作日才"开"与"关" 的特性，霍尔开关输出开/关信号波形如图 3-13 (a) 所示，为脉冲方波。
3.4.1
HK斗的特性
1.霍尔开关的外形
HK-l 型霍尔开关是在硅晶片上制造集成电路芯片然后进行全密封封装而成的，其外形 有两种常见形式，分别如图 3-10 (a) 和 (b) 所示，图 3-10 (a) 为螺母式霍尔开关，能横 向固定在某一部位测量磁场 c 图 3-10 (b) 为穿孔式霍尔开关，可纵向固定在某一部位测量
(1)霍尔开关内部的霍尔元件
霍尔元件是霍尔开关内部很重要的部分，要掌握霍尔开关先必须了解霍尔元件 c
当将半导体薄片置于磁场 B 中，并在①、②端加 t 电源 E 时，半导体薄片中就沿电源 电压 E 的方向导通电流 Ig ， 然后在与电流方向垂直又和睦场方向垂直的③、④端检测电压，
可看出表的指针会摆动，表明③、④两端有电动势 EH 产生，这个物理现象称为霍尔放应，
图 3-12
霍尔元件原理及其图形符号
在霍尔元件应用中，外电压通常是加在①、②端，如果再在硅片的垂直方向加上磁场， 便在③、④端产生电动势，可见，外加酷场对③、④端产生的电动势有控制作用。因此，图 形符号的①、②端称为电流极，③、④端称为霍尔电动势极，外加磁场称为控制磁场。
霍尔元件不仅可单独应用，还可制造在集成电路内部构成其他控制元件， HK-1 型霍尔
尔电动势 E HO
霍尔电动势 EH 信号产生后，送人差分放大器放大，如图 3-11 所示。放大的信号又送 到施密特触发器，一旦施密特触发器被触发，就输出高电压加到三极管基极使其饱和导通， 即三极管集电极与发射极之间的电压接近于 0 ，于是霍尔开关第②脚(黄线)就输出低电
压，称之为霍尔开关关断。
当永久磁铁离磁感应面较远或说感应的磁感应强度小于 80 mT 时，霍尔开关内部霍尔
使用寿命长、功耗低等特点。
HK-1 型霍尔开关内部设置有稳压电路，所以它能在很宽的电压范围内正常工作，它适
应的工作电压范围为 5~30 V 。
当永久磁铁与霍尔开关相对往复运动时，运动速度越快，霍尔开关的开/关次数Байду номын сангаас越多， 开关工作频率越高。通常霍尔开关工作频率可达 100 kHz ，即 1 秒钟能可靠地开/关 10 万次， 并且输出波形的前沿陡直、纯净无毛刺，可直接驱动负载工作，使用非常方便。 霍尔开关在应用中，一般是固定霍尔开关而移动磁铁，除图 3-13 (a) 中所示的可横向
磁场。 HK-l 型霍尔开关采用不同的封装形式，给我们带来了方便。
霍尔开关的图形符号如图 3-10 (c) 所示，常用 HST 表示。 从图 3-10 (a) 和( b) 中四毛 l 型霍尔开关外形可知，每个霍尔开关都有一个磁感应面
和三根引脚线。三个引脚分别用不同颜色的线引出，①脚是红线，②脚是黄线.③脚是黑
电器，因此又称霍尔开关为霍尔传感器。
2. 霍尔开关的内部结构
HK-l 型霍尔开关内部电路的结构如图 3-11 所示，是由稳压电路、霍尔元件 H 、差分放
