直流无刷电机霍耳位置传感器芯片说明

直流无刷电机由于节省原材料，可靠性好，使用寿命长等显著优点，正在替代直流有

刷电机来用作电动自行车的动力驱动。与有刷电机不同，直流无刷电机需要位置传感器来测
量转子的位置。电机控制器通过接受位置传感器信号来让逆变器换相与转子同步来驱动电机
持续运转。尽管直流无刷电机也可以通过定子绕组产生的反感生电动势来检测转子的位置，
而省去位置传感器，但是电机启动时，转速太小，反感生电动势信号太小而无法检测，对
电动自行车的使用者带来极大的不便。

电动自行车用的直流无刷电机的转子是由

30 到 40 块钕铁硼磁钢构成。由于钕铁硼磁钢

的表面磁场强度超过

500 mT，电动自行车用的直流无刷电机里的位置传感器特别适合采用

硅霍耳传感器。硅霍耳传感器的制造工艺可以与集成电路芯片工艺流程完全兼容，这样，硅
霍耳传感器后续的信号处理电路，包括前置放大器，施密特触发器和集电极开路输出级可
以方便地集成在同一个硅片上，形成霍耳集成电路芯片可以用作直流无刷电机位置传感器
的霍耳传感器芯片分为开关型和锁定型两种。对于电动自行车电机，这两种霍耳传感器芯片
都可以用来精确测量转子磁钢的位置。根据实验比较，用这两种霍耳传感器芯片制备的直流
无刷电机的性能，包括电机的输出功率、效率和转矩等没有任何差别，并可以兼容相同的电
机控制器。但是，这并不表示，电机生产厂家可以随便使用市面上的电机霍耳传感器芯片。
业内人士可能经常听到，电机生产厂家由于采购和使用霍耳传感器芯片不当，导致厂家引
起巨额经济损失，甚至导致企业破产。下面来分析厂家使用电机霍耳传感器芯片不正确的几
种情况：

第一：厂家没有考虑电机霍耳传感器芯片的高温特性，电动自行车是在野外工作，尤

其是在夏天，地面温度可能超过

60 摄氏度，再加上电机内部产生的温度升高也会超过 60

度，电机内部的温度会超过

120 摄氏度。这样要求电动自行车用的电机霍耳传感器芯片在温

度超过

120 摄氏度下仍然能够正常工作，我们称这种芯片里的电路为高温集成电路。高温集

成电路的设计和加工制造与常规电路有很大的不同，成本要远高于常温集成电路。市面上流
行的许多种电机霍耳传感器芯片并不是高温集成电路，所以，夏天电动自行车出故障的几
率大，这一点，从在夏天维修市场的生意特别好就可以看出来。

第二：不同的电机型号和不同的电机设计结构，需要采用不同的电机霍耳传感器芯片，

主要是霍耳传感器的磁场灵敏度或者称磁场的开起点要与电机型号和结构相匹配。不同的电
机型号和不同的电机设计结构转子磁场有不同的磁场分布和磁场分布涨落。如果霍耳传感器
的磁灵敏度太高或者太低，由于转子磁钢和磁钢缝隙磁场分布的不规则涨落，会导致位置
传感器给出错误的信号，引起控制器发生逻辑混乱，轻则出现电机噪音大、振动厉害或死机
等现象，重则导致控制器里的逆变器发生垂直导通而烧毁控制器和电机。所以，霍耳传感器
芯片生产厂家或销售商要为电机用户提供周到的售后服务，让霍耳传感器与所要装配的电
机相匹配。

第三：厂家没有考虑电机霍耳传感器芯片的抗静电能力。市面上流行的电机霍耳传感器

芯片由两种制造工艺加工生产：双极工艺和

CMOS 工艺。用 CMOS 工艺生产的电机霍耳传

感器芯片抗静电能力很差，如果电机生产线上没有特别的防静电设施，霍耳传感器很容易