CN105846811B

CN105846811B - 霍尔开关控制电路

Info

Publication number: CN105846811B
Application number: CN201510023608.0A
Authority: CN
Inventors: 周明杰; 李海廷
Original assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Oceans King Dongguan Lighting Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Current assignee: Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Science and Technology Co Ltd; Oceans King Dongguan Lighting Technology Co Ltd; Shenzhen Oceans King Lighting Engineering Co Ltd
Priority date: 2015-01-16
Filing date: 2015-01-16
Publication date: 2020-08-14
Anticipated expiration: 2035-01-16
Also published as: CN105846811A

Abstract

霍尔开关电路通过降压模块将输入电源电压降低到霍尔开关所需的额定电压。霍尔开关再与电压比较模块连接，通过电压比较模块的输出信号控制开关管模块的导通与断开，进而控制负载的工作状态。由于电压比较模块的两个输入端分别接霍尔开关和电压调节模块。因此，在霍尔开关位置固定时，通过改变电压调节模块的输出电压，能够控制开关管模块的导通与断开，进而控制负载驱动模块及负载。而根据电压调节模块的输出电压的改变范围对应的霍尔开关磁感应强度差较高，因而能够提高霍尔开关的抗干扰能力。

Description

霍尔开关控制电路

技术领域

本发明涉及霍尔开关控制电路，特别是涉及一种抗干扰能力强的霍尔开关控制电路。

背景技术

目前市面上的霍尔开关的导通与关断都是由磁感应强度来决定，这需要建立磁铁滑块与霍尔器件之间的距离模型，不断的尝试霍尔器件最佳的安装位置。同时在油田、石化、网电等巡检、列检、巡维场所，灯具通常和对讲机同时使用，由于对讲机的强磁干扰，霍尔开关工作易受到干扰。

发明内容

基于此，有必要提供一种抗干扰能力强的霍尔开关控制电路。

一种霍尔开关控制电路，包括用于将输入电压降低到霍尔开关所需额定电压的降压模块、电压调节模块、用于比较所述霍尔开关和所述电压调节模块的输出电压的电压比较模块及用于根据所述电压比较模块输出信号控制自身导通与断开的开关管模块；

所述降压模块输入端接输入电源、输出端接所述霍尔开关；所述电压比较模块的第一输入端接所述霍尔开关的输出端、第二输入端接所述电压调节模块的输出端、输出端接所述开关管模块的输入端；所述电压调节模块的输入端接输入电源；所述开关管模块的输出端接负载驱动模块；所述电压调节模块用于调节输出端的电压值，使得所述霍尔开关在位置固定时控制开关管模块的导通与断开。

在其中一个实施例中，所述降压模块包括电容C1、电容C2及降压芯片U1；所述降压芯片U1的输入端、输出端对应为所述降压模块的输入端、输出端；所述电容C1一端接所述降压芯片U1的输入端，另一端接地；所述电容C2一端接所述降压芯片U1的输出端，另一端接地。

在其中一个实施例中，所述电压调节模块包括滑动电阻RV1和电阻R5；所述滑动电阻RV1的两固定端分别接输入电源和所述电压比较模块的第二输入端，所述电阻R5的一端接所述电压比较模块的第二输入端，另一端接地。

在其中一个实施例中，所述电压比较模块包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D2及比较器U3；所述电阻R2一端接所述霍尔开关的输出端，另一端接所述比较器U3的同相输入端；所述电阻R3的一端接所述比较器U3的同相输入端，另一端接所述比较器U3的输出端；所述电阻R4一端接输入电源，另一端接所述比较器U3的输出端；所述二极管D2的正极接所述比较器U3的输出端，负极接所述开关管模块的输入端；所述比较器U3的反相输入端接所述电压调节模块的输出端。

在其中一个实施例中，所述开关管模块包括电阻R6、电阻R7和场效应管Q1；所述电阻R6一端接所述电压比较模块的输出端，另一端接所述场效应管Q1的栅极；所述电阻R7一端接地，另一端接所述场效应管Q1的栅极，所述场效应管Q1的漏极接所述负载驱动模块、源极接地。

