【導讀】與機械開關相比，鎖存器和開關芯片在眾多應用中發揮著更為關鍵的作用。它們可以提高終端裝配的靈活性、可靠性、功能安全性

、可重複性、準確性並優化尺寸。本文主要介紹鎖存器和開掛的工作原理
、不同類型以及 Melexis 鎖存器和開關芯片產品組合。

智能和互聯始於鎖存器和開關芯片

與機械開關相比
，鎖存器和開關芯片在眾多應用中發揮著更為關鍵的作用。它們可以提高終端裝配的靈活性、可靠性、功能安全性、可重複性、準確性並優化尺寸。本文主要介紹鎖存器和開掛的工作原理、不同類型以及 Melexis 鎖存器和開關芯片產品組合。

什麼是鎖存器和開關芯片？

磁性鎖存器和開關芯片基於霍爾效應原理，將磁鐵的磁場強度信息轉換為數字信號（1 或 0）。因此，其輸出為 On（開）或 Off（關），具體取決於所施加的磁場。通過磁鐵的位置
，鎖存器和開關芯片可以確定物體的實際位置。

開關原理

輸出在達到定義的閾值時發生變化。

鎖存器原理

這是基於兩個相反的閾值進行動作的咖甘。輸出首先在達到定義的一個閾值（例如北極磁場值）時發生變化，然後在達到相反的閾值（例如南極磁場值）時再次發生變化。在這兩個閾值之間，輸出處於鎖定狀態（保持不變）。

鎖存器和開關芯片主要有哪些類型？

鎖存器和開關芯片分為三大類。對於這三類
，關鍵參數都是兩個開關閾值：BOP，磁場工作點；BRP
，磁場釋放點。

第一類是單極開關芯片。

此類芯片隻在一個磁場範圍中激活，可以是北極磁場或南極磁場。如果施加的磁場強度高於 BOP 閾值，開關芯片將啟用輸出。移除磁鐵後，磁場強度將低於 BOP 閾值，開關芯片將禁用輸出。這種開關芯片主要用於位置檢測。

第二類是雙極開關芯片
，也稱為鎖存器。

鎖存器可以在一個磁場範圍內激活

，在施加相反的磁場時停用。在這種情況下，BOP 定義輸出驅動器何時激活（On（開）），而 BRP 定義輸出驅動器何時停用（Off（關））。鎖存器通常用於 PLC 控製的無刷直流電機換向或直流電機索引計數。

第三類是全極開關芯片。

gongnengyushuangjikaiguanxinpianxiangtong，dankeyitongshizailianggecichangfanweineigongzuo。huanyanzhi，zheleikaiguanxinpianzainanbeijicichangzhongdounengjihuo
，yongyujiancelianggecichangfanweidebianhua。

鎖存器和開關芯片應用在哪些領域？

鎖存器和開關芯片無處不在，可應用於各種設備

，簡化我們的生活。這些“開-關”切換器件廣泛應用在汽車的製動係統

、變速箱
、車門鎖以及安全帶等組件。在電動自行車中

，這些器件用於踏板輔助係統、速度計和電機換向
，而在電動摩托車中，這些器件還用於觸發控製器。

在居家環境中，鎖存器和開關器件廣泛應用於各種智能家電。這些器件用於確保洗衣機的門已關閉
；顯示咖啡機的水位和水流量
；檢測打印機紙張負載以及機蓋是打開還是關閉
；並且可用於各種電動工具（電機換向、位置檢測器等）。

其他應用包括智能樓宇（HVAC 電機換向）
、機器人技術（開/關檢測、無刷直流電機換向
、終點位置檢測等）、能源管理（門開/關檢測等）和數字健康（健康管理設備電機換向
、溫度計防水開關等）等。

如何選擇正確的輸出功率?

