什么是霍爾效應（HALL）？霍爾效應是電磁效應的一種，這一現(xiàn)象是美國物理學家霍爾于1879年在研究金屬的導電機制時發(fā)現(xiàn)的。 當電流垂直于外磁場通過半導體時，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場的方向會產(chǎn)生一附加電場，從而在半導體的兩端產(chǎn)生電勢差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應，這個電勢差也被稱為霍爾電勢差?；魻栃褂米笫侄▌t判斷。

  霍爾IC通常按輸出信號類型分為開關型霍爾IC和線性霍爾IC。開關型的霍爾元件，只輸出高低兩個電平信號，要么是開要么是關。線性霍爾元件輸出一個持續(xù)變化的模擬量信號，輸出電壓從高到低或者從低到高，這樣一個不間斷
的持續(xù)變化。

  開關型的霍爾元件，又分為三個小類型：單極霍爾元件、全極霍爾元件、雙極鎖存霍爾元件。單極霍爾元件指的是只感應一個磁極的霍爾，一般是插件封裝的只感應S極。即S極的磁鐵靠近霍爾元件時，霍爾元件產(chǎn)生高低電平的變 化，N極靠近的時候，是不感應的。全極霍爾元件可以感應兩個磁鐵，即NS任意一個磁極靠近霍爾元件時，霍爾元件都會產(chǎn)生高低電平的變化。雙極鎖存霍爾元件，需要NS兩個磁鐵交替接近霍爾元件才能產(chǎn)生高低電平的切換，即一個磁極靠近再離開后繼續(xù)保持開的狀態(tài)，需要另外一個磁鐵靠近才能切換成關的狀態(tài)。     除了這些，近幾年還出現(xiàn)了一些集成度高、功能復雜的專用霍爾 IC，如差分霍爾IC(雙霍爾 IC)，集成 ADC、DAC 和信號處理電路的旋轉(zhuǎn)位置傳感器、三軸位置傳感器，集成了電機控制和驅(qū)動電路的無刷電機驅(qū)動芯片。此外，利用霍爾原理設計的電流傳感器IC也是霍爾IC的一大類別。

     隨著手機、筆記本電腦、DV 等便攜式設備的普及，對霍爾IC的功耗提出要求，由此產(chǎn)生了一類新的霍爾IC—微功耗霍爾IC。它是數(shù)字霍爾IC按功耗單獨分出的一類，其內(nèi)部采用休眠機制降低功耗，平均功耗可以達到 uA 級。它也可按功能分為單級型霍爾IC、鎖定型霍爾IC、和全級霍爾IC三類。這類一般用于電池長期供電的系統(tǒng)。

      我們在設計方案的時候，首選需要確認的就是，需要開關量輸出的霍爾元件還是模擬量的霍爾元件，日常生活中大部分的方案，如定位、計數(shù)、位置開關等方案，使用性價比更高的開關霍爾就可以了。一些需要模擬量輸出的，如角度檢測、漏磁檢測、電流檢測、編碼器等方案，再推薦使用精度更高的線性霍爾。
  霍爾開關選型：

  1）第一項重要參數(shù)：供電電壓，供電電壓大致就可以分兩種，低壓供電和高壓供電的。這個就要對應著我們常見的兩種供電方式，電池供電或者電源供電。電池供電，我們一般就是3V、3.3V或者5V供電的比較多，也有較少的方案是使用1.65V或者1.8V供電的，這就輸出低壓供電。電源供電，一般就是5V、12V、24V的比較多，當然少見的也有3V供電的，5V以上供電我們就認為是高壓供電。一般來說，我們使用電池供電的方案，必須要考慮到的一個問題，就是產(chǎn)品的功耗，盡可能的使用微功耗的產(chǎn)品。這類方案目前非常多，像我們常見的藍牙耳機、小型電子設備、智能門鎖、玩具、手機、儀表、鍵盤、鼠標等等方案，一般都需要使用微功耗的產(chǎn)品。而這些方案，單極和全極的霍爾元件，一般都是通用的，大部分工程師選擇全極型微功耗的產(chǎn)品。         
  電源供電的一些應用，就會涉及到一些12V或者24V供電的設備。如果是5V供電的應用，只要不是開關頻率特別高的應用，用微功耗的低壓霍爾也行，但是一些12V和24V供電的應用，就需要使用高耐壓的霍爾。    
  2）第二項重要參數(shù)，磁靈敏度，也就是我們常說的Bop。Bop數(shù)值對于單顆霍爾來說，是一個數(shù)值，但是我們看產(chǎn)品規(guī)格書的時候，都是一個范圍值，是因為霍爾元件的磁靈敏度，都會有一定的差異性，同一個型號產(chǎn)品的差異性又在一定的范圍內(nèi)，這個范圍就是我們規(guī)格書的Bop范圍。Bop指的就是開啟霍爾元件所需要的磁場值。