在其中一个实施例中，所述负载驱动模块包括电阻R10、电阻R8、电阻R9、电容C3、电容C4、电感L1、LED驱动芯片U4、贴片三极管Q5及肖特基二极管D3；所述LED驱动芯片U4的电源端接电源、接地端接所述开关管模块的输出端、待机控制端接所述电阻R10、感应输入端接电压反馈端及所述贴片三极管Q5的集电极、输出端接所述贴片三极管Q5的基极；所述贴片三极管Q5的发射极接所述肖特基二极管D3的正极；所述肖特基二极管D3的负极接LED的负极，所述肖特基二极管D3的正极接电源，所述电感L1一端接电源，另一端接LED的正极；所述电容C4的两端分别接LED的正极和负极；所述电阻R8一端接电源，另一端接所述LED驱动芯片U4的待机控制端；所述电阻R10远离所述LED驱动芯片U4待机控制端的一端接所述开关管模块的输出端；所述电容C3一端接电源，另一端接所述开关管模块的输出端；所述电阻R9一端接所述贴片三极管Q5的集电极，另一端接所述开关管模块的输出端。

上述霍尔开关电路通过降压模块将输入电源电压降低到霍尔开关所需的额定电压。霍尔开关再与电压比较模块连接，通过电压比较模块的输出信号控制开关管模块的导通与断开，进而控制负载的工作状态。由于电压比较模块的两个输入端分别接霍尔开关和电压调节模块。因此，在霍尔开关位置固定时，通过改变电压调节模块的输出电压，能够控制开关管模块的导通与断开，进而控制负载驱动模块及负载。而根据电压调节模块的输出电压的改变范围对应的霍尔开关磁感应强度差较高，因而能够提高霍尔开关的抗干扰能力。

附图说明

图1为霍尔开关控制电路的模块图；

图2为霍尔开关控制电路的原理图；

图3为霍尔开关输出电压随磁场强度的变化示意图；

图4为静态输出电压随电源电压的变化示意图。

具体实施方式

如图1所示，为霍尔开关控制电路的模块图。

一种霍尔开关控制电路，包括用于将输入电压降低到霍尔开关所需额定电压的降压模块101、电压调节模块102、用于比较所述霍尔开关和所述电压调节模块102的输出电压的电压比较模块103及用于根据所述电压比较模块103输出信号控制自身导通与断开的开关管模块104。

所述降压模块10输入端接输入电源、输出端接所述霍尔开关；所述电压比较模块103的第一输入端接所述霍尔开关的输出端、第二输入端接所述电压调节模块102的输出端、输出端接所述开关管模块104的输入端；所述电压调节模块102的输入端接输入电源；所述开关管模块104的输出端接负载驱动模块105；所述电压调节模块102用于调节输出端的电压值，使得所述霍尔开关在位置固定时控制开关管模块104的导通与断开。

请结合图2。

降压模块101包括电容C1、电容C2及降压芯片U1；所述降压芯片U1的输入端、输出端对应为所述降压模块101的输入端、输出端；所述电容C1一端接所述降压芯片U1的输入端，另一端接地；所述电容C2一端接所述降压芯片U1的输出端，另一端接地。

电压调节模块102包括滑动电阻RV1和电阻R5；所述滑动电阻RV1的两固定端分别接输入电源和所述电压比较模块103的第二输入端，所述电阻R5的一端接所述电压比较模块103的第二输入端，另一端接地。

电压比较模块103包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D2及比较器U3；所述电阻R2一端接所述霍尔开关的输出端，另一端接所述比较器U3的同相输入端；所述电阻R3的一端接所述比较器U3的同相输入端，另一端接所述比较器U3的输出端；所述电阻R4一端接输入电源，另一端接所述比较器U3的输出端；所述二极管D2的正极接所述比较器U3的输出端，负极接所述开关管模块104的输入端；所述比较器U3的反相输入端接所述电压调节模块102的输出端。

开关管模块104包括电阻R6、电阻R7和场效应管Q1；所述电阻R6一端接所述电压比较模块103的输出端，另一端接所述场效应管Q1的栅极；所述电阻R7一端接地，另一端接所述场效应管Q1的栅极，所述场效应管Q1的漏极接所述负载驱动模块、源极接地。