為wei選xuan擇ze適shi合he特te定ding應ying用yong的de鎖suo存cun器qi和he開kai關guan芯xin片pian，首shou先xian需xu要yao選xuan擇ze正zheng確que的de輸shu出chu功gong能neng。這zhe取qu決jue於yu具ju體ti模mo塊kuai以yi及ji用yong於yu連lian接jie另ling一yi個ge係xi統tong的de電dian線xian數shu量liang。標biao準zhun配pei置zhi為wei 2 線製
、3 線製或 4 線製。這意味著您可以選擇輸出由電源電流表示的 2 線製傳感器芯片；具有開漏輸出的 3 線製傳感器芯片；以及輸出速度（或脈衝）和方向兩個信號的 4 線製傳感器芯片。

在某些消費類應用中，還可以選擇推挽輸出類型
，而不采用開漏輸出。在這種情況下，無需額外使用外部元件（上拉電阻）
，從而進一步簡化模塊裝配。

2 線製

這類芯片通常用於遠程傳感器應用。其主要優勢在於，可以替換 2 線製機械開關，同時仍然使用相同的線束。芯片的電流用於識別傳感器芯片是否已達到工作點或釋放點。

根據行業標準：

IDD_LO

當磁場強度等於或低於 BRP 時產生的電流。部件消耗的電流通常為 3.3 mA 或 6 mA，具體取決於所選的傳感器芯片。

IDD_HI

磁場強度達到 BOP 閾值時部件消耗的電流。該值通常為 14 mA。

電流水平在整個 VDD 範圍內保持不變，即使出現一些波動，也能確保讀數穩定。檢測電阻 RSENSE 所在的回路可將電流輸出轉換為電子控製單元的邏輯輸入。

3 線製

這類芯片配有開漏輸出。為形成 3 線製，阻性負載必須連接到 VDD 線。典型負載介於 10 kΩ 和 100 kΩ 之間。該負載可以連接在模塊側或電子控製單元側。達到 BOP 閾值時，輸出將接近 0 V。在這種情況下
，輸出將被禁用並通過上拉電阻連接到 VDD。

4 線製

這類芯片輸出兩個信號：速度（或脈衝）和方向。速度是鎖存傳感器的正常輸出
，而方向輸出表示旋轉方向是順時針還是逆時針。這類芯片配有兩個霍爾元件，通過使用 CMOS 工藝確保板間寬度固定。

根據鎖存磁特性，速度 (SP) 輸出會在麵向封裝頂部的南極或北極磁場強度足夠強時分別變為低電平或高電平。磁場去除後
，器件會保持之前的狀態。

當兩個霍爾板上存在特定的磁脈衝序列時，方向 (DIR) 輸出會根據所施加磁場的運動方向鎖存為低電平或高電平。

Melexis 鎖存器和開關芯片有哪些特性？

側向感應選項

cexiangganyingjinxuyigekaiguanjikeshixiansudujiance
，shiyongyumotuochelunsuchuanganqidengbeixiangpianzhiyingyong。cexiangganyinghaikeshixiantongchangxuyaochuantongtongkongzujiandebiaomiantiezhuangqijian (SMD) 解決方案。與其他解決方案相比，回流焊可為其帶來更多優勢。典型應用包括鼓風機、冷卻風扇和泵等。

此(ci)外(wai)

，側(ce)向(xiang)感(gan)應(ying)還(hai)能(neng)提(ti)高(gao)磁(ci)性(xing)設(she)計(ji)的(de)靈(ling)活(huo)性(xing)
，從(cong)而(er)實(shi)現(xian)尺(chi)寸(cun)更(geng)為(wei)小(xiao)巧(qiao)的(de)電(dian)機(ji)設(she)計(ji)

，不(bu)受(shou)間(jian)距(ju)影(ying)響(xiang)。典(dian)型(xing)應(ying)用(yong)包(bao)括(kuo)汽(qi)車(che)行(xing)業(ye)的(de)車(che)窗(chuang)升(sheng)降(jiang)器(qi)和(he)天(tian)窗(chuang)等(deng)。

雙芯片選項

雙芯片選項可提供另一個可編程/預設輸出

，即芯片共包含兩個獨立的輸出
，芯片功能更為豐富
，可實現反向輸出、報警檢測和失磁檢測等應用。此外，還能實現更為小巧的 PCB 設計。典型應用包括變速箱、電子鎖存器和車窗升降器等。

微功率選項

傳感器芯片具有“微功率”的特點，兼具低壓運行和低電流消耗優勢，特別適合電池供電設備。該器件采用在內部進行管理的休眠/喚醒策略，功耗得到顯著降低。典型應用包括保險箱的門鎖等。

