产业气象站|使用霍尔效应传感器IC及其I2C输出的高级电源管理随着人机界面设备的普及

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。 AllegroMicroSystems的小型DFN10封装ALS313003D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。
AllegroMicroSystems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：BWSelect和活跃信道的数量。 ALS31300的磁性感测信道通过写入“1”到信道xen、信道yen和信道zen位而独立启用，如表4中所列。
表4：信道启用控件。

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

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每个BWSelect值得出的噪音表现在表6中列出。
表6：BWSelect ，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。