磁性传感器IC(磁性开关)
2010-03-17 15:09:17
来源：《半导体器件应用》2010年3月刊
1 前言
磁性传感器能够检测出磁场的强度（大小）和方向。近年来，磁性传感器IC已取代了机械开关被广泛应用。特别是手机和电脑的开闭检测，白色家电的开闭检测，定位检测中，使用频率就很高。
村田制作所制造的磁性开关传感器IC（AS系列）是将AMR *1单体和驱动电路一体化的一种磁性传感器。本文将以此产品为例，详述磁性传感器的特性，特征和使用方法等。
(*1)AMR(Anisotropic-Magneto-Resistance) 各向异性磁阻效应。各向异性是指具有方向性，在这里是指可以检测出任意方向的磁力。
AMR单体是用镍和铁等制成的强磁性金属合金。一般采用硅(Si)制成，当遇到施加的与电流方向垂直的磁场时，阻抗值发生变化。这个现象就称为磁阻效应，特性如图1所示。它以0H为轴，正负两侧对称的特性，因此是不区别磁铁的N极和S极的两极检测。
2 AS系列特性
图2为AS系列的外观形状。除了业界标准的SOT23(2.9×2.8×1.2mm)，SON4(2.0×2.1×0.6mm)之外，加上超小型的XSON (1.2×1.2×0.4mm)，共3种规格，可根据实际空间组合选择。表1是AS系列的代表产品AS-M15TA-R的规格一览表，其中最重要的是工作磁场。工作磁场是指输出信号改变的磁场，为了防止跳跃现象（“高”和“低”在阈值附近反复出现的现象），具有磁滞区间，如图3所示。除了标准特性外，还具有灵敏度可变，工作电压的扩大可变等特性。详细的规格标准不在此详述。图4是为了减少消耗电流进行抽样测定的说明简图。
3 检测和控制“不接触”和“无接点”
AS系列能够通过磁铁和传感器之间的距离改变来检测磁通密度的变化，控制传感器输出信号的开关（高(H)<=>低(L)），如图5所示。当磁铁接近传感器，使磁场的强度变大，则传感器的输出就会由“高”变“低”，反之则由“低”变“高”。
此传感器的特点是能够“不接触”和“无接点”地进行检测和控制。与原先同样用途的机械开关相比，无接点的特点不仅延长了使用寿命，还能够防止异物引起的异常运作。同时，由于磁力能够穿透非磁性材料的特征，无论是耐尘、耐水，或是其它复杂的设计、构造等要求也可以应对自如。并且，AS系列3种封装规格都拥有相同的特性，不需要变更周围电路就能对应设备的薄型、小型化设计。另一方面，由于灵敏度比以前的磁性传感器更高，检测范围更宽广，配置传感器时也更加自由。甚至可以为磁铁的小型化做贡献。
4 各种使用方法和设计
通过让传感器靠近和远离磁铁来控制电路的方法，较为普遍的就是使用在盖或门的开关部分，比较容易想象。若在磁铁上安装齿轮或羽毛，还能够作为液体或气体的流量计使用（如图6）。另外还可以用来检测可脱卸零件在使用时的安装位置是否正确。
在电气设计上，需要考虑传感器的特性，使用的磁铁特性，以及和传感器的位置关系。图7是模拟将铁氧体磁铁(5×4×6mm)沿Z轴（远离传感器）方向移动时的情况。从传感器的磁滞开始，9.4mm以下输出信号一定是“低”（靠近磁铁，盖闭合）；14mm以上输出信号一定为“高”（远
磁性传感器能够检测出磁场的强度（大小）和方向。近年来，磁性传感器IC已取代了机械开关被广泛应用。特别是手机和电脑的开闭检测，白色家电的开闭检测，定位检测中，使用频率就很高。
村田制作所制造的磁性开关传感器IC（AS系列）是将AMR *1单体和驱动电路一体化的一种磁性传感器。本文将以此产品为例，详述磁性传感器的特性，特征和使用方法等。
(*1)AMR(Anisotropic-Magneto-Resistance) 各向异性磁阻效应。各向异性是指具有方向性，在这里是指可以检测出任意方向的磁力。
AMR单体是用镍和铁等制成的强磁性金属合金。一般采用硅(Si)制成，当遇到施加的与电流方向垂直的磁场时，阻抗值发生变化。这个现象就称为磁阻效应，特性如图1所示。它以0H为轴，正负两侧对称的特性，因此是不区别磁铁的N极和S极的两极检测。
2 AS系列特性
图2为AS系列的外观形状。除了业界标准的SOT23(2.9×2.8×1.2mm)，SON4(2.0×2.1×0.6mm)之外，加上超小型的XSON (1.2×1.2×0.4mm)，共3种规格，可根据实际空间组合选择。表1是AS系列的代表产品AS-M15TA-R的规格一览表，其中最重要的是工作磁场。工作磁场是指输出信号改变的磁场，为了防止跳跃现象（“高”和“低”在阈值附近反复出现的现象），具有磁滞区间，如图3所示。除了标准特性外，还具有灵敏度可变，工作电压的扩大可变等特性。详细的规格标准不在此详述。图4是为了减少消耗电流进行抽样测定的说明简图。
3 检测和控制“不接触”和“无接点”
AS系列能够通过磁铁和传感器之间的距离改变来检测磁通密度的变化，控制传感器输出信号的开关（高(H)<=>低(L)），如图5所示。当磁铁接近传感器，使磁场的强度变大，则传感器的输出就会由“高”变“低”，反之则由“低”变“高”。
此传感器的特点是能够“不接触”和“无接点”地进行检测和控制。与原先同样用途的机械开关相比，无接点的特点不仅延长了使用寿命，还能够防止异物引起的异常运作。同时，由于磁力能够穿透非磁性材料的特征，无论是耐尘、耐水，或是其它复杂的设计、构造等要求也可以应对自如。并且，AS系列3种封装规格都拥有相同的特性，不需要变更周围电路就能对应设备的薄型、小型化设计。另一方面，由于灵敏度比以前的磁性传感器更高，检测范围更宽广，配置传感器时也更加自由。甚至可以为磁铁的小型化做贡献。
4 各种使用方法和设计
通过让传感器靠近和远离磁铁来控制电路的方法，较为普遍的就是使用在盖或门的开关部分，比较容易想象。若在磁铁上安装齿轮或羽毛，还能够作为液体或气体的流量计使用（如图6）。另外还可以用来检测可脱卸零件在使用时的安装位置是否正确。
在电气设计上，需要考虑传感器的特性，使用的磁铁特性，以及和传感器的位置关系。图7是模拟将铁氧体磁铁(5×4×6mm)沿Z轴（远离传感器）方向移动时的情况。从传感器的磁滞开始，9.4mm以下输出信号一定是“低”（靠近磁铁，盖闭合）；14mm以上输出信号一定为“高”（远
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