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使用霍尔效应传感器IC及其I2C输出的高级电源管理

2020-06-02
来源:AET
关键词: 霍尔效应 电源管理

随着人机界面设备的普及,人们越来越需要低成本、低功耗和外形紧凑且功能强大的非接触式感测解决方案。Allegro MicroSystems的小型DFN10封装ALS31300 3D霍尔效应传感器即是这样一款产品,非常适合触发器、按钮、旋转、操纵杆和2D滑块操纵杆应用。ALS31300具有高度可配置的电源管理选项,包括低功率占空比模式、睡眠模式和操作唤醒,使其非常适用于电池供电应用,如无人机、相机平衡架,以及控制台和移动游戏控制器。本文探讨了采用这款3D线性霍尔效应传感器及其附带的I2C输出实现的独特而先进的低功率工作模式和电源管理。

 Allegro MicroSystems的3D线性霍尔效应传感器ALS31300能够感测三个轴的磁场,使 ALS31300 高度通用,可利用来自两个轴的磁力数据感测任何轴运动或旋转运动。该传感器可以在2.65~3.5V的电源电压下工作,电源管理可配置性高,可让效率最大化。ALS31300 的可用功率模式和典型供电电流如表 1 所列。

表 1:ALS31300 功率模式

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ALS31300 的工作模式由休眠字段的值确定:地址 0x27,位 1:0。这些位可以随时访问,表 2 中也有说明。

 表 2:休眠寄存器

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        休眠模式

在休眠模式中,ALS31300处于接近断电的状态,仅消耗极少量的电流(一般为14nA)。在这个模式下,设备仍然会响应I2C命令,但不会更新磁力或温度数据。在不能禁用供电电压但需要少量电力消耗的情况下,休眠模式非常有用。退出休眠模式的时间相当于通电延迟时间(tPOD)。

 低功率占空比模式

在低功率占空比模式下,ALS31300在活跃和不活跃状态间切换,减少整体电流消耗。ALS31300 在低功率占空比模式中的平均ICC取决于所使用的设置,可能在12μA~2mA(典型)之间。

 图1中显示了在低功率占空比模式下,ALS31300 在活跃和不活跃状态间切换时的ICC简况。

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图 1:低功率占空比模式下的 ICC。

      时长tINACTIVE由字段低功率模式最大次数决定:地址 0x27,位6:4。ALS31300 为tINACTIVE提供八个离散的时间帧。tINACTIVE的典型值在表3中列出。tINACTIVE期间的典型ICC ≈ 12μA。

  表 3:LPDCM 不活跃时间 (tINACTVE)。

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 图1中显示的tACTIVE时间长度取决于两个设定:BW Select 和活跃信道的数量。ALS31300的磁性感测信道通过写入“1”到 信道 x en、信道 y en 和信道 z en 位而独立启用,如表 4 中所列。

表 4:信道启用控件。

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   BW Select 控制应用于样本磁性数据的筛选量。BW Select 和对应更新比率(典型)的值在表5中列出。

 表 5:BW Select 和更新比率

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每个 BW Select 值得出的噪音表现在表 6 中列出。

表 6:BW Select ,筛选模式和得出的噪音表现(与输入端有关)

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       采用 “中断”功能的高级低功耗管理

ALS31300 的“中断”功能可帮助电池供电应用进一步节省系统功率,延长电池寿命。这项技术使系统微控制器能够进入低功率状态,等待ALS31300的中断。

 假设系统正在监控应用磁场的存在。例如,在存在大型外部磁场的情况下,功率计可能会不准确。假设功率计对大于300高斯 (30mT) 的磁场敏感。最后,假设系统的最大电流需要在由于停电而使用电池时降低。图2中展示了一个简版方框图。

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图2:简化的篡改检测块图表。

      结语

配置完成后,系统微控制器可以进入更深层的休眠状态,在存在大于300高斯的磁场的情况下,ALS31300 发出活跃的低“中断”信号,即可唤醒微控制器。tACTIVE 的持续时间相对于 tINACTIVE 而言非常短,以至于在示波器上显示为两个较小的狭缝。LPDCM 期间仍然会发生 I2C 事务。

 


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