霍尔开关芯片在电力配电箱智能挂锁的应用

电力配电箱平时不使用时需要使用锁具锁上，防止非授权人员或非工作人员打开发生意外。传统的配电箱还使用普通钥匙打开关闭，这种情况下经常存在一些钥匙丢失、检修完成后锁未关闭等情况，造成检修效率低下，严重的还会出现安全事故。

国芯思辰接触的一个项目是为供电局做一款低功耗电力配电箱智能挂锁（使用电池进行供电），可以授权检修人员通过蓝牙方式进行开关锁，检查锁的“开”和“关”的状态。本篇文章重点为大家介绍锁的“开”和“关”位置检测的方案实现。智能挂锁的功能框图如下：

由于使用电池供电，需要考虑低功耗设计。由功能框图可知，主控使用低功耗蓝牙SOC，使用外部RTC芯片进行时钟同步，开关锁由电机驱动芯片控制减速电机来完成。减速电机可配合锁结构，将一颗磁铁嵌入减速电机结构，使用2颗霍尔开关来检测锁“开”和“关”的状态位置。当锁关闭到位后，框图中上霍尔开关导通；当锁打开到位后，磁铁跟随电机转动到下霍尔开关位置，下霍尔开关导通。由此，需使用2颗霍尔开关即可实现锁“开”和“关”位置的检测。

考虑到低功耗设计霍尔开关静态电流也要足够小，根据结构设计需要使用直插式封装器件，这里选择了中科阿尔法的一颗低功耗、高灵敏度单极霍尔开关芯片AH503，支持宽工作电压范围2.7V~30V，供电电流典型值仅有2.5mA，可满足电池供电场景且满足使用时间要求。另外，AH503还提供多种封装形式TO-92S、SOT23-3L，可满足不同应用场景下的需求。

AH503功能框图如下所示，由于AH503所需工作电流较小，可以使用SOC中GPIO来进行供电。

AH503基于BCDMOS技术设计，包括温度补偿、比较器和输出驱动器。该芯片为电压输出，输出驱动器分别是漏极开路MOSFET。比较器将实际磁通量与固定参考值（开关点）进行比较，控制输出MOSFET导通或截止。有源失调补偿可在电源电压和温度范围内产生恒定的磁特性。此外，机械应力对磁性参数影响很小。

AH503主要特征：

●过压保护高达40V

●防静电高达±12kv

●三线应用短路保护，开漏输出和过温保护

●有较强的机械应力

●在电压和温度范围内具有恒定开关点

●温度范围：-40°C到150℃

●温度升高引起的磁通密度的降低由内置负温度系数来补偿

●VCC引脚具有反向电压保护

●适用于汽车和工业

●符合AEC-Q100汽车电子行业测试标准

综上，AH503可替代Diodes(美台)的AH3373，是实现电力配电箱智能挂锁开关位置检测的理想方案。

审核编辑：汤梓红