Entdecken Sie die faszinierende Welt der Hall-Sensoren

GoChip – Experte im Bereich Hall-Sensoren

Gegründet im Jahr 2010, spezialisiert sich die GoChip Microelectronics mit Hauptsitz in Shanghai auf integrierte Schaltkreise für Sensoren, insbesondere auf Hall-Effekt-basierte Lösungen. Die Produktpalette umfasst verschiedene Typen von Hall-Sensoren, Motorsteuerungen mit integriertem Hall-Sensor sowie induktive Sensorcontroller. Das Unternehmen ist ein dynamisch wachsender Hersteller mit starkem Fokus auf die Automobilindustrie, ist aber auch in der Automatisierungs- und Unterhaltungselektronik präsent. Das Unternehmen verfügt über mehr als 10 Jahre Erfahrung in der Entwicklung von Halbleiterschaltungen für die Automobilindustrie und legt einen starken Schwerpunkt auf die Entwicklung neuer Produkte und Technologien. Das Motto des Unternehmens lautet „Wachsen und Erwartungen übertreffen“, während das strategische Ziel darin besteht, eine führende Position auf dem chinesischen Halbleitermarkt zu etablieren.

Der Hall-Effekt – was ist das und warum ist er so wichtig?

Der Hall-Effekt ist ein physikalisches Phänomen, bei dem in einem stromleitenden Material eine Spannung unter dem Einfluss eines Magnetfeldes entsteht. Diese sogenannte Hall-Spannung ist ein messbares Signal, das proportional zur Stärke des Magnetfeldes ist. Der Hall-Effekt bildet die Grundlage aller Hall-Sensoren, die zur Erkennung von Magnetfeldern, Position, Drehgeschwindigkeit oder Strom verwendet werden. Er findet Anwendung in einem breiten Spektrum – von winzigen Sensoren in Smartphones bis hin zu großen Systemen in Elektrofahrzeugen. Die Hauptvorteile sind:

• Kontaktlose Messungen – kein mechanischer Verschleiß im Vergleich zu Potentiometern oder Mikroschaltern
• Staub- und Schmutzresistenz – ideal für Automobil- und Industrieanwendungen
• Möglichkeit zur Miniaturisierung – einfach in integrierte Schaltungen zu integrieren

Überblick über die Produkte von GoChip Microelectronics

Hall-Sensoren

GH39 und GH1321 sind lineare (analoge) Hall-Sensoren, bei denen die Ausgangsspannung proportional zur Stärke des Magnetfeldes ist und somit Änderungen kontinuierlich erkannt werden können. Sie messen nicht nur das Vorhandensein, sondern auch die Stärke und Richtung des Feldes. Sie zeichnen sich durch hohe Genauigkeit, Empfindlichkeit und Temperaturstabilität aus und finden Einsatz in Anwendungen wie Bewegungssensoren, Näherungssensoren, Flüssigkeitsstandsensoren, Stromsensoren und Motorsteuerungen (Drehzahl- und Positionsmessung).

GH43F, GH1210 und GH1248 (SOT23) / GH1248 (TO92S) sind digitale Hall-Sensoren (Ein/Aus-Schalter), die lediglich das Vorhandensein oder Fehlen eines Magnetfeldes erkennen. GH43F und GH1210 sind unipolare Sensoren, die nur auf einen Magnetpol reagieren, während GH1248 omnipolar ist und auf beliebige Pole reagiert. Unipolare Sensoren werden eingesetzt, wenn die Erkennung eines spezifischen Feldpols – meist Südpol (S), seltener Nordpol (N) – erforderlich ist. Omnipolare Sensoren sind vielseitiger und erkennen jedes Magnetfeld, was sie ideal macht, wenn nur die Anwesenheit des Feldes wichtig ist, nicht die Richtung. Typische Anwendungen sind Endschalter, Tür-/Fensterdetektoren oder einfache Drehzahlerfassung.

