CN107315149B - 磁传感器集成电路、电机组件及应用设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开磁传感器集成电路、电机组件及应用设备。所述磁传感器集成电路包括磁场检测电路，所述磁场检测电路包括用于感知外部磁场并输出检测电信号的磁感知元件、用于对所述检测电信号进行放大去干扰处理并生成模拟电信号的信号处理单元及比较器。所述比较器用于将所述模拟电信号与比较器参考电压进行比较，输出与所述外部磁场相应的磁场检测信息。其中，所述比较器参考电压基于所述磁场检测电路的输入共模电压生成。

Description

磁传感器集成电路、电机组件及应用设备

技术领域

本发明涉及电子电路技术领域，特别涉及磁传感器集成电路。

背景技术

磁传感器集成电路广泛用于现代工业和电子产品中，能够检测外部磁场信息，并能将检测到的信息按一定规律变换成电信号。

有的磁传感器集成电路中设有比较器，用于将检测变换成的电压信号与一参考电压进行比较，以判断外部磁场的极性。现有技术中，该比较器的参考电压通常是由磁传感器集成电路内的电源模块基于内部的带隙基准电压源产生的稳定不变的基准电压产生。这样，磁传感器集成电路内部电源模块比较复杂，成本较高。

发明内容

本发明一方面提供一种磁传感器集成电路，包括壳体、设于壳体内的半导体基片、设于所述半导体基片上的电子线路以及自壳体伸出的输出端口和用于连接外部电源的输入端口，所述电子线路包括磁场检测电路；

所述磁场检测电路包括：

磁感知元件，用于感知外部磁场并输出检测电信号；

信号处理单元，用于对所述检测电信号进行放大去干扰处理，生成模拟电信号；

比较器，用于将所述模拟电信号与比较器参考电压进行比较，输出与所述外部磁场相应的磁场检测信息，其中，所述比较器参考电压基于所述磁场检测电路的输入共模电压生成。

优选的，所述磁感知元件由一恒定电流源供电。

优选的，所述比较器参考电压随所述输入共模电压的变化而变化。

优选的，所述比较器参考电压包括由一对差分参考电压彼此相减产生的一个较高阈值和一个较低阈值；所述模拟电信号包括一对差分电压信号；所述比较器包括：第一比较器、第二比较器及锁存逻辑电路；其中，所述第一比较器和所述第二比较器各自具有四个输入端，所述四个输入端分别接收该对差分参考电压和该对差分电压信号，所述第一比较器和所述第二比较器的差分参考电压反接；

其中，所述第一比较器被配置为输出该对差分电压信号的压差与所述较高阈值的比较结果，所述第二比较器被配置为输出所述压差与所述较低阈值的比较结果；所述锁存逻辑电路被配置为：当所述第一比较器的比较结果表示所述压差大于该较高阈值时输出第一电平，当所述第二比较器的比较结果表示所述压差小于所述较低阈值时输出与所述第一电平相反的第二电平，当所述第一比较器和所述第二比较器的比较结果表示所述压差处于所述较高阈值和较低阈值之间时保持原输出状态。

