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使用霍爾效應傳感器IC及其I2C輸出的高級電源管理

2020-06-02
來源:AET
關鍵詞: 霍爾效應 電源管理

隨著人機界面設備的普及,人們越來越需要低成本、低功耗和外形緊湊且功能強大的非接觸式感測解決方案。Allegro MicroSystems的小型DFN10封裝ALS31300 3D霍爾效應傳感器即是這樣一款產品,非常適合觸發器、按鈕、旋轉、操縱桿和2D滑塊操縱桿應用。ALS31300具有高度可配置的電源管理選項,包括低功率占空比模式、睡眠模式和操作喚醒,使其非常適用于電池供電應用,如無人機、相機平衡架,以及控制臺和移動游戲控制器。本文探討了采用這款3D線性霍爾效應傳感器及其附帶的I2C輸出實現的獨特而先進的低功率工作模式和電源管理。

 Allegro MicroSystems的3D線性霍爾效應傳感器ALS31300能夠感測三個軸的磁場,使 ALS31300 高度通用,可利用來自兩個軸的磁力數據感測任何軸運動或旋轉運動。該傳感器可以在2.65~3.5V的電源電壓下工作,電源管理可配置性高,可讓效率最大化。ALS31300 的可用功率模式和典型供電電流如表 1 所列。

表 1:ALS31300 功率模式

QQ截圖20200602130036.png

ALS31300 的工作模式由休眠字段的值確定:地址 0x27,位 1:0。這些位可以隨時訪問,表 2 中也有說明。

 表 2:休眠寄存器

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        休眠模式

在休眠模式中,ALS31300處于接近斷電的狀態,僅消耗極少量的電流(一般為14nA)。在這個模式下,設備仍然會響應I2C命令,但不會更新磁力或溫度數據。在不能禁用供電電壓但需要少量電力消耗的情況下,休眠模式非常有用。退出休眠模式的時間相當于通電延遲時間(tPOD)。

 低功率占空比模式

在低功率占空比模式下,ALS31300在活躍和不活躍狀態間切換,減少整體電流消耗。ALS31300 在低功率占空比模式中的平均ICC取決于所使用的設置,可能在12μA~2mA(典型)之間。

 圖1中顯示了在低功率占空比模式下,ALS31300 在活躍和不活躍狀態間切換時的ICC簡況。

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圖 1:低功率占空比模式下的 ICC。

      時長tINACTIVE由字段低功率模式最大次數決定:地址 0x27,位6:4。ALS31300 為tINACTIVE提供八個離散的時間幀。tINACTIVE的典型值在表3中列出。tINACTIVE期間的典型ICC ≈ 12μA。

  表 3:LPDCM 不活躍時間 (tINACTVE)。

QQ截圖20200602125719.png 

 圖1中顯示的tACTIVE時間長度取決于兩個設定:BW Select 和活躍信道的數量。ALS31300的磁性感測信道通過寫入“1”到 信道 x en、信道 y en 和信道 z en 位而獨立啟用,如表 4 中所列。

表 4:信道啟用控件。

QQ截圖20200602125653.png

   BW Select 控制應用于樣本磁性數據的篩選量。BW Select 和對應更新比率(典型)的值在表5中列出。

 表 5:BW Select 和更新比率

表5.png

每個 BW Select 值得出的噪音表現在表 6 中列出。

表 6:BW Select ,篩選模式和得出的噪音表現(與輸入端有關)

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       采用 “中斷”功能的高級低功耗管理

ALS31300 的“中斷”功能可幫助電池供電應用進一步節省系統功率,延長電池壽命。這項技術使系統微控制器能夠進入低功率狀態,等待ALS31300的中斷。

 假設系統正在監控應用磁場的存在。例如,在存在大型外部磁場的情況下,功率計可能會不準確。假設功率計對大于300高斯 (30mT) 的磁場敏感。最后,假設系統的最大電流需要在由于停電而使用電池時降低。圖2中展示了一個簡版方框圖。

 222.png

圖2:簡化的篡改檢測塊圖表。

      結語

配置完成后,系統微控制器可以進入更深層的休眠狀態,在存在大于300高斯的磁場的情況下,ALS31300 發出活躍的低“中斷”信號,即可喚醒微控制器。tACTIVE 的持續時間相對于 tINACTIVE 而言非常短,以至于在示波器上顯示為兩個較小的狹縫。LPDCM 期間仍然會發生 I2C 事務。

 


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