GH2101 Dies ist wiederum ein digitales Ein/Aus-Sensor vom Latch-Typ, d. h. ein Sensor, der seinen Ausgangszustand ändert, wenn das Magnetfeld einen bestimmten positiven Schwellenwert überschreitet (Brp = 80 GS), und in diesem Zustand bleibt, bis er einem entgegengesetzten Magnetfeld ausgesetzt wird, das einen zweiten Schwellenwert überschreitet (Brp = –80 GS). Der Latch „merkt“ sich, dass der Magnet den Schwellenwert bereits überschritten hat, und ändert seinen Zustand erst, wenn der entgegengesetzte Pol erscheint. Daher ist er ideal für Umgebungen mit Vibrationen und Störungen, typisch in der Automobilindustrie, und besonders dort, wo Informationen über die Magnetposition benötigt werden und das Signal stabil sowie unabhängig von kurzfristigen Feldschwankungen sein muss. Beispiele für Anwendungen in der Automobilbranche sind: Erkennung der Sitzmotorposition, Smart Cockpit – Erkennung des Drehwinkels z. B. eines Knopfs oder Drehreglers, Sensor für Fensterheber, Sensor für Schiebedach/Türklappe.

Er entspricht der Automotive-Norm AEC-Q100.

GH1922 und GH1820 Dies sind differentielle Hall-Sensoren, die zwei nahe beieinander auf einem Chip platzierte Hall-Elemente integrieren. Ein solcher Aufbau misst die Differenz der Signale dieser beiden Punkte anstelle des absoluten Magnetfelds. Dadurch wird der Einfluss eines gleichmäßigen Hintergrundmagnetfelds, z. B. des Erdmagnetfelds oder von Störungen benachbarter Bauteile, eliminiert, und das System reagiert nur auf Feldänderungen, die durch einen nahegelegenen Magneten erzeugt werden. Die Hauptvorteile dieser Lösung sind: Minimierung von Temperatureinfluss (Drift), Reduzierung der Auswirkungen von Fertigungstoleranzen, Immunität gegen Hintergrundmagnetfelder sowie hohe Genauigkeit und Zuverlässigkeit. In der Praxis führen diese Eigenschaften zu höherer Empfindlichkeit, wiederholbareren Ergebnissen, geringerer Störanfälligkeit und zuverlässigerem Betrieb unter schwierigen Bedingungen. Es handelt sich um intelligentere Sensoren, die nicht auf gemeinsame Störungen wie Temperatur, Hintergrundfelder oder Fertigungstoleranzen reagieren, sondern nur auf das tatsächliche Signal des Magneten. Sie werden dort eingesetzt, wo Präzision und Zuverlässigkeit absolut kritisch sind und herkömmliche digitale oder Latch-Sensoren versagen könnten. Der GH1922 verfügt über einen Ausgangskanal, während der GH1820 zwei Kanäle besitzt.

GH1817 Dies ist ein sogenannter „Geared Hall Sensor“, ein spezialisierter Hall-Sensor, der entwickelt wurde, um die Bewegung von Zähnen und Lücken eines Zahnrads zu erkennen, und somit hauptsächlich zur Messung seiner Drehgeschwindigkeit dient. Ein solcher Sensor arbeitet mit einem Magneten direkt hinter dem Sensorchip zusammen und passt sich dank integrierter adaptiver Algorithmen automatisch an den vom Magneten erzeugten Magnetfeldbereich an. Der Sensor kann das Vorhandensein oder Fehlen eines Zahns selbst dann erkennen, wenn das Rad stillsteht (Null-U/min), wodurch eine vollständige Drehzahlerfassung von null bis zu sehr hohen Drehzahlen möglich ist. Dies stellt einen erheblichen Vorteil gegenüber herkömmlichen induktiven Sensoren dar, die ein signal proportional zur Geschwindigkeit erzeugen und bei sehr niedrigen oder null Drehzahlen nicht arbeiten. Dank der adaptiven Logik ist keine präzise Ausrichtung des Sensors gegenüber dem Zahnrad erforderlich. In der Praxis bedeutet dies eine größere Montagetoleranz und eine höhere Widerstandsfähigkeit gegenüber leichten mechanischen Verschiebungen während des Betriebs.