优选的，所述检测电信号包括磁场信号和偏差信号，所述信号处理单元包括：斩波开关、斩波型放大器及低通滤波器；其中：

所述斩波开关，用于将所述磁感知元件输出的所述偏差信号和所述磁场信号分离到基带频率和斩波频率；

所述斩波型放大器用于对经分离的偏差信号和磁场信号进行放大，并将经放大的偏差信号和磁场信号交换到所述斩波频率和所述基带频率；

所述低通滤波器用于消除交换到所述斩波频率的偏差信号。

优选的，还包括电源模块，所述电源模块包括：输入端与所述输入端口相连的整流器，用于将所述外部电源转换成第一直流电压。

优选的，所述电源模块还包括调压单元，用于将所述整流器输出的所述第一直流电压转换为第二直流电压，所述第一直流电压大于所述第二直流电压。

优选的，所述电源模块还包括电流源生成电路，所述电流源生成电路由所述第二直流电压供电，生成不随温度变化的恒定电流源；所述磁感知元件由所述恒定电流源供电。

优选的，所述信号处理单元包括用于对所述检测电信号进行放大的放大器和用于消除所述检测电信号中的干扰信号的滤波器，所述输入共模电压输入所述放大器和所述滤波器。

优选的，所述磁场检测电路由所述第二直流电压供电，所述输入共模电压是所述第二直流电压的一半。

优选的，还包括参考电压生成电路，所述参考电压生成电路包括电压检测电路和分压器；所述电压检测电路用于检测所述输入共模电压与所述比较器参考电压的共模电压的差异并输出对应的检测电流；所述分压器具有一对用于输出差分的所述比较器参考电压的输出端以及用于输出比较器参考电压的共模电压的输出端；其中，所述检测电流流过所述分压器，其变化导致所述分压器输出的所述比较器参考电压及其共模电压也相应变化。

优选的，还包括：输出控制电路，用于至少基于所述磁场检测信息，使所述磁传感器集成电路至少在自所述输出端口向外部流出电流的第一状态和自外部向所述输出端口流入电流的第二状态其中一个状态下运行。

优选的，所述输出控制电路包括第一开关和第二开关，所述第一开关与所述输出端口连接在第一电流通路中，所述第二开关与所述输出端口连接在与所述第一电流通路方向相反的第二电流通路中，所述第一开关和第二开关在所述磁场检测信息的控制下选择性地导通。

优选的，所述输出控制电路具有自所述输出引脚向外流出电流的第一电流通路、自所述输出引脚向内流入电流的第二电流通路、以及连接在所述第一电流通路和第二电流通路其中一个通路中的开关，所述开关由所述磁场检测电路输出的磁场检测信息控制，使得第一电流通路和第二电流通路选择性导通。优选的，所述外部电源为交流电源，所述输出控制电路被配置为当所述磁场检测信息表征所述外部磁场为第一磁极性且所述交流电源的极性为第一电极性时，使所述磁传感器集成电路运行在所述第一状态和第二状态其中一个状态，当所述磁场检测信息表征所述外部为与所述第一磁极性相反的第二磁极性，所述交流电源的极性为与第一电极性相反的第二电极性时，使所述磁传感器集成电路运行在所述第一状态和第二状态其中另一个状态。

可选的，所述检测电信号包括磁场信号和偏差信号，所述信号处理单元包括：

用于将所述磁感知元件输出的偏差信号和磁场信号分离到基带频率和斩波频率的斩波开关；

用于消除分离到所述斩波频率的偏差信号的高通滤波器；以及

将所述磁场信号解调回基带频率的解调器。

本发明另一方面提供一种电机组件，包括：电机和电机驱动电路，其中，所述电机驱动电路具有如上述的磁传感器集成电路。

优选的，所述电机包括定子及永磁转子，所述定子包括定子铁心及缠绕于所述定子铁芯上的单相绕组。

本发明再一方面提供一种具有上述电机组件的应用设备。

较佳的，所述应用设备为泵、风扇、家用电器或者车辆。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术内的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述内的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的磁传感器集成电路的结构示意图；

图2是本发明实施例的磁传感器集成电路的比较器的结构示意图；

图3是本发明实施例的磁传感器集成电路的比较器的一种信号波形图；

图4是本发明实施例的磁传感器集成电路的信号处理单元的结构示意图；

图5是本发明实施例的磁传感器集成电路的电源模块的结构示意图；

图6是本发明实施例的磁传感器集成电路的整流器的电路图；

图7是本发明实施例的磁传感器集成电路的参考电压发生器的结构示意图；

图8是本发明实施例的磁传感器集成电路的输出控制电路的一种电路图；

图9是本发明实施例的磁传感器集成电路的输出控制电路的另一电路图；

图10是本发明实施例的磁传感器集成电路的输出控制电路的再一电路图；

图11是本发明实施例的电机组件的结构示意图；

图12是本发明实施例的电机组件的同步电机的结构示意图。

具体实施方式

参考图1所示，本发明一实施例的磁传感器集成电路包括壳体、设于壳体内的半导体基片、设于所述半导体基片上的电子线路以及自壳体伸出的输出端口3和用于连接外部电源的输入端口1，所述电子线路包括磁场检测电路2；