可編程選項

鎖存器和開關芯片可由客戶編程，滿足客戶的各種需求。BRP 和 BOP 可以根據具體應用進行調整。芯片可直接編程
，具有很高的靈活性和準確性。

TC 選項

由於不同類型的磁鐵（鐵氧體磁鐵、釹磁鐵等）在同一溫度下的表現不同，熱補償 (TC) 是某些應用的一個關鍵參數。因此，選擇具有適當 TC 或可編程 TC 的芯片非常重要。

浮動開關選項

浮動開關芯片采用隔離式輸出（SOI 技術），隻需通電即可直接驅動負載。典型應用包括液位計應用、按鈕和負載直接驅動等。此外，浮動開關芯片也可直接替代機械簧片開關。

滿足汽車安全完整性等級 (ASIL) 要求的選項

符合 ASIL 要求的芯片依據 ISO 26262 標準設計。此類芯片適用於汽車安全應用，如安全帶扣等。

不同應用適用於哪些不同的磁性芯片
？

Melexis 的(de)鎖(suo)存(cun)器(qi)和(he)開(kai)關(guan)芯(xin)片(pian)支(zhi)持(chi)多(duo)種(zhong)應(ying)用(yong)。主(zhu)要(yao)產(chan)品(pin)描(miao)述(shu)如(ru)下(xia)。在(zai)選(xuan)擇(ze)傳(chuan)感(gan)器(qi)芯(xin)片(pian)時(shi)
，仔(zai)細(xi)考(kao)慮(lv)可(ke)應(ying)用(yong)於(yu)設(she)計(ji)的(de)磁(ci)性(xing)芯(xin)片(pian)
，為(wei)應(ying)用(yong)選(xuan)擇(ze)最(zui)合(he)適(shi)的(de)產(chan)品(pin)，實(shi)現(xian)最(zui)佳(jia)效(xiao)果(guo)。

滑動

滑(hua)動(dong)開(kai)關(guan)芯(xin)片(pian)隻(zhi)在(zai)一(yi)個(ge)磁(ci)場(chang)範(fan)圍(wei)內(nei)工(gong)作(zuo)。在(zai)下(xia)方(fang)示(shi)例(li)中(zhong)，已(yi)選(xuan)擇(ze)南(nan)極(ji)磁(ci)場(chang)。當(dang)磁(ci)鐵(tie)位(wei)於(yu)芯(xin)片(pian)正(zheng)前(qian)方(fang)時(shi)，磁(ci)場(chang)強(qiang)度(du)達(da)到(dao)最(zui)大(da)值(zhi)。磁(ci)鐵(tie)隻(zhi)要(yao)在(zai)平(ping)行(xing)於(yu)芯(xin)片(pian)的(de)方(fang)向(xiang)上(shang)移(yi)動(dong)，就(jiu)會(hui)減(jian)弱(ruo)磁(ci)信(xin)號(hao)。在(zai)此(ci)配(pei)置(zhi)中(zhong)
，建(jian)議(yi)使(shi)用(yong)單(dan)極(ji)傳(chuan)感(gan)器(qi)芯(xin)片(pian)。

正麵接近

接(jie)近(jin)開(kai)關(guan)芯(xin)片(pian)同(tong)樣(yang)隻(zhi)在(zai)一(yi)個(ge)磁(ci)場(chang)範(fan)圍(wei)內(nei)工(gong)作(zuo)。在(zai)下(xia)方(fang)示(shi)例(li)中(zhong)

，磁(ci)鐵(tie)盡(jin)可(ke)能(neng)靠(kao)近(jin)芯(xin)片(pian)時(shi)，磁(ci)場(chang)強(qiang)度(du)達(da)到(dao)最(zui)大(da)值(zhi)。磁(ci)鐵(tie)隻(zhi)要(yao)朝(chao)芯(xin)片(pian)方(fang)向(xiang)移(yi)動(dong)
，就(jiu)會(hui)增(zeng)強(qiang)磁(ci)信(xin)號(hao)。對(dui)於(yu)這(zhe)種(zhong)配(pei)置(zhi)
，應(ying)使(shi)用(yong)單(dan)極(ji)開(kai)關(guan)。

