隨著人機(jī)界面設(shè)備的普及，人們?cè)絹?lái)越需要低成本、低功耗和外形緊湊且功能強(qiáng)大的非接觸式感測(cè)解決方案。Allegro MicroSystems的小型DFN10封裝ALS31300 3D霍爾效應(yīng)傳感器即是這樣一款產(chǎn)品，非常適合觸發(fā)器、按鈕、旋轉(zhuǎn)、操縱桿和2D滑塊操縱桿應(yīng)用。ALS31300具有高度可配置的電源管理選項(xiàng)，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(yīng)用，如無(wú)人機(jī)、相機(jī)平衡架，以及控制臺(tái)和移動(dòng)游戲控制器。本文探討了采用這款3D線性霍爾效應(yīng)傳感器及其附帶的I²C輸出實(shí)現(xiàn)的獨(dú)特而先進(jìn)的低功率工作模式和電源管理。

 Allegro MicroSystems的3D線性霍爾效應(yīng)傳感器ALS31300能夠感測(cè)三個(gè)軸的磁場(chǎng)，使 ALS31300 高度通用，可利用來(lái)自兩個(gè)軸的磁力數(shù)據(jù)感測(cè)任何軸運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。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

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(shí)訪問，表 2 中也有說(shuō)明。

 表 2：休眠寄存器

        休眠模式

在休眠模式中，ALS31300處于接近斷電的狀態(tài)，僅消耗極少量的電流（一般為14nA）。在這個(gè)模式下，設(shè)備仍然會(huì)響應(yīng)I2C命令，但不會(huì)更新磁力或溫度數(shù)據(jù)。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(shí)間相當(dāng)于通電延遲時(shí)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(tài)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(shè)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(tài)間切換時(shí)的I_CC簡(jiǎn)況。

圖 1：低功率占空比模式下的 ICC。

      時(shí)長(zhǎng)tINACTIVE由字段低功率模式最大次數(shù)決定：地址 0x27，位6:4。ALS31300 為tINACTIVE提供八個(gè)離散的時(shí)間幀。tINACTIVE的典型值在表3中列出。tINACTIVE期間的典型I_CC ≈ 12μA。

  表 3：LPDCM 不活躍時(shí)間 (tINACTVE)。

 圖1中顯示的tACTIVE時(shí)間長(zhǎng)度取決于兩個(gè)設(shè)定：BW Select 和活躍信道的數(shù)量。ALS31300的磁性感測(cè)信道通過(guò)寫入“1”到 信道 x en、信道 y en 和信道 z en 位而獨(dú)立啟用，如表 4 中所列。

表 4：信道啟用控件。

   BW Select 控制應(yīng)用于樣本磁性數(shù)據(jù)的篩選量。BW Select 和對(duì)應(yīng)更新比率（典型）的值在表5中列出。

 表 5：BW Select 和更新比率

每個(gè) BW Select 值得出的噪音表現(xiàn)在表 6 中列出。

表 6：BW Select ，篩選模式和得出的噪音表現(xiàn)（與輸入端有關(guān)）

       采用 “中斷”功能的高級(jí)低功耗管理

ALS31300 的“中斷”功能可幫助電池供電應(yīng)用進(jìn)一步節(jié)省系統(tǒng)功率，延長(zhǎng)電池壽命。這項(xiàng)技術(shù)使系統(tǒng)微控制器能夠進(jìn)入低功率狀態(tài)，等待ALS31300的中斷。

 假設(shè)系統(tǒng)正在監(jiān)控應(yīng)用磁場(chǎng)的存在。例如，在存在大型外部磁場(chǎng)的情況下，功率計(jì)可能會(huì)不準(zhǔn)確。假設(shè)功率計(jì)對(duì)大于300高斯 (30mT) 的磁場(chǎng)敏感。最后，假設(shè)系統(tǒng)的最大電流需要在由于停電而使用電池時(shí)降低。圖2中展示了一個(gè)簡(jiǎn)版方框圖。

圖2：簡(jiǎn)化的篡改檢測(cè)塊圖表。

      結(jié)語(yǔ)

配置完成后，系統(tǒng)微控制器可以進(jìn)入更深層的休眠狀態(tài)，在存在大于300高斯的磁場(chǎng)的情況下，ALS31300 發(fā)出活躍的低“中斷”信號(hào)，即可喚醒微控制器。tACTIVE 的持續(xù)時(shí)間相對(duì)于 tINACTIVE 而言非常短，以至于在示波器上顯示為兩個(gè)較小的狹縫。LPDCM 期間仍然會(huì)發(fā)生 I²C 事務(wù)。