磁场检测电路2包括磁感知元件21、信号处理单元22及比较器23。其中，

磁感知元件21用于感知外部磁场并输出检测电信号；

信号处理单元22用于对所述检测电信号进行放大去干扰处理，生成模拟电信号；

比较器23用于将所述模拟电信号与比较器参考电压进行比较，输出与所述外部磁场相应的磁场检测信息。其中，所述比较器参考电压基于所述磁场检测电路的输入共模电压生成。

本实施例中，所述磁场检测信息可经输出端口3向外输出。

本实施例提供的所述磁传感器集成电路中，输入到比较器的比较器参考电压基于输入共模电压生成，可以随供电电压和输入共模电压的波动而变化，保证比较器输出正确可靠的磁场检测信息，由此，本实施例的磁传感器集成电路对于其电源模块的要求较低，电路较简单，成本较低。

优选的，磁感知元件21由一恒定电流源供电。

在具体的实际应用中，磁感知元件21可以由恒定电压源或者恒定电流源供电，本实施例中采用所述恒定电流源，可以使其供电的电源模块无需设置带隙基准电压源来实现恒压输出，使得整体电源模块结构简单。

较佳的，比较器23可以为迟滞比较器。

优选的，所述比较器参考电压包括由一对差分参考电压(VH和VL)彼此相减产生的一个较高阈值Rh(等于VH减去VL)和一个较低阈值Rl(等于VL-VH)；所述信号处理单元输出的模拟电信号包括一对差分电压信号(P3和N3)。

如图2所示，比较器23包括：第一比较器U1、第二比较器U2及锁存逻辑电路231；其中，第一比较器U1和第二比较器U2各自具有四个输入端，所述四个输入端分别接收该对差分参考电压(VH和VL)和该对差分电压信号(P3和N3)，；两个比较器U1和U2的同相信号输入端均连接差分电压信号的正极信号P3，反相信号输入端均连接差分电压信号的负极信号N3，第一比较器U1的同相参考输入端连接差分参考电压的正极电压VH，反相参考输入端连接差分参考电压的负极电压VL，第二比较器U2的同相参考输入端连接差分参考电压的负极电压VL，反相参考输入端连接差分参考电压的正极电压VH，即第一比较器U1和第二比较器U2的差分参考电压反接。

其中，第一比较器U1被配置为输出该对差分电压信号的压差(P3-N3)与所述较高阈值Rh的比较结果；

第二比较器U2被配置为输出所述压差(P3-N3)与所述较低阈值Rl的比较结果；

锁存逻辑电路231被配置为：当第一比较器U1的比较结果表示所述压差大于该较高阈值，即(P3-N3)>(VH-VL)时输出第一电平，当第二比较器U2的比较结果表示所述压差小于所述较低阈值，即(P3-N3)<(VL-VH)时输出与所述第一电平相反的第二电平；当第一比较器U1和第二比较器U2的比较结果表示所述压差处于所述较高阈值和较低阈值之间，即(VL-VH)<(P3-N3)<(VH-VL)时保持原输出状态。

