霍爾效應產生的電勢差非常小，往往只有幾微伏，因此霍爾傳感器中往往內置了非常高增益的運算放大器，根據整體需求還會配合其他一些系統電路，整體架構如下所示；

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? 通常霍爾傳感器最終輸出的信號有模擬信號和數字信號兩種； ? 輸出數字信號：一般在運算放大器后級增加一個施密特觸發器，則輸出信號為數字信號，通常為系統提供相應的遲滯和開關閾量，類似的如開關型霍爾元器件； ? 輸出模擬信號：線性霍爾傳感器的輸出量是模擬信號，配合ADC進行采樣，可以用于檢測物體的位移； ?

霍爾開關工作原理

一、原理簡介

當一塊通有電流的金屬或半導體薄片垂直地放在磁場中時，薄片的兩端就會產生電位差，這種現象就稱為霍爾效應。兩端具有的電位差值稱為霍爾電勢U，其表達式為:U=K·I·B/d，其中K為霍爾系數，I為薄片中通過的電流，B為外加磁場（洛倫慈力Lorrentz）的磁感應強度，d是薄片的厚度。由此可見，霍爾效應的靈敏度高低與外加磁場的磁感應強度成正比的關系。

霍爾開關就屬于這種有源磁電轉換器件，它是霍爾效應原理的基礎上，利用集成封裝和組裝工藝制作而成，它可方便的把磁輸入信號轉換實際應用的電信號。霍爾開關的輸入端是以磁感應強度B來表征的，當B值達到一定的程度（如B1）時，霍爾開關內部的觸發器翻轉，霍爾開關的輸出電平狀態也隨之翻轉。輸出端一般采用晶體管輸出，和接近開關類似的NPN、PNP、常開型、常閉型、鎖存型（雙極性）、雙信號輸出之分。 ?

二、內部原理圖

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? 四項漏電流含義

在機器總開關斷開的情況下， ? 充電電路連接電池的漏電流功耗：機器與電池之間的漏電流； ? BMS給電池供電時的功耗：電池對電池保護板本身的供電消耗； ? BMS關閉給PCBA供電時的功耗：電池進入保護狀態后對外保護板和機器的漏電消耗； ? 電池電芯的自耗電功耗：電池電芯自漏電損耗； ?

濾波電容在EMC設計電路的作用原理

在實際工程中，要濾除的電磁噪聲頻率往往高達數百MHz，甚至超過1GHz。對這樣高頻的電磁噪聲必須使用穿心電容才能有效地濾除。普通電容之所以不能有效地濾除高頻噪聲，是因為兩個原因：一個原因是電容引線電感造成電容諧振，對高頻信號呈現較大的阻抗，削弱了對高頻信號的旁路作用；另一個原因是導線之間的寄生電容使高頻信號發生耦合，降低了濾波效果。 ? 穿心電容之所以能有效地濾除高頻噪聲，是因為穿心電容不僅沒有引線電感造成電容諧振頻率過低的問題，而且穿心電容可以直接安裝在金屬面板上，利用金屬面板起到高頻隔離的作用。但是在使用穿心電容時，要注意的問題是安裝問題。 ? 穿心電容最大的弱點是怕高溫和溫度沖擊，這在將穿心電容往金屬面板上焊接時造成很大困難。許多電容在焊接過程中發生損壞。特別是當需要將大量的穿心電容安裝在面板上時，只要有一個損壞，就很難修復，因為在將損壞的電容拆下時，會造成鄰近其它電容的損壞。 ?

共模電感在EMC設計電路的作用原理

由于EMC所面臨解決問題大多是共模干擾，因此共模電感也是我們常用的有力元件之一，共模電感是一個以鐵氧體為磁芯的共模干擾抑制器件，它由兩個尺寸相同，匝數相同的線圈對稱地繞制在同一個鐵氧體環形磁芯上，形成一個四端器件，要對于共模信號呈現出大電感具有抑制作用，而對于差模信號呈現出很小的漏電感幾乎不起作用。

? 原理是流過共模電流時磁環中的磁通相互疊加，從而具有相當大的電感量，對共模電流起到抑制作用，而當兩線圈流過差模電流時，磁環中的磁通相互抵消，幾乎沒有電感量，所以差模電流可以無衰減地通過。因此共模電感在平衡線路中能有效地抑制共模干擾信號，而對線路正常傳輸的差模信號無影響。

? 共模電感在制作時應滿足以下要求： ?