大器、施密特触发器、三极管放大器(也叫开关功率驱动器)等单元电路集成为一体的整体
器件。
图 3-11
HK-l 型霍尔开关内部电路结构图
3. 霍尔开关的开关特性
关，以及检测转动物体转速，测量往复运动物体的运动频率等，也可应用在家庭防盗、智能
化设备中。录像机、打印机等电气设备上就应用了霍尔开关，在工、农业生产自动化控制上
也有很多应用。下面就在图 3-14 中对几种形式的控制电路进行介绍。 图 3-14 (a) 是一个利用霍尔开关控制三极管工作在截止与饱和导通两种状态下的控制
构成电源的电流回路和输出信号的回路。
,
14
山脚川以
OUT
OUT
(a) 螺母式霍尔开关
(b) 穿孔式霍尔开关
(c) 圈形符号
图 3-10
回心 1 型霍尔开关外形和图形符号
霍尔开关磁感应面的内部是一个霍尔元件，由它来感应外部磁场，控制霍尔开关输出端
OUT 输出电信号 Uoun 以完成由磁场转换为电信号的功能，再以电信号来控制其他电路或
开关内部的 H 就是一个霍尔元件。
(2) 霍尔开关的开关特性
我们就在下面的图 3-13 中了解霍尔开关最基本的工作特性。先看图 3-13 (a) 。在霍尔
开关第①脚加 5V 电源电压并在磁感应面放置磁铁后，当永久磁铁距离磁感应面为 5~ lO mm ，霍尔开关内部霍尔元件 H 感应的磁感应强度达到约 80 mT 时，霍尔元件就产生霍
线。这三根引脚线的功能是:①脚红线为 HK-l 型霍尔开关工作电惊正极输入端 V町，由该
脚为霍尔开关内部电路提供工作电压;②脚黄线为 HK-l 型霍尔开关输出端 OUT ，霍尔开 关的磁感应面检测到磁场后，就转换成电信号由该引脚向外输出;③脚黑线为 HK-l 型霍尔
开关的地线端 GND ，它一方面是供电电源的负极，另一方面是输出信号的冷端，即由地线
(f)
图 3-14
霍尔开关的各种应用电路
触发晶闸管导通，负载 Rfz得电工作。
图 3-14 (d) 、 (e) 、(f)是利用霍尔开关分别控制不同集成电路工作的电路。 四\..-1 型霍尔开关是全密封结构，能在极其恶劣的环境中应用，如能在水溶液、油类、 冷却碱液、粉尘环境中稳定可靠地控制电气设备工作，而且具有无触点、无磨损、体积小、
产生的 EH 称为霍尔电动势，如图 3-12 (a) 所示 由图 3-12 (a) 所示的半导体霍尔效应示意图可知，电流线与电动势线互相垂直，所以
就以这种组成结构作为霍尔元件的图形符号，如图 3-12 (b) 所示，其中用 "H" 标注在霍
尔元件图形符号上。
(a) 半导体霍尔效应示意图
(b) 霍尔元件图形符号
源，分别是霍尔开关所需的电源 Vα和晶闸管负载所需的电源 V。在电路接通电源又有磁场
靠近使霍尔开关感应到磁感应强度时，它的第②脚输出低电压，晶闸管因无触发信号而截
止，负载 Rfz就停止工作。当霍尔开关没有感应到磁感应强度时，第②脚就间接输出高电压，
R位
Rr.