结合图3，锁存逻辑电路231被配置为第一比较器U1的比较结果是(P3-N3)>Rh(Rh＝VH-VL)或外部磁场的磁场强度达到工作点Bop时使比较器23输出第一电平(如高电平)，表示外部磁场为一种磁极性；当第二比较器U2比较得出(P3-N3)<Rl(Rl＝VL-VH)或外部磁场的磁场强度未达到释放点Brp时，使比较器23输出第二电平(低电平)，表示外部磁场为另一种磁极性；当Rl<(P3-N3)<Rh，或外部磁场的磁场强度在工作点Bop和释放点Brp之间时，使比较器23的输出保持原输出状态不变。

可以理解，在另一实施例中，锁存逻辑电路231可被配置为第一比较器U1的比较结果是(P3-N3)>Rh(Rh＝VH-VL)或外部磁场的磁场强度达到工作点Bop时使比较器23输出低电平；当第二比较器U2比较得出(P3-N3)<Rl(Rl＝VL-VH)或外部磁场的磁场强度未达到释放点Brp时，使比较器23输出高电平；当Rl<(P3-N3)<Rh，或外部磁场的磁场强度在工作点Bop和释放点Brp之间时，使比较器23的输出保持原输出状态不变。

信号处理单元22包括用于对所述检测电信号进行放大的放大器和用于消除所述检测电信号中的干扰信号的滤波器，所述输入共模电压输入所述放大器和所述滤波器。

本发明的一个实施例中，磁感知元件21输出的所述检测电信号可以包括磁场信号和偏差信号。其中，所述磁场信号为磁感知元件21检测到的与外部磁场匹配的理想磁场电压信号，所述偏差信号包括磁感知元件21的直流漂移。对检测电信号进行去干扰处理包括消除所述磁感知元件的直流漂移。

优选的，如图4所示，在一具体实例中，所述信号处理单元包括：斩波开关221、斩波型放大器222及低通滤波器223；其中：

斩波开关221，用于将所述磁感知元件输出的所述偏差信号和所述磁场信号分离到基带频率和斩波频率；

斩波型放大器222用于对经分离的偏差信号和磁场信号进行放大，并将经放大的偏差信号和磁场信号交换到所述斩波频率和所述基带频率；

低通滤波器223用于消除交换到所述斩波频率的偏差信号。

斩波型放大器222及低通滤波器223还都接收输入共模电压Vcm-ref，低通滤波器223输出所述模拟电信号，即图2中的一对差分电压信号(P3和N3)；

在本发明的另一个实施例中，磁场检测电路输出的检测电信号包括磁场信号和偏差信号，所述信号处理单元包括用于将所述磁感知元件输出的偏差信号和磁场信号分离到基带频率和斩波频率的斩波开关、用于消除分离到所述斩波频率的偏差信号的高通滤波器以及将所述磁场信号解调回基带频率的解调器。

较佳的，所述斩波频率大于100K赫兹，所述基带频率小于200赫兹。

本实施例中，所述输入端口用于连接外部交流电源，所述基带频率与所述交流电源的频率成正比。具体地，在一个可以实现的实例中，所述基带频率与外部磁场的磁场变化频率相等且等于所述交流电源频率的两倍。

可以理解，信号处理单元可以根据实际情况进行设置，本发明中不做具体限定，均在本申请的保护范围内。

优选的，如图1所示，所述的磁传感器集成电路还包括电源模块4，图5中示出电源模块4的电路结构，包括：

输入端与输入端口1相连的整流器41，用于将所述外部电源转换成所述第一直流电压。

调压单元42，将整流器41输出的所述第一直流电压转换为第二直流电压，所述第一直流电压的平均值大于所述第二直流电压的平均值。本实施例中，调压单元可以包括与整流器的输出端连接的降压电阻及稳压器。

电流源生成电路43，由所述第二直流电压供电，生成不随温度变化的恒定电流源，磁感知元件21由所述恒定电流源供电。这样，即使外部温度发生变化，磁感知元件21的输出也不会受该温度变化的影响。