负载驱动模块105包括电阻R10、电阻R8、电阻R9、电容C3、电容C4、电感L1、LED驱动芯片U4、贴片三极管Q5及肖特基二极管D3；所述LED驱动芯片U4的电源端接电源、接地端接所述开关管模块104的输出端、待机控制端接所述电阻R10、感应输入端接电压反馈端及所述贴片三极管Q5的集电极、输出端接所述贴片三极管Q5的基极；所述贴片三极管Q5的发射极接所述肖特基二极管D3的正极；所述肖特基二极管D3的负极接LED的负极，所述肖特基二极管D3的正极接电源，所述电感L1一端接电源，另一端接LED的正极；所述电容C4的两端分别接LED的正极和负极；所述电阻R8一端接电源，另一端接所述LED驱动芯片U4的待机控制端；所述电阻R10远离所述LED驱动芯片U4待机控制端的一端接所述开关管模块104的输出端；所述电容C3一端接电源，另一端接所述开关管模块104的输出端；所述电阻R9一端接所述贴片三极管Q5的集电极，另一端接所述开关管模块104的输出端。

基于上述所有实施例，霍尔开关为线性霍尔器件，其输入是磁感应强度，输出是和输入量成比例的电压，如附图3所示曲线。将霍尔开关的输出电压给到滞回比较器U3的正极端，调节滑动变阻器RV1阻值改变比较器U3反相输入端参考电压，从而得到需要的高低电平，也即得到驱动后端场效应管Q1的电压。如此，能够通过调节滑动电阻来控制场效应管Q1导通与关断，提高了工作效率，节约了实验成本。同时，采用滞回比较器U3，提高了抗干扰能力，增强了灯具开关的可靠性。

请结合图3和图4。在供电电压为5V，磁场强度为0GS时，输出电压为2.6V；磁场强度为250GS时，输出电压为3V。输出电压与磁场强度成线性关系。当设置R3/R2＝47时，通过移动滑动变阻器RV1，设置比较器U3反相输入端电压为2.7V。则经过计算可得，滞回比较器U3的高电平阈值电压为2.76V，低电平阈值电压为2.65V，这样高低电平阈值之间有0.11V的压差。霍尔开关HAL49E的灵敏度典型值为2mV/GS，则0.11V对应55GS。即输入输出高低电平之间有55GS的磁感应强度，因此霍尔开关的抗干扰性能大大增加。

比较器U3输出电压通过单向二极管D2驱动场效应管Q1所构成的开关电路。当比较器U3输出高电平时，场效应管Q1导通，漏极接地。即负载驱动模块105的输入端接地，灯具工作。当比较器U3输出低电平时，场效应管Q1不导通，灯具不工作。

从上可得出，设置比较器U3的反相输入端参考电压是关键，对于确定的磁场强度，通过调节滑动变阻器RV1改变比较器U3的反相输入端参考电压从而设置霍尔开关的工作点，通过设置电阻R3/R2的比值改变高低电平之间的压差值来设置霍尔开关的抗干扰能力的强弱。

在本实施例中，在磁铁和霍尔开关位置均固定的情况下，调节滑动电阻RV1来控制场效应管Q1导通与关断，进而控制负载的工作状态，提高了工作效率，节约了实验成本。同时，采用滞回比较器U3，提高了抗干扰能力，增强了灯具开关的可靠性。

基于上述所有实施例，霍尔开关控制电路的工作原理如下：

降压芯片U1将输入电源的电压降低到霍尔开关所需的额定电压。霍尔开关输出电压到比较器U3的同相输入端。同时，输入电压经滑动电阻RV1和电阻R5分压后，输出到比较器U3的反相输入端。比较器U3根据霍尔开关、滑动电阻RV1、电阻R5输出的电压进行比较，并对应输出高低电平信号。在比较器U3输出高电平时，场效应管Q1导通，负载驱动模块105驱动负载工作，即驱动灯具点亮。在比较器U3输出低电平时，场效应管Q1截止，负载驱动模块105停止工作。

且在改变滑动电阻RV1的电阻值时，滑动电阻RV1和电阻R5分得的电压改变，即比较器U3的反相输入端电压发生变化。比较器U3的高电平阈值电压为2.76V，低电平阈值电压为2.65V，这样高低电平阈值之间有0.11V的压差。霍尔开关HAL49E的灵敏度典型值为2mV/GS，则0.11V对应55GS。即输入输出高低电平之间有55GS的磁感应强度，因此霍尔开关的抗干扰性能大大增加。