Tabelle 1. Übersicht der GoChip Hall-Sensoren

Motorsteuerungen mit integriertem Hall-Sensor

Neben reinen Hall-Sensoren bietet GoChip auch Bausteine an, die einen Hall-Sensor mit einer BLDC-Motorsteuerung kombinieren.

GH477 Dies ist ein integrierter Einphasen-BLDC-Motortreiber, der hauptsächlich für Lüfter und Mikro-Motoren mit geringer Leistung (12 V/350 mA) ausgelegt ist. Er vereint einen hochsensitiven Hall-Sensor, Kommutationslogik und einen Stromtreiber, der die Wicklung direkt in einer einzigen Struktur ansteuern kann. Der Ausgangstreiber arbeitet in Vollbrücken-Konfiguration, was im Vergleich zu einfacheren Halbbrücken-Topologien eine höhere Effizienz bietet. Das System benötigt nur eine minimale Anzahl externer Bauteile, was zu einer kompakten Leiterplatte und einem kostengünstigen, zuverlässigen Antrieb führt. Es verfügt über integrierten Schutz gegen falsche Polung (Reverse Power Protection, RPP) sowie thermischen Schutz. Dank des integrierten Hall-Sensors eignet sich der GH477 besonders für sehr kleine Antriebsmodule und Anwendungen mit begrenztem Platz für Elektronik, wie z. B. Mini-Lüfter in Haushaltsgeräten oder Motoren in medizinischen Geräten.

GH4112 Dies ist ein Baustein ähnlich dem GH477, verfügt jedoch zusätzlich über eine automatische Schutzfunktion bei blockiertem Rotor (Locked Rotor Protection, LRP) sowie eine automatische Neustartfunktion. Wenn ein BLDC-Motor mechanisch gestoppt wird (z. B. wenn ein Lüfter durch Staub, ein Hindernis oder einen Finger blockiert ist), zieht die Wicklung einen sehr hohen Strom. Dieser Zustand kann eine Überhitzung der Wicklung, Schäden am Stromtreiber und eine Verringerung der Lebensdauer des Systems verursachen. Der GH4112 erkennt diese Situation und trennt die Stromversorgung der Spule, wodurch sowohl der Treiber als auch der Motor geschützt werden. Nach der Erkennung einer Blockade bleibt das Gerät nicht dauerhaft ausgeschaltet. Nach einer bestimmten Zeit versucht der Treiber automatisch, den Motor neu zu starten. Wenn der Rotor weiterhin blockiert ist, wird der Schutz erneut aktiviert. Wird das Hindernis entfernt, startet der Motor normal und setzt den Betrieb fort.

GH466 Dies ist ebenfalls ein Treiber mit Locked-Rotor-Schutz und automatischem Neustart, jedoch mit einem zulässigen Ausgangsstrom von 600 mA. Daher eignet sich der GH466 zur Steuerung von leistungsstärkeren Motoren oder Lüftern.

GH4212 Dies ist ein Treiber mit einer Betriebsspannung von 24 V, der daher in 24‑V-Lüftern eingesetzt werden kann, z. B. in Industrieanlagen, Servern oder im Automotive-Bereich. Er verfügt über einen vollständigen Schutzumfang: thermischer Schutz, Schutz gegen falsche Polung und Locked-Rotor-Schutz mit automatischem Neustart.

GH381 Dies ist ein integrierter Schaltkreis, der einen Hall-Sensor, Kommutationslogik und einen Transistortreiber enthält, ausgelegt für zweiphasige BLDC-Motoren, z. B. für Kühlventilatoren in Computern und Automotive-Anwendungen, bei denen zwei Wicklungen verwendet werden. Die Ausgänge sind komplementär – jede Wicklung erhält Signale in entgegengesetzten Phasen, was eine effektive und sichere Kommutierung ermöglicht. Der GH381 ist besonders vorteilhaft bei größeren zweiphasigen BLDC-Lüftern, da er eine stabilere Steuerung, geringere Vibrationen und eine bessere Kühlleistung bietet. Er verfügt außerdem über einen vollständigen Schutzumfang: thermischer Schutz, Locked Rotor Protection (LRP) und Reverse Power Protection (RPP).

