隨著人機界面設(shè)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(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，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(yīng)傳感器及其附帶的I2C輸出實現(xiàn)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(yīng)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(shù)據(jù)感測任何軸運動或旋轉(zhuǎn)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
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
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）。在這個模式下，設(shè)備仍然會響應(yīng)I2C命令，但不會更新磁力或溫度數(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。退出休眠模式的時間相當(dāng)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(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)間切換時的ICC簡況。
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(shù)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)。
圖1中顯示的tACTIVE時間長度取決于兩個設(shè)定：BW Select 和活躍信道的數(shù)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。
BW Select 控制應(yīng)用于樣本磁性數(shù)據(jù)的篩選量。BW Select 和對應(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 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”功能的高級低功耗管理
ALS31300 的“中斷”功能可幫助電池供電應(yīng)用進一步節(jié)省系統(tǒng)功率，延長電池壽命。這項技術(shù)使系統(tǒng)微控制器能夠進入低功率狀態(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(zhǔn)確。假設(shè)功率計對大于300高斯 (30mT) 的磁場敏感。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降低。圖2中展示了一個簡版方框圖。
圖2：簡化的篡改檢測塊圖表。
結(jié)語
配置完成后，系統(tǒng)微控制器可以進入更深層的休眠狀態(tài)，在存在大于300高斯的磁場的情況下，ALS31300 發(fā)出活躍的低“中斷”信號，即可喚醒微控制器。tACTIVE 的持續(xù)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(fā)生 I2C 事務(wù)。