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作者：Wade Bussing，
Allegro MicroSystems, LLC 

摘要

随着人机界面设备的普及，人们越来越需要低成本、低功耗和外形紧凑的强大的非接触式感测解决方案。小型 DFN10 封装中的 Allegro ALS31300 3D 霍尔效应传感器 IC 非常适合触发器、按钮、旋转、操纵杆和 2D 滑块操纵杆应用。高度可配置的电源管理选项，包括低功耗占空比模式、睡眠模式和操作唤醒，使 ALS31300 适用于电池供电的应用，如无人机、相机平衡架，以及控制台和移动游戏控制器。本应用说明探讨了 Allegro MicroSystems 发售的、带 I2C 输出的 ALS31300 3D 线性霍尔效应传感器上独特而先进的低功率模式。

简介

ALS31300 是来自 Allegro MicroSystems 的 3D 线性霍尔效应传感器 IC。感测三个轴的磁场的能力使 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。本应用说明将向用户解释专门针对特定应用需求的应用例子和设备配置。

ALS31300 传感器可以在 2.65 到 3.5 V 的供应电压下工作，功率管理可配置性高，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

  
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 中亦有说明。

表 2：休眠寄存器

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 14 nA）。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 (t_POD)。

低功率工作周期模式 (LPDCM)

在低功率工作周期模式 (LPDCM) 下，ALS31300 在活跃和不活跃状态间切换，减少整体电流消耗。ALS31300 在低功率工作循环模式中的平均 I_CC 取决于所使用的设置，可能在 12 μA 到 2 mA（典型）之间。

图 1 中的图解显示了在低功率工作周期模式下，ALS31300 在活跃和不活跃状态间切换时的 I_CC 简况。

时长 t_INACTIVE 由字段低功率模式最大次数决定：地址 0x27，位 6:4。ALS31300 为 t_INACTIVE 提供八个离散的时间帧。t_INACTIVE 的典型值在表 3 中列出。t_INACTIVE 期间的典型 I_CC ≈ 12 μA。

表 3：LPDCM 不活跃时间 (t_INACTVE)

图 1 中显示的 t_ACTIVE 时间长度取决于两个设定：BW Select 和活跃信道的数量。

ALS31300 的磁性感测信道通过写入“1”到 信道 x en、信道 y en 和信道 z en 位而独立启用，如表 4 中所列。

表 4：信道启用控件

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

表 5：BW Select 和更新比率

每个 BW Select 值得出的噪音表现在表 6 中列出。

表 6：BW Select ，筛选模式和得出的噪音表现（与输入端有关）

配置低功率工作周期模式

本章节将说明如何根据若干顶级系统要求配置低功率工作周期模式 (LPDCM)。在为 ALS31300 配置低功率运转时，用户应考虑具体应用的目标。本章节中的截屏来自 Allegro 软件门户上提供的 ALS31300 演示软件。

LPDCM 例子

假设 ALS31300 用在一个大约每 500 μs 就需要 X 和 Y 两个信道的新全分辨率磁性数据的系统中。

首先，在 EEPROM 选项卡下启用 X 和 Y 磁信道，禁用 Z 信道。带宽选择值设置为代码“0”，以实现满量程分辨率。请参阅图 2 中的截屏。注：出厂时，Allegro 会启用所有信道。

接下来，设置 LPM Count Max 的值，这个值控制 t_INACTIVE 的时间长度。重新参考表 3，t_INACTIVE ≈ 500 μs 的对应代码是代码“0”。设置 LPM Count Max 后，将休眠字段设为“2”即可使设备进入 LPDCM。这些可变设定在图 3 的截屏中显示。

得出的 I_CC 概况文件在图 4 的范围图中显示。不活跃时间 (t_INACTIVE)、活跃时间 (t_ACTIVE)、I_CC(ACTIVE) 和 I_CC(INACTIVE) 等主要参数均已突出显示。

请注意，即使 ALS31300 返回不活跃状态，I²C 命令也仍然会得到处理。这是因为 I²C 时钟 (SCLK) 在不同于主系统时钟的独立网域中处理。

在图 4 中，ICC 是使用示波器的不同探针（图 5）在 VCC 串联电阻器上测量电压而观测的。

估算 I_CC 消耗

平均电流消耗可以根据图 4 中的范围图和 t_ACTIVE、t_INACTIVE、I_{CC（活跃）}和 I_{CC（不活跃）}典型值估算。请记住，时间长度 t_ACTIVE
是 BW Select 设置和活跃信道的合并结果。

本例子中每个参数的典型值在表 7 中概括。

表 7：主要 LPDCM 参数的典型值

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