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到GND管脚的所有连线应该形成星形连接
发布时间:2019-02-12 17:19

  、一个差分放大器以及评估电路,该器件只评估场强差异值,而不是绝对的场强值,这意味着温度漂移、制造容差和磁场环境等因素对测量结果的影响可以降到最低。如果采用一个带外部电容的高带通滤波器对测量信号进行动态处理,将可进一步减小干扰影响。

  该器件目的是在恶劣的汽车环境中应用。一个小的永久偏磁体需要用来感应各种形状的铁磁齿轮,正确的切换能确保检测出轮齿和齿隙之间的最小场强差异。对于一个470nF的滤波电容来说,典型的较低切换频率大约为10Hz。TLE 4921-3U器件的封装厚度为1毫米,只有四个引脚。

  将产生同样的输出信号。无论该磁场的绝对强度有多大,它们之间的差值总为零。然而,由于一个单元面向磁场集中的轮齿,另一个单元则面向一个齿隙,如果两个霍尔单元之间存在磁场梯度,那么将产生一个差值信号,并在芯片上放大。实际上,这个差值体现了一个小偏移,它可由相应集成的控制机制来修正。这种动态差分原理使

  如图1所示,一个施密特触发器用来对该信号进行数字化,一个开集电极输出电路提供输出信号。芯片上还集成了过压保护、反极性保护和抗电磁干扰功能,因而可以应用在汽车中常见的恶劣环境。

  对于差值信号的生成和评估,这里可以一个感应铁磁齿轮这样的典型应用来解释。安装在器件背面任何一端的一个永久磁体产生一个恒定的偏置磁场,器件内的两个霍尔

  暂时面对一个轮齿而另一个面对齿隙,那么该轮齿将作为一个磁通量聚集器,它通过该霍尔

  增加了磁通密度,由此产生一个差分信号。随着齿轮的转动,该差分信号的极性将改变,改变的速度同轮齿与齿隙之间变换的速度一样。

  当过零点直接出现在该轮齿或齿隙的中心时,该轮齿的边缘就会产生最大的差值。当该差值超过上限阈值时,TLE 4921-3U的输出晶体管将关断。这就是图2中靠近管脚4的霍尔

  2感应到该轮齿的情况。随着差值降到下限阈值,晶体管打开,这就是靠近管脚1的霍尔

  一个齿轮可由其模数来表征:m=d/z。其中d是齿径,z是轮齿数量。轮齿到轮齿的距离为T,齿距的计算公式为T=π×m。

  的间隔为2.5毫米,在模数为1,对应的齿距为3.14毫米的条件下,该器件都可以感应到差值。如果该模数大于3或者齿轮不规则,将可能在一段较长时间内检测不到足够的差值,这意味着输出信号将不确定。

  和齿轮之间允许的最大距离是温度、模数、磁体和速度的一个函数,速度可以用每次轮齿/齿隙转变时在输出端出现一个脉冲来表征。

  低/高转变次数的增加而增加,这种低/高转变可以代表齿轮的一个旋转角度。

  滤波器电容在该霍尔器件的修正功能中起重要作用。如果一个应用需要工作在100摄氏度以上的温度条件下,建议采用陶瓷电容(X7R)。滤波电容引脚和GND管脚之间的连接线要尽可能短。在滤波电容引脚处的漏电流将引起切换阈值的漂移以及误切换。切换阈值的漂移可以按下式计算:

  抑制供电线U的测量电路。滤波电容CF(470nF)直接连到管脚4,另外在供电线路上加一个旁路电容(CS=4.7nF),并采用一个300Ω的串联电阻(测试脉冲5采用400Ω电阻)。某些应用不允许这样高的串联电阻,因为会引起供电电压下降。如果采用50到150Ω的较小串联电阻,那么几乎不会对下面的结果产生影响,仅对脉冲5会有些影响。由于其长达400ms的持续时间,这种所谓的负载突降(load-dump)脉冲会使TLE 4921-3U器件产生很高的功耗。如果没有一个足够大的串联电阻,该器件也许会损坏。因此,最小的电阻必须适应有关应用的负载突降需求,反之亦然。另一种可供选择的方法是在供电线路上加一个抑制二极管,这样就不必采用大串联电阻。

  的印刷电路板进行了优化。从测量结果可以看出在整个频率范围内,在高达160V/m的磁场内TLE 4921-3U的工作不受到影响。

  为优化TLE 4921-3U的EMI性能,首先要考虑印刷电路板的布局。下面的推荐依据的是内部测试该器件时获得的EMI测量结果。

  电源线上的低通滤波器CP=4.7nF 防止电导耦合和快速干扰脉冲R q =33Ω 与Cq用来平滑信号的下降沿

  1.接地(GND):电路板上的基准点是霍尔器件的GND管脚。为了避免传导干扰,到GND管脚的所有连线应该形成星形连接,否则抗干扰电磁的性能将会下降。

  2.滤波电容的连接:滤波电容CF和GND管脚之间的连线要尽可能短(最理想的情况是CF的位置紧靠该霍尔器件),而且要考虑到上面所提的到GND管脚的星形连接结构。否则,建议在CF和TLE 4921-3U之间采用第二个较小的电容(例如82nF),其目的是缩短在CF和各对应管脚之间的连线。这个措施仅适用于该霍尔器件附近只有很少可用空间的情况。

  3.接地屏蔽:建议将该滤波电容的GND连线延伸出去,作为该电容到C管脚连接的一个接地屏蔽。

  、电缆和控制单元)而变化,并不是所有这些措施都需要采用,要根据具体的应用要求来定。

  的输出信号是矩形波,开关状态的每次改变代表从轮齿到齿隙的一次变换。对于矩形轮齿(例如模数2)和1到2毫米的感应距离来说,信号的占空比几乎为1:1。速度信息的形式取决于具体的应用,可能为数字形式,也可能为模拟电压形式。

  速度控制是传统控制工程中最常见的任务。模拟控制器(比例、比例积分和比例积分微分)针对的受控变量是正比于速度的电压。获得这个正比于速度的电压的第一步就是

  输出信号通过一个单稳态的边沿触发器转换成一个方波信号,其“开”时间固定,“关”时间可变(取决于速度)。第二步是进行线性平均,采用一个转换系数使它正比于速度。

  一个运动线圈仪表特别适合于速度的模拟显示,这在较低的截止频率(一般为10Hz)情况下它是一个理想的平均器。

  如果正比于速度的电压以数字形式生成,或者相关的系统中有一个微计算机可作为数字控制器,那么该速度很容易计算出来。

  连接到一个微控制器的计数输入端(例如,8051单片机上计数器0的外部输