PCB技術 - 多くの現代家電製品においてホール効果センサICによるソリューション

位置、速度、電流誘導用途に適したさまざまなソリューションを利用して、設計者は技術とパッケージを選択して、そのビジネスとエンジニアリング目標を実現することができます。コスト、走行距離、解像度、精度、信頼性、耐久性など、常に考慮しなければならない重要な要素であり、これらの要素はアプリケーションの要件を適切なセンシング技術と結びつけることは避けられません。可能な解決策の中で、ホール効果技術とその非接触磁気誘導技術は非常に価値を提供しています。

紹介

技術の進歩に伴い、ホール効果センサICは多くの現代家電製品に進出しています。ホール効果とは、導体を流れる電流が磁場の影響を受けると、シリコン（Si）などの導電性材料全体に現れる測定可能な電圧を意味します（図1参照）。これらの条件下では、ローレンツ力と電磁力のバランスにより、印加電流に垂直な横電圧が発生します。

図1のホール効果とは、印加電流が垂直磁場の影響を受けたときに存在する測定可能な電圧を意味する。

ホール効果センサICは、従来の機械及びリード装置と比較して多くの利点を有します。ホールセンサICの非接触実装により、機械的摩耗と疲労が実際に解消され、信頼性と耐久性が向上します。これらの装置はまた、非鉄金属によって物理的に閉塞された磁場を誘導する能力を有します。コンパクトで軽量なパッケージサイズにより、スペースと機械的複雑さが軽減されます。ユーザは、カスタマイズされた動作と要件を満たすために、多くのセンサICをプログラムすることができます。

背景

ホール効果素子にはいくつかの異なるタイプがあり、さまざまな応用に適している：スイッチ、線形、速度/方向ICと電流センサIC、わずか数例を挙げます。

スイッチとリニアリティ

スイッチは、特定のデバイスの電磁操作（BOP）と解放（BRP）点に基づいてデジタル出力を生成します。線形生成シミュレーションまたはパルス幅変調（PWM）出力は、印加された磁場に比例します。

スイッチと線形アプリケーションでは、デバイスを駆動するためのいくつかの可能性のある磁石構成があります。例えば、「正面」動作モードとは、図2に示すように、ホールデバイスの可動面に垂直に移動する磁石を指します。

図2正面ホール作動。TEAGは総有効エアギャップ。

あるいは、「スリップ」動作モードとは、磁石をホールデバイスの動作面に平行に移動させることを意味します（図3参照）。スライディング法は通常、磁石ストロークが小さいため、ヘッド法よりも優れたセンシングを持っています。磁極間の大きな磁気傾斜は、非常にスイッチングポイント位置を得ることを可能にします。しかし、滑り込み方式では、強磁性体と小さな総有効エアギャップ（TEAG）を使用する必要もあります。

図3スライド駆動。TEAGは総有効エアギャップ。

ホール装置を活性化するための別の方法は、ブレード遮断器切り替えと呼ばれます。ブレードは強磁性材料であり、独特の切り欠き形状を有しています。ブレードは、線形または回転運動を行うために形状をカスタマイズすることができます。ブレード消弧室スイッチにより、磁石とホール装置を固定位置に取り付け、磁石を活性化することによりホール装置を「オン」状態に押し込みます。ブレードの鉄含有材料がホール素子と活性磁石の間を通過すると、ブレードは磁場をホール素子の外に移すための磁気分流器を形成します。ブレード遮断器技術は、切り替えが必要な場所によく使用されています（図4参照）。

図4ブレード式消弧室スイッチホール作動。

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