Tabelle 2. Übersicht der Motorsteuerungen mit integriertem Hall-Sensor von GoChip

Induktiver Sensor

Das Angebot wird durch den GC5505 ergänzt – einen dedizierten Steuer-IC für induktive Näherungssensoren. An den GC5505 werden eine externe Spule und ein Kondensator angeschlossen, die einen LC-Schwingkreis bilden und so einen vollständigen induktiven Sensor ergeben. Nähert sich ein metallisches Objekt, ändert sich die Amplitude der Schwingung im LC-Kreis, und der GC5505 erkennt diese Änderung. Integrierte Schaltungen verstärken und formen das Signal, unterdrücken Störungen und Verzerrungen, und anschließend führt der IC eine Schwellwertdetektion durch – er wandelt das induktive Signal in ein klares digitales Ausgangssignal um, das direkt an einen Mikrocontroller oder eine Motorsteuerung weitergegeben werden kann.

Die wichtigsten Eigenschaften des GC5505 sind:

• Weiter Versorgungsspannungsbereich: 4,0–40 V
• Sehr geringer Stromverbrauch: < 0,7 mA – ideal für energieeffiziente Anwendungen und den Dauerbetrieb
• Integrierte Ausgangsstufe: bis zu 70 mA – ermöglicht die direkte Ansteuerung von Lasten
• Hohe Störfestigkeit – stabiler Betrieb in rauen Umgebungen (Motoren, Industrieanlagen, Automotive)
• Ausgelegt für 2-adrige AC-Näherungssensoren
• Temperaturkompensation – der IC kompensiert Änderungen der Spulenparameter bei unterschiedlichen Temperaturen und stabilisiert so den Detektionsschwellwert
• Schutzfunktionen: Kurzschluss-, Überlast- und Übertemperaturschutz – hohe Zuverlässigkeit im industriellen Einsatz
• Betriebstemperaturbereich: –25 bis +85 °C

Micros – Experte für chinesische Halbleiterhersteller

Neben einem breiten Angebot an Produkten renommierter internationaler Marken zeichnet sich Micros auch durch umfangreiche Erfahrung in der Beschaffung von Komponenten chinesischer Halbleiterhersteller aus – sowohl aus dem Massenmarkt als auch aus spezialisierten Bereichen. Derzeit beobachten wir einen langfristigen Trend: Chinesische Hersteller gewinnen systematisch an Bedeutung auf dem globalen Halbleitermarkt und bieten zunehmend technologisch fortschrittliche Bauelemente an. Obwohl dieser Prozess schrittweise und über einen längeren Zeitraum verläuft, deutet vieles darauf hin, dass sie in vielen Segmenten etablierte Marken zunehmend verdrängen werden – dank wettbewerbsfähiger Preise, kürzerer Lieferzeiten, steigender Produktions- und Dokumentationsqualität sowie größerer Flexibilität bei der Reaktion auf Marktanforderungen. Vor zehn Jahren beschränkte sich ihre Präsenz überwiegend auf einfache Transistoren oder Dioden, heute liefern sie jedoch immer häufiger hochentwickelte Produkte, die erfolgreich Komponenten von Marken wie ON Semiconductor, STMicroelectronics, Vishay, Diodes, Analog Devices oder Texas Instruments ersetzen. Immer mehr Unternehmen im Bereich Elektronikdesign ziehen den Einsatz chinesischer Alternativen anstelle bekannter westlicher Marken in Betracht, insbesondere dort, wo Lieferzeit und Kostendruck eine entscheidende Rolle spielen.

Die Firma Micros ist ein autorisierter Vertreter von GOCHIP, was durch ein Herstellerzertifikat bestätigt wird.