什么是霍尔效应（HALL）？霍尔效应是电磁效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔于1879年在研究金属的导电机制时发现的。 当电流垂直于外磁场通过半导体时，载流子发生偏转，垂直于电流和磁场的方向会产生一附加电场，从而在半导体的两端产生电势差，这一现象就是霍尔效应，这个电势差也被称为霍尔电势差。霍尔效应使用左手定则判断。

  霍尔IC通常按输出信号类型分为开关型霍尔IC和线性霍尔IC。开关型的霍尔元件，只输出高低两个电平信号，要么是开要么是关。线性霍尔元件输出一个持续变化的模拟量信号，输出电压从高到低或者从低到高，这样一个不间断
的持续变化。

  开关型的霍尔元件，又分为三个小类型：单极霍尔元件、全极霍尔元件、双极锁存霍尔元件。单极霍尔元件指的是只感应一个磁极的霍尔，一般是插件封装的只感应S极。即S极的磁铁靠近霍尔元件时，霍尔元件产生高低电平的变 化，N极靠近的时候，是不感应的。全极霍尔元件可以感应两个磁铁，即NS任意一个磁极靠近霍尔元件时，霍尔元件都会产生高低电平的变化。双极锁存霍尔元件，需要NS两个磁铁交替接近霍尔元件才能产生高低电平的切换，即一个磁极靠近再离开后继续保持开的状态，需要另外一个磁铁靠近才能切换成关的状态。     除了这些，近几年还出现了一些集成度高、功能复杂的专用霍尔 IC，如差分霍尔IC(双霍尔 IC)，集成 ADC、DAC 和信号处理电路的旋转位置传感器、三轴位置传感器，集成了电机控制和驱动电路的无刷电机驱动芯片。此外，利用霍尔原理设计的电流传感器IC也是霍尔IC的一大类别。

     随着手机、笔记本电脑、DV 等便携式设备的普及，对霍尔IC的功耗提出要求，由此产生了一类新的霍尔IC—微功耗霍尔IC。它是数字霍尔IC按功耗单独分出的一类，其内部采用休眠机制降低功耗，平均功耗可以达到 uA 级。它也可按功能分为单级型霍尔IC、锁定型霍尔IC、和全级霍尔IC三类。这类一般用于电池长期供电的系统。

      我们在设计方案的时候，首选需要确认的就是，需要开关量输出的霍尔元件还是模拟量的霍尔元件，日常生活中大部分的方案，如定位、计数、位置开关等方案，使用性价比更高的开关霍尔就可以了。一些需要模拟量输出的，如角度检测、漏磁检测、电流检测、编码器等方案，再推荐使用精度更高的线性霍尔。
  霍尔开关选型：

  1）第一项重要参数：供电电压，供电电压大致就可以分两种，低压供电和高压供电的。这个就要对应着我们常见的两种供电方式，电池供电或者电源供电。电池供电，我们一般就是3V、3.3V或者5V供电的比较多，也有较少的方案是使用1.65V或者1.8V供电的，这就输出低压供电。电源供电，一般就是5V、12V、24V的比较多，当然少见的也有3V供电的，5V以上供电我们就认为是高压供电。一般来说，我们使用电池供电的方案，必须要考虑到的一个问题，就是产品的功耗，尽可能的使用微功耗的产品。这类方案目前非常多，像我们常见的蓝牙耳机、小型电子设备、智能门锁、玩具、手机、仪表、键盘、鼠标等等方案，一般都需要使用微功耗的产品。而这些方案，单极和全极的霍尔元件，一般都是通用的，大部分工程师选择全极型微功耗的产品。         
  电源供电的一些应用，就会涉及到一些12V或者24V供电的设备。如果是5V供电的应用，只要不是开关频率特别高的应用，用微功耗的低压霍尔也行，但是一些12V和24V供电的应用，就需要使用高耐压的霍尔。    
  2）第二项重要参数，磁灵敏度，也就是我们常说的Bop。Bop数值对于单颗霍尔来说，是一个数值，但是我们看产品规格书的时候，都是一个范围值，是因为霍尔元件的磁灵敏度，都会有一定的差异性，同一个型号产品的差异性又在一定的范围内，这个范围就是我们规格书的Bop范围。Bop指的就是开启霍尔元件所需要的磁场值。

霍尔和分流器方案各具特色：

1）霍尔的特点：

优势：

器件本身隔离、结构紧凑、体积小、功率损耗、接口电路简单、无需校准；

缺点：

响应时间慢、精度低、线性度差、小电流范围内受0漂影响；

2）分流器特点：

优势：

响应时间快、精度高、线性度高、小电流采集也能确保精度、可以和总压做到很高的同步性。

缺点：

不隔离、对接口电路设计要求高、需要标定校准、需要考虑大电流温升带来的影响等。

常用HALL的选型要点

电动汽车动力电池常用的HALL传感器厂家主要由LEM、BYD、Honeywell、飞轩等。选型的时候需要注意以下参数。

1） 测量范围IP：首要确定的参数，应该确保能够检测到最大所需监测的电流或峰值电流。

2） 供电范围VC：开环HALL有单电源器件，也有双电源器件。单电源器件对电路设计要求更简单。同时还需要注意器件功耗IC，以便BMS设计时选取正确的供电器件。

3） 采集通道：是单通道，还是双通道。比如LEM S18霍尔就是1个双通道的器件，±30A一个采集通道，±350A一个采集通道，这样是为了确保小电流时的采集精度。

但是，对于双通道器件，需要注意其通道切换时的精度、以及数据的平滑过渡。

4） 输出信号：从HALL输出的信号有电压信号，也有电流信号。如果是电压信号，还需要注意它的偏置电压Offset Voltage (VO)。

5）信号敏感度G：即器件输出的电压信号或电流信号对应到被测量电流的比例，如：5.7mV/A，就是说如果测量到HALL器件输出超过偏执电压后每增加5.7mV，对应到被测量电流即增加1A。这个参数同时也需要关注分辨率。

6）上电启动时间：该参数关系到BMS软件开机自检设计，所以需要关注。

7）响应时间：对于开环霍尔来说，从被测电流信号到器件输出信号的时间差，一般都是us级别，相对于ms级别的采集周期来说，不用太过关注。

8）误差：霍尔器件的误差主要有5个方面：① 偏移电流，主要来自内部电路相关的偏移和磁场偏移，一般用总偏移电流表示Global offset current；② 敏感度误差，这个误差是被监测电流和霍尔器件输出信号之间的敏感度G的误差；③ 线性度误差，是霍尔器件测量出来的数据和被测电流之间如果有个参考直线VOUT=f(IP). 实际测量值偏离该直线的最大误差。④ 零电流误差，即当被监测电流IP=0时，霍尔器件实际输出的电压和理想输出电压之间的总偏移误差。这种误差可能由于电偏移、磁偏移、热偏移或者热滞后等原因导致。又成为零漂。这种偏移基于霍尔特性，无法消除，但是会使SOC计算结果出现误差，而这种误差随时间延长不断快速累积，如果SOC不能得到短周期的校准，会造成SOC出现较大误差，影响整车里程和用户体验。