（1）繞制在線圈磁芯上的導線要相互絕緣，以保證在瞬時過電壓作用下線圈的匝間不發生擊穿短路。 ?

（2）當線圈流過瞬時大電流時，磁芯不要出現飽和。 ?

（3）線圈中的磁芯應與線圈絕緣，以防止在瞬時過電壓作用下兩者之間發生擊穿。 ?

（4）線圈應盡可能繞制單層，這樣做可減小線圈的寄生電容，增強線圈對瞬時過電壓的而授能力。 ? 通常情況下，同時注意選擇所需濾波的頻段，共模阻抗越大越好，因此我們在選擇共模電感時需要看器件資料，主要根據阻抗頻率曲線選擇。另外選擇時注意考慮差模阻抗對信號的影響，主要關注差模阻抗，特別注意高速端口。

? 磁珠在EMC設計電路的作用原理

在產品數字電路EMC設計過程中，我們常常會使用到磁珠，鐵氧體材料是鐵鎂合金或鐵鎳合金，這種材料具有很高的導磁率，他可以是電感的線圈繞組之間在高頻高阻的情況下產生的電容最小。

? 鐵氧體材料通常在高頻情況下應用，因為在低頻時他們主要程電感特性，使得線上的損耗很小。在高頻情況下，他們主要呈電抗特性比并且隨頻率改變。實際應用中，鐵氧體材料是作為射頻電路的高頻衰減器使用的。 ? 實際上，鐵氧體較好的等效于電阻以及電感的并聯，低頻下電阻被電感短路，高頻下電感阻抗變得相當高，以至于電流全部通過電阻。鐵氧體是一個消耗裝置，高頻能量在上面轉化為熱能，這是由他的電阻特性決定的。 ? 鐵氧體磁珠與普通的電感相比具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻時呈現電阻性，相當于品質因數很低的電感器，所以能在相當寬的頻率范圍內保持較高的阻抗，從而提高高頻濾波效能。

? 在低頻段，阻抗由電感的感抗構成，低頻時R很小，磁芯的磁導率較高，因此電感量較大，L起主要作用，電磁干擾被反射而受到抑制；并且這時磁芯的損耗較小，整個器件是一個低損耗、高Q特性的電感，這種電感容易造成諧振因此在低頻段，有時可能出現使用鐵氧體磁珠后干擾增強的現象。
? 在高頻段，阻抗由電阻成分構成，隨著頻率升高，磁芯的磁導率降低，導致電感的電感量減小，感抗成分減小。但是，這時磁芯的損耗增加，電阻成分增加，導致總的阻抗增加，當高頻信號通過鐵氧體時，電磁干擾被吸收并轉換成熱能的形式耗散掉。

? 鐵氧體抑制元件廣泛應用于印制電路板、電源線和數據線上。如在印制板的電源線入口端加上鐵氧體抑制元件，就可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環或磁珠專用于抑制信號線、電源線上的高頻干擾和尖峰干擾，它也具有吸收靜電放電脈沖干擾的能力。

? 使用片式磁珠還是片式電感主要還在于實際應用場合。在諧振電路中需要使用片式電感。而需要消除不需要的EMI噪聲時，使用片式磁珠是最佳的選擇。

? 片式磁珠和片式電感的應用場合

? 片式電感：射頻（RF）和無線通訊，信息技術設備，雷達檢波器，汽車電子，蜂窩電話，尋呼機，音頻設備，個人數字助理（PDAs），無線遙控系統以及低壓供電模塊等。 ? 片式磁珠：時鐘發生電路，模擬電路和數字電路之間的濾波，I/O輸入/輸出內部連接器(比如串口，并口，鍵盤，鼠標，長途電信，本地局域網)，射頻電路和易受干擾的邏輯設備之間，供電電路中濾除高頻傳導干擾，計算機，打印機，錄像機（VCRS），電視系統和手提電話中的EMI噪聲抑止。

? 磁珠的單位是歐姆，因為磁珠的單位是按照它在某一頻率產生的阻抗來標稱的，阻抗的單位也是歐姆。磁珠的DATASHEET上一般會提供頻率和阻抗的特性曲線圖，一般以100MHz為標準，比如是在100MHz頻率的時候磁珠的阻抗相當于1000歐姆。針對我們所要濾波的頻段需要選取磁珠阻抗越大越好，通常情況下選取600歐姆阻抗以上的。 ? 另外選擇磁珠時需要注意磁珠的通流量，一般需要降額80%處理，用在電源電路時要考慮直流阻抗對壓降影響。

編輯：黃飛

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