VT
VS VS
(a)
(b)
(c)
(d)
(巳)
电路，图中 R也是被控制的负载。电路加电源 +V 之后，当有磁场靠近使霍尔开关感应到磁
感应强度时，它的第②脚就输出低电压，三极管截止，关断负载的电流。 当没有磁场接近霍尔开关时，它的第②脚无信号输出，而是由 R1 、R2建立起高电压加
到 VT 基极，三极管导通饱和电流，使负载 Rfz上有电流流过。
图 3-14 (b) 、( c) 是用霍尔开关分别控制单向晶闸管、双向晶闸管的电路，各有两组电
尔开关的开/关，应用非常灵活。
川
L
永久磁铁
E二圄圄兰ζ
磁感应面
S
N
骂。
磁感应面
∞
(a) 横移磁铁控制开/关及波形
(b) 纵移磁铁控制开/关及波形
图 3-13
霍尔开关的工作原理
4. 霍尔开关的应用特点
霍尔开关第②脚具有输出高/低电压的特点，能驱动三极管、晶闸管等元件，也可驱动 TTL 、 MOS 等集成电路，从而能与它们构成许多形式的控制电路，用来控制电气设备的开/
元件 H 几乎不产生霍尔电动势 E Ho 图 3-11 中差分放大器元输入信号，施密特电路就不被触 发，也无高电压加到三极管基极，三极管截止。这时霍尔开关第②脚就由 R 输出 5V 高电 压，霍尔开关输出高电压的状态称为霍尔开关打开。这就是霍尔开关工作日才"开"与"关" 的特性，霍尔开关输出开/关信号波形如图 3-13 (a) 所示，为脉冲方波。
3.4.1
HK斗的特性
1.霍尔开关的外形
HK-l 型霍尔开关是在硅晶片上制造集成电路芯片然后进行全密封封装而成的，其外形 有两种常见形式，分别如图 3-10 (a) 和 (b) 所示，图 3-10 (a) 为螺母式霍尔开关，能横 向固定在某一部位测量磁场 c 图 3-10 (b) 为穿孔式霍尔开关，可纵向固定在某一部位测量
(1)霍尔开关内部的霍尔元件
霍尔元件是霍尔开关内部很重要的部分，要掌握霍尔开关先必须了解霍尔元件 c
当将半导体薄片置于磁场 B 中，并在①、②端加 t 电源 E 时，半导体薄片中就沿电源 电压 E 的方向导通电流 Ig ， 然后在与电流方向垂直又和睦场方向垂直的③、④端检测电压，
可看出表的指针会摆动，表明③、④两端有电动势 EH 产生，这个物理现象称为霍尔放应，
图 3-12
霍尔元件原理及其图形符号
在霍尔元件应用中，外电压通常是加在①、②端，如果再在硅片的垂直方向加上磁场， 便在③、④端产生电动势，可见，外加酷场对③、④端产生的电动势有控制作用。因此，图 形符号的①、②端称为电流极，③、④端称为霍尔电动势极，外加磁场称为控制磁场。
霍尔元件不仅可单独应用，还可制造在集成电路内部构成其他控制元件， HK-1 型霍尔
尔电动势 E HO
霍尔电动势 EH 信号产生后，送人差分放大器放大，如图 3-11 所示。放大的信号又送 到施密特触发器，一旦施密特触发器被触发，就输出高电压加到三极管基极使其饱和导通， 即三极管集电极与发射极之间的电压接近于 0 ，于是霍尔开关第②脚(黄线)就输出低电
压，称之为霍尔开关关断。
当永久磁铁离磁感应面较远或说感应的磁感应强度小于 80 mT 时，霍尔开关内部霍尔
使用寿命长、功耗低等特点。
HK-1 型霍尔开关内部设置有稳压电路，所以它能在很宽的电压范围内正常工作，它适
应的工作电压范围为 5~30 V 。
当永久磁铁与霍尔开关相对往复运动时，运动速度越快，霍尔开关的开/关次数Байду номын сангаас越多， 开关工作频率越高。通常霍尔开关工作频率可达 100 kHz ，即 1 秒钟能可靠地开/关 10 万次， 并且输出波形的前沿陡直、纯净无毛刺，可直接驱动负载工作，使用非常方便。 霍尔开关在应用中，一般是固定霍尔开关而移动磁铁，除图 3-13 (a) 中所示的可横向
磁场。 HK-l 型霍尔开关采用不同的封装形式，给我们带来了方便。
霍尔开关的图形符号如图 3-10 (c) 所示，常用 HST 表示。 从图 3-10 (a) 和( b) 中四毛 l 型霍尔开关外形可知，每个霍尔开关都有一个磁感应面