上述霍尔开关电路通过降压模块101将输入电源电压降低到霍尔开关所需的额定电压。霍尔开关再与电压比较模块103连接，通过电压比较模块103的输出信号控制开关管模块104的导通与断开，进而控制负载的工作状态。由于电压比较模块103的两个输入端分别接霍尔开关和电压调节模块102。因此，在霍尔开关位置固定时，通过改变电压调节模块102的输出电压，能够控制开关管模块104的导通与断开，进而控制负载驱动模块105及负载。而根据电压调节模块102的输出电压的改变范围对应的霍尔开关磁感应强度差较高，因而能够提高霍尔开关的抗干扰能力。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种霍尔开关控制电路，其特征在于，包括用于将输入电压降低到霍尔开关所需额定电压的降压模块、电压调节模块、用于比较所述霍尔开关和所述电压调节模块的输出电压的电压比较模块、及用于根据所述电压比较模块输出信号控制自身导通与断开的开关管模块；

所述降压模块输入端接输入电源、输出端接所述霍尔开关；

所述电压比较模块的第一输入端接所述霍尔开关的输出端、第二输入端接所述电压调节模块的输出端、输出端接所述开关管模块的输入端；

所述电压调节模块的输入端接输入电源；

所述开关管模块的输出端接负载驱动模块；

所述电压调节模块用于调节输出端的电压值，使得所述霍尔开关在位置固定时控制开关管模块的导通与断开。

2.根据权利要求1所述的霍尔开关控制电路，其特征在于，所述降压模块包括电容C1、电容C2及降压芯片U1；所述降压芯片U1的输入端、输出端对应为所述降压模块的输入端、输出端；所述电容C1一端接所述降压芯片U1的输入端，另一端接地；所述电容C2一端接所述降压芯片U1的输出端，另一端接地。

3.根据权利要求1所述的霍尔开关控制电路，其特征在于，所述电压调节模块包括滑动电阻RV1和电阻R5；所述滑动电阻RV1的两固定端分别接输入电源和所述电压比较模块的第二输入端，所述电阻R5的一端接所述电压比较模块的第二输入端，另一端接地。

4.根据权利要求1所述的霍尔开关控制电路，其特征在于，所述电压比较模块包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D2及比较器U3；所述电阻R2一端接所述霍尔开关的输出端，另一端接所述比较器U3的同相输入端；所述电阻R3的一端接所述比较器U3的同相输入端，另一端接所述比较器U3的输出端；所述电阻R4一端接输入电源，另一端接所述比较器U3的输出端；所述二极管D2的正极接所述比较器U3的输出端，负极接所述开关管模块的输入端；所述比较器U3的反相输入端接所述电压调节模块的输出端。

5.根据权利要求1所述的霍尔开关控制电路，其特征在于，所述开关管模块包括电阻R6、电阻R7和场效应管Q1；所述电阻R6一端接所述电压比较模块的输出端，另一端接所述场效应管Q1的栅极；所述电阻R7一端接地，另一端接所述场效应管Q1的栅极，所述场效应管Q1的漏极接所述负载驱动模块、源极接地。

6.根据权利要求1所述的霍尔开关控制电路，其特征在于，所述负载驱动模块包括电阻R10、电阻R8、电阻R9、电容C3、电容C4、电感L1、LED驱动芯片U4、贴片三极管Q5及肖特基二极管D3；所述LED驱动芯片U4的电源端接电源、接地端接所述开关管模块的输出端、待机控制端接所述电阻R10、感应输入端接电压反馈端及所述贴片三极管Q5的集电极、输出端接所述贴片三极管Q5的基极；所述贴片三极管Q5的发射极接所述肖特基二极管D3的正极；所述肖特基二极管D3的负极接LED的负极，所述肖特基二极管D3的正极接电源，所述电感L1一端接电源，另一端接LED的正极；所述电容C4的两端分别接LED的正极和负极；所述电阻R8一端接电源，另一端接所述LED驱动芯片U4的待机控制端；所述电阻R10远离所述LED驱动芯片U4待机控制端的一端接所述开关管模块的输出端；所述电容C3一端接电源，另一端接所述开关管模块的输出端；所述电阻R9一端接所述贴片三极管Q5的集电极，另一端接所述开关管模块的输出端。