一、轉(zhuǎn)子位置傳感器概述：

轉(zhuǎn)子位置傳感器在無(wú)刷直流永磁電動(dòng)機(jī)中，主要起兩個(gè)作用：

一、通過它檢測(cè)出轉(zhuǎn)子永磁體磁極相對(duì)定子電樞繞組所處的位置，以便確定電子換相驅(qū)動(dòng)電路中 功率晶體管的導(dǎo)通順序;

二、確定電子換相電路驅(qū)動(dòng)電路中功率晶體管的導(dǎo)通角，從而確定電樞磁場(chǎng)的磁狀態(tài)

為了實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)目的，工程上可以采用無(wú)接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器、光電式傳感器、高頻耦合式傳感器、 磁阻元件傳感器和霍爾磁敏傳感器等。不同的傳感器，有不同的特點(diǎn)和不同的應(yīng)用場(chǎng)合。

無(wú)接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器和霍爾磁敏傳感器是目前被廣泛采用的兩種轉(zhuǎn)子位置傳感器。無(wú)接觸式旋轉(zhuǎn) 變壓器除了結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大和制造成本較高等缺點(diǎn)外，它具有安裝定位方便、輸出信號(hào)大、精度 高、對(duì)環(huán)境條件要求不嚴(yán)、溫度適應(yīng)范圍寬、工作穩(wěn)定可靠，以及容易與電子換向電路的輸入阻抗實(shí) 現(xiàn)阻抗匹配等一系列優(yōu)點(diǎn)。因此，旋轉(zhuǎn)變壓器被廣泛地用于精密數(shù)控機(jī)床、軍事裝備和宇航技術(shù)領(lǐng)域 之中

霍爾磁敏傳感器在具有質(zhì)量輕、尺寸小、制造成本低和便于大規(guī)模生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，存在著對(duì) 環(huán)境條件要求嚴(yán)、溫度適應(yīng)范圍窄和可靠性差等缺點(diǎn)。因此，霍爾磁敏傳感器被廣泛地用于計(jì)算機(jī)的 軟硬盤驅(qū)動(dòng)器、激光打印機(jī)、視聽設(shè)備和家用電器等民用電動(dòng)機(jī)產(chǎn)品中

二、霍爾效應(yīng)：

當(dāng)電流垂直于外磁場(chǎng)通過半導(dǎo)體時(shí)，載流子發(fā)生偏轉(zhuǎn)，垂直于電流和磁場(chǎng)的方向會(huì)產(chǎn)生一附加電 場(chǎng)，從而在半導(dǎo)體的兩端產(chǎn)生電勢(shì)差，這一現(xiàn)象就是霍爾效應(yīng)，這個(gè)電勢(shì)差也被稱為霍爾電勢(shì)差?；?爾效應(yīng)使用左手定則判斷

三、霍爾器件分類：

（1）按結(jié)構(gòu)分類

霍爾器件按結(jié)構(gòu)可以分為三大類∶霍爾元件、霍爾集成電路和霍爾功能組件。一般而言，霍爾器 件是由單獨(dú)半導(dǎo)體霍爾區(qū)構(gòu)成的分立電子元件，它所產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)很低，在使用時(shí)還需要外接放大器， 很不方便。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，借助半導(dǎo)體制作工藝將半導(dǎo)體霍爾區(qū)及其所需的外周功能電路一 起制作在同一塊硅外延片上，這就構(gòu)成了霍爾集成電路和霍爾功能組件

（2）按功能分類

霍爾器件按功能也可以分為三大類∶線性型、開關(guān)型和鎖定型

線性型霍爾器件由電壓調(diào)節(jié)器、霍爾元件、差分放大器和輸出級(jí)所組成，其結(jié)構(gòu)框圖如下圖所示

線性型霍爾器件的輸入量是磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出量是電壓。輸出量與輸入量成直線性函數(shù)關(guān)系，如 下圖所示。線性型霍爾器件主要用于測(cè)量，可制成用來測(cè)量各種物理量，例如，磁通、磁通密度、電 壓、電流、功率、頻率、相位移、電磁轉(zhuǎn)矩、直線位移、角度、振動(dòng)、轉(zhuǎn)速、流量和壓力等物理量的儀表

開關(guān)型霍爾器件由電壓調(diào)節(jié)器、霍爾元件、差分放大器、施密特觸發(fā)器和輸出級(jí)等五部分所組成， 如圖五所示。它的輸入量是磁感應(yīng)強(qiáng)度，輸出量是高低電平的數(shù)字信號(hào)。在正磁場(chǎng)作用之下的開關(guān)型 霍爾器件的特性曲線如圖六所示。所謂正磁場(chǎng)是指磁體的南極 S 指向霍爾器件商標(biāo)面的磁場(chǎng);反之，所 謂負(fù)磁場(chǎng)是指磁體的北極 N 指向霍爾器件商標(biāo)面的磁場(chǎng)。對(duì)于開關(guān)型霍爾器件而言，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度由 零開始增大到達(dá)某一數(shù)值 Bop 時(shí)，霍爾器件開通，輸出低電平，橫坐標(biāo)上對(duì)應(yīng) Bop 的點(diǎn)被稱之為"磁 工作點(diǎn)"。當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度從"磁工作點(diǎn)"開始繼續(xù)增大時(shí)，霍爾器件一直保持開通狀態(tài)，即一直輸出低電 平;當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度由一個(gè)大于 Bop 的數(shù)值開始減小返回時(shí)，在磁感應(yīng)強(qiáng)度減小返回到達(dá)"磁工作點(diǎn)"數(shù)值 的情況下，霍爾器件仍然保持開通狀態(tài)，輸出低電平; 只有當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度減小至某一數(shù)值 BrP 時(shí)，霍 爾器件才關(guān)閉，輸出高電平，橫坐標(biāo)上對(duì)應(yīng) BrP 的點(diǎn)被稱之為"磁釋放點(diǎn)"。磁工作點(diǎn)與磁釋放點(diǎn)之差， 即數(shù)值（Bop-Brp）=BHYS 被稱之為開關(guān)型霍爾器件的"磁滯區(qū)"。不同設(shè)計(jì)的開關(guān)型霍爾器件具有不同的 磁滯區(qū) BHYS，外加磁場(chǎng)的大小不會(huì)改變某一開關(guān)型霍爾器件的磁滯區(qū)的數(shù)值大小。開關(guān)型霍爾器件的磁 滯回線相對(duì)于零磁場(chǎng)縱坐標(biāo)軸是不對(duì)稱的，它的導(dǎo)通和截止過程只和外界磁場(chǎng)的大小有關(guān)，不需要磁 場(chǎng)極性的變換。圖六給出了開關(guān)型霍爾器件在交變磁場(chǎng)作用之下的輸出特性

鎖存型霍爾器件同樣也是由電壓調(diào)節(jié)器、霍爾元件、差分放大器、施密特觸發(fā)器和輸出級(jí)等五部 分所組成。鎖存型霍爾器件實(shí)質(zhì)上也一種開關(guān)型霍爾器件，它與一般開關(guān)型霍爾器件的差別在于∶它 是由雙磁極激發(fā)的，其輸出特性曲線如下圖所示。由圖可見，鎖存型霍爾器件的輸出特性曲線相對(duì)于 零磁場(chǎng)縱坐標(biāo)軸是對(duì)稱的，因此在交變磁場(chǎng)的作用之下可以獲得占空比為 1∶1 的輸出波形，如下圖七 所示，且不受外界溫度和交變磁場(chǎng)峰值大小的影響

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