旋轉編碼器磁鐵

圓yuan盤pan形xing磁ci鐵tie通tong常chang用yong於yu索suo引yin計ji數shu應ying用yong。傳chuan感gan器qi芯xin片pian將jiang通tong過guo南nan極ji磁ci場chang啟qi用yong並bing通tong過guo北bei極ji磁ci場chang禁jin用yong。對dui於yu每mei個ge磁ci極ji對dui，傳chuan感gan器qi信xin號hao將jiang切qie換huan兩liang次ci。對dui於yu這zhe些xie配pei置zhi
，非fei常chang適shi合he選xuan擇ze鎖suo存cun器qi芯xin片pian，因yin為wei這zhe類lei芯xin片pian在zai相xiang反fan的de磁ci場chang下xia工gong作zuo和he釋shi放fang。在zai請qing求qiu方fang向xiang信xin息xi的de情qing況kuang下xia，方fang向xiang傳chuan感gan器qi可ke能neng是shi一yi項xiang優you勢shi。

葉片中斷

亞ya鐵tie葉ye片pian可ke用yong於yu中zhong斷duan磁ci信xin號hao。該gai葉ye片pian會hui使shi磁ci場chang強qiang度du發fa生sheng變bian化hua並bing觸chu發fa傳chuan感gan器qi芯xin片pian的de輸shu出chu。可ke能neng仍reng會hui對dui傳chuan感gan器qi芯xin片pian施shi加jia一yi個ge較jiao弱ruo的de磁ci場chang。對dui於yu這zhe類lei應ying用yong
，首shou選xuan單dan極ji傳chuan感gan器qi芯xin片pian。

背向偏置應用

duiyucipeizhi

，keyicaiyongduozhongshixianfangan。diyizhongfangankeyishiyongchengbenjiaogaodelinggaosicitielaishixian，zaichuanganqiganyingdiansuozaideweizhixingchengyigeshijidelingcichangquyu。zhezhongfanganzhichishiyongyubianchengxinpian。

第二種方案可以使用可感應側向磁場分量的傳統磁鐵來實現。該方案已借助 Melexis 的 IMC 技術實現。采用這種方案時，可以使用普通磁鐵；dangcexiangcichangfenliangjiejinyulingshi，citiezaizhenggewendufanweineidebiaoxianrengranhenwending。duiyuzhezhongpeizhi，jianyizaijiangxinpiananzhuangdaocitieshanghoujinxingjiandandebiancheng，yiquebaopingwenyunxing。

下圖表示普通磁鐵配置的磁性分量 Bx 和 Bz。Bz（綠線）顯示應用中出現大幅偏移（100 mT），shuomingwendubianhuahuichanshenghendayingxiang，zaizhenggewendufanweineishixianlianghaoyunxingjijutiaozhanxing。duiyuzheleiyingyong，tongchangshiyongdongtaibuchangchuanganqixinpian
，danhuidaozhiwuliaoqingdanchengbenjiaogao。

磁場的側向分量 (Bx) 在 0 mT 左右對稱，因此具有出色的溫度特性，可提高設計的穩定性。采用這種方案（經過 0 mT），可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)靜(jing)態(tai)開(kai)關(guan)傳(chuan)感(gan)器(qi)芯(xin)片(pian)來(lai)控(kong)製(zhi)所(suo)需(xu)的(de)占(zhan)空(kong)比(bi)。芯(xin)片(pian)安(an)裝(zhuang)後(hou)可(ke)進(jin)行(xing)編(bian)程(cheng)
，這(zhe)對(dui)於(yu)提(ti)高(gao)精(jing)度(du)非(fei)常(chang)關(guan)鍵(jian)。對(dui)於(yu)此(ci)配(pei)置(zhi)，建(jian)議(yi)使(shi)用(yong)較(jiao)小(xiao)的(de)磁(ci)滯(zhi) +/- 1 mT。

浮動開關

若搭配一排浮動開關

，磁鐵可用於檢測液位。此外，浮動開關芯片也可直接替代機械簧片開關。

Melexis 鎖存器和開關芯片產品組合

我們提供各類鎖存器和開關芯片為多種應用提供支持

鎖存器和開關芯片的應用越來越廣泛，這類芯片可用於各行各業的各類應用
，實現位置、距離、速度或定向運動檢測。此外，鎖存器和開關芯片維護成本低
，設計堅固耐用，可實現非接觸式無磨損操作
，並且可免受水、灰塵和振動的影響。Melexis 致力於設計、開發和製造高質量的鎖存器和開關芯片。

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