霍爾和分流器方案各具特色：

1）霍爾的特點：

優(yōu)勢：

器件本身隔離、結構緊湊、體積小、功率損耗、接口電路簡單、無需校準；

缺點：

響應時間慢、精度低、線性度差、小電流范圍內(nèi)受0漂影響；

2）分流器特點：

優(yōu)勢：

響應時間快、精度高、線性度高、小電流采集也能確保精度、可以和總壓做到很高的同步性。

缺點：

不隔離、對接口電路設計要求高、需要標定校準、需要考慮大電流溫升帶來的影響等。

常用HALL的選型要點

電動汽車動力電池常用的HALL傳感器廠家主要由LEM、BYD、Honeywell、飛軒等。選型的時候需要注意以下參數(shù)。

1） 測量范圍IP：首要確定的參數(shù)，應該確保能夠檢測到最大所需監(jiān)測的電流或峰值電流。

2） 供電范圍VC：開環(huán)HALL有單電源器件，也有雙電源器件。單電源器件對電路設計要求更簡單。同時還需要注意器件功耗IC，以便BMS設計時選取正確的供電器件。

3） 采集通道：是單通道，還是雙通道。比如LEM S18霍爾就是1個雙通道的器件，±30A一個采集通道，±350A一個采集通道，這樣是為了確保小電流時的采集精度。

但是，對于雙通道器件，需要注意其通道切換時的精度、以及數(shù)據(jù)的平滑過渡。

4） 輸出信號：從HALL輸出的信號有電壓信號，也有電流信號。如果是電壓信號，還需要注意它的偏置電壓Offset Voltage (VO)。

5）信號敏感度G：即器件輸出的電壓信號或電流信號對應到被測量電流的比例，如：5.7mV/A，就是說如果測量到HALL器件輸出超過偏執(zhí)電壓后每增加5.7mV，對應到被測量電流即增加1A。這個參數(shù)同時也需要關注分辨率。

6）上電啟動時間：該參數(shù)關系到BMS軟件開機自檢設計，所以需要關注。

7）響應時間：對于開環(huán)霍爾來說，從被測電流信號到器件輸出信號的時間差，一般都是us級別，相對于ms級別的采集周期來說，不用太過關注。

8）誤差：霍爾器件的誤差主要有5個方面：① 偏移電流，主要來自內(nèi)部電路相關的偏移和磁場偏移，一般用總偏移電流表示Global offset current；② 敏感度誤差，這個誤差是被監(jiān)測電流和霍爾器件輸出信號之間的敏感度G的誤差；③ 線性度誤差，是霍爾器件測量出來的數(shù)據(jù)和被測電流之間如果有個參考直線VOUT=f(IP). 實際測量值偏離該直線的最大誤差。④ 零電流誤差，即當被監(jiān)測電流IP=0時，霍爾器件實際輸出的電壓和理想輸出電壓之間的總偏移誤差。這種誤差可能由于電偏移、磁偏移、熱偏移或者熱滯后等原因?qū)е?。又成為零漂。這種偏移基于霍爾特性，無法消除，但是會使SOC計算結果出現(xiàn)誤差，而這種誤差隨時間延長不斷快速累積，如果SOC不能得到短周期的校準，會造成SOC出現(xiàn)較大誤差，影響整車里程和用戶體驗。