和三根引脚线。三个引脚分别用不同颜色的线引出，①脚是红线，②脚是黄线.③脚是黑
电器，因此又称霍尔开关为霍尔传感器。
2. 霍尔开关的内部结构
HK-l 型霍尔开关内部电路的结构如图 3-11 所示，是由稳压电路、霍尔元件 H 、差分放
大器、施密特触发器、三极管放大器(也叫开关功率驱动器)等单元电路集成为一体的整体
器件。
图 3-11
HK-l 型霍尔开关内部电路结构图
3. 霍尔开关的开关特性
关，以及检测转动物体转速，测量往复运动物体的运动频率等，也可应用在家庭防盗、智能
化设备中。录像机、打印机等电气设备上就应用了霍尔开关，在工、农业生产自动化控制上
也有很多应用。下面就在图 3-14 中对几种形式的控制电路进行介绍。 图 3-14 (a) 是一个利用霍尔开关控制三极管工作在截止与饱和导通两种状态下的控制
构成电源的电流回路和输出信号的回路。
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14
山脚川以
OUT
OUT
(a) 螺母式霍尔开关
(b) 穿孔式霍尔开关
(c) 圈形符号
图 3-10
回心 1 型霍尔开关外形和图形符号
霍尔开关磁感应面的内部是一个霍尔元件，由它来感应外部磁场，控制霍尔开关输出端
OUT 输出电信号 Uoun 以完成由磁场转换为电信号的功能，再以电信号来控制其他电路或
开关内部的 H 就是一个霍尔元件。
(2) 霍尔开关的开关特性
我们就在下面的图 3-13 中了解霍尔开关最基本的工作特性。先看图 3-13 (a) 。在霍尔
开关第①脚加 5V 电源电压并在磁感应面放置磁铁后，当永久磁铁距离磁感应面为 5~ lO mm ，霍尔开关内部霍尔元件 H 感应的磁感应强度达到约 80 mT 时，霍尔元件就产生霍
线。这三根引脚线的功能是:①脚红线为 HK-l 型霍尔开关工作电惊正极输入端 V町，由该
脚为霍尔开关内部电路提供工作电压;②脚黄线为 HK-l 型霍尔开关输出端 OUT ，霍尔开 关的磁感应面检测到磁场后，就转换成电信号由该引脚向外输出;③脚黑线为 HK-l 型霍尔
开关的地线端 GND ，它一方面是供电电源的负极，另一方面是输出信号的冷端，即由地线
(f)
图 3-14
霍尔开关的各种应用电路
触发晶闸管导通，负载 Rfz得电工作。
图 3-14 (d) 、 (e) 、(f)是利用霍尔开关分别控制不同集成电路工作的电路。 四\..-1 型霍尔开关是全密封结构，能在极其恶劣的环境中应用，如能在水溶液、油类、 冷却碱液、粉尘环境中稳定可靠地控制电气设备工作，而且具有无触点、无磨损、体积小、
产生的 EH 称为霍尔电动势，如图 3-12 (a) 所示 由图 3-12 (a) 所示的半导体霍尔效应示意图可知，电流线与电动势线互相垂直，所以
就以这种组成结构作为霍尔元件的图形符号，如图 3-12 (b) 所示，其中用 "H" 标注在霍
尔元件图形符号上。
(a) 半导体霍尔效应示意图
(b) 霍尔元件图形符号
源，分别是霍尔开关所需的电源 Vα和晶闸管负载所需的电源 V。在电路接通电源又有磁场
靠近使霍尔开关感应到磁感应强度时，它的第②脚输出低电压，晶闸管因无触发信号而截
止，负载 Rfz就停止工作。当霍尔开关没有感应到磁感应强度时，第②脚就间接输出高电压，
R位
Rr.
VT
VS VS
(a)
(b)
(c)
(d)
(巳)
电路，图中 R也是被控制的负载。电路加电源 +V 之后，当有磁场靠近使霍尔开关感应到磁
感应强度时，它的第②脚就输出低电压，三极管截止，关断负载的电流。 当没有磁场接近霍尔开关时，它的第②脚无信号输出，而是由 R1 、R2建立起高电压加
到 VT 基极，三极管导通饱和电流，使负载 Rfz上有电流流过。
图 3-14 (b) 、( c) 是用霍尔开关分别控制单向晶闸管、双向晶闸管的电路，各有两组电