霍尔效应开关和锁存器是基于磁场的比较器，利用磁通密度（B 场）与预设阈值的比较结果输出1位数字值。根据工作方式的不同，数字霍尔传感器可分为以下四种类型：

1. 单极开关

2. 双极开关

3. 全极开关

4. 锁存器

在深入讨论这几类传感器之前，有必要明确一个关键概念——磁通密度的极性。

磁通密度的极性定义

霍尔效应器件具有方向性，仅感应沿其灵敏度轴方向的磁通密度分量。如果施加磁场的分量方向与灵敏度轴一致，则该磁场为正；如果方向相反，则为负。这一特性使得霍尔效应传感器能够准确测量磁场变化。

为了统一不同制造商的设计，磁场的极性遵循以下约定：

• 磁体南极产生的磁场定义为正。

• 磁体北极产生的磁场定义为负。

需要注意的是，这些定义仅在传感器的品牌面（前表面）朝向磁体时有效。如果磁体位于传感器背面，则极性定义需要调整。

单极开关

单极开关是一种只能响应南极场的传感器，其开关阈值均位于正 B 场区域。当 B 场强度达到某一正值（B OP, 磁操作点）时，传感器开启；当磁场强度减小至另一较低的正值（B RP, 磁释放点）时，传感器关闭。

这种迟滞特性避免了因电磁噪声或机械振动引起的开关状态频繁变化。迟滞量 B HYS 的计算公式为：

$$B_{\text{HYS}} = B_{\text{OP}} - B_{\text{RP}}$$BHYS=BOP−BRP

单极开关主要应用于需要对单一方向磁场敏感的场景，比如开关检测。

全极开关

全极开关可响应正负两极的磁场，且其工作点和释放点在正负磁场中对称分布。当磁场强度超出正负 B OP 时，传感器开启；当磁场强度低于正负 B RP 时，传感器关闭。这种对称的传递函数使得全极开关能够感应任意方向的磁场变化。

全极开关的典型应用包括门窗状态检测和磁场方向的变化监测。

霍尔效应锁存器

霍尔效应锁存器是一种能够感知磁场极性的器件。其特点是滞后区域跨越 B=0 的区域，即同时包含正操作点（B OP）和负释放点（B RP）。

与单极或全极开关不同，锁存器具有记忆功能。当施加足够强的正磁场后，传感器开启，即使移除磁场，其状态仍保持不变，直到施加足够强的负磁场将其关闭。这种特性使锁存器适用于旋转检测应用，例如电机位置监控。

双极开关

双极开关是一类阈值不明确的霍尔器件，其操作点和释放点的极性及大小可能因单元而异。例如：

• 某些设备的 B OP 和 B RP 都为负。

• 另一些设备则都为正。

• 还有一些设备类似锁存器，具有正操作点和负释放点。

尽管如此，双极开关具有较窄的滞后区，从而具备更高的灵敏度。这类器件在需要精确灵敏度和可变响应特性的系统中应用广泛。

霍尔效应传感器的应用扩展

霍尔效应开关和锁存器因其高灵敏度、非接触操作、抗干扰能力强等特点，在多个领域得到广泛应用：

1. 汽车电子：用于检测车门开关、油门踏板位置等。

2. 工业自动化：监控机械臂位置、检测输送带上的物体。

3. 消费电子：用于手机盖板检测、耳机插入检测。

4. 医疗设备：检测旋转医疗器械的位置。

总结

霍尔效应开关和锁存器凭借其特定的工作特性和灵敏度，能够满足不同应用场景的需求。在选型时，应根据实际应用环境的磁场分布特性，选择合适的类型及阈值范围的器件，以确保系统的可靠性与稳定性。