优选的，信号处理单元由所述第二直流电压供电，所述输入共模电压是所述第二直流电压的一半，并输入到放大器222和滤波器223。

图6示出整流器的一种具体电路，包括全波整流桥和稳压单元，其中，稳压单元包括连接于所述全波整流桥的两个输出端之间的稳压二极管621，所述全波整流桥包括：串联的第一二极管611和第二二极管612以及串联的第三二极管613和第四二极管614；第一二极管611和第二二极管612的公共端与第一输入端口VAC+电连接；第三二极管613和第四二极管614的公共端与第二输入端口VAC-电连接。

其中，第一二极管611的输入端与第三二极管613的输入端电连接形成所述全波整流桥的接地输出端，第二二极管612的输出端与第四二极管614的输出端电连接形成所述全波整流桥的电压输出端VDD，稳压二极管621连接于第二二极管612和第四二极管614的公共端与第一二极管611和第三二极管613的公共端之间。需要说明的是，在本发明实施例中，所述输出控制电路的电源端子可与所述全波整流桥的电压输出端电连接。

本实施例中，为所述磁传感器集成电路中各个元器件的供电电压进行了详细阐述，当然，在具体的实际应用中，其各个元器件的供电电压并不一定限定于此，可以视其具体的应用环境而定，均在本申请的保护范围内。

优选的，如图5所示，所述磁传感器集成电路还包括参考电压生成电路5，图7示出参考电压生成电路5的电路结构，包括电压检测电路51和分压器52。

电压检测电路51用于检测输入共模电压Vcm-ref与比较器参考电压的共模电压Vcm的差异并输出对应的检测电流；分压器52具有一对用于输出一对差分的比较器参考电压VH和VL的输出端以及用于输出比较器参考电压的共模电压Vcm的输出端，所述检测电流流过分压器52，使得所述检测电流的变化导致分压器52输出的比较器参考电压VH和VL及其共模电压Vcm也相应变化，最终实现比较器参考电压的共模电压Vcm与输入共模电压Vcm-ref压差相等。

本实施例提供的所述磁传感器集成电路中，磁场检测电路由调压器输出的第二直流电压供电，该电压可以会发生波动，导致磁感知元件输出的检测电信号也发生波动。输入到比较器的比较器参考电压基于输入共模电压生成，可以随供电电压和输入共模电压的波动而变化，保证比较器输出正确可靠的磁场检测信息。本实施例的磁传感器集成电路对于其电源模块的要求较低，电路较简单，成本较低。

本发明另一实施例中，所述磁传感器集成电路还可以包括输出控制电路，磁场检测电路输出的磁场检测信息输入到输出控制电路，输出控制电路的输出端Pout与磁传感器集成电路的输出端口3连接。所述输出控制电路较佳地由所述第一直流电压供电，用于至少基于所述磁场检测信息，使所述磁传感器集成电路至少在自输出端口向外部流出电流的第一状态和自外部向输出端口流入电流的第二状态其中一个状态下运行。

在一个优选实施例中，输出控制电路130被配置为至少基于所述开关型检测信号，使所述集成电路至少在自所述输出端口向外部流出电流的第一状态和自外部向所述输出端口流入电流的第二状态间切换。

值得说明的是，本发明实施例中，磁传感器集成电路在第一状态和第二状态间切换运行，并不限于其中一个状态结束后立即切换为另一个状态的情形，还包括其中一个状态结束后间隔一定时间再切换为另一个状态的情形。在一个较佳的应用实例中，两个状态切换的间隔时间内磁传感器集成电路的输出端口无输出。

优选的，所述输出控制电路包括第一开关和第二开关，所述第一开关与所述输出端口连接在第一电流通路中，所述第二开关与所述输出端口连接在与所述第一电流通路方向相反的第二电流通路中，所述第一开关和第二开关在所述磁场检测信息的控制下选择性地导通。

较佳的，所述第一开关可以为三极管，所述第二开关可以为三极管或二极管，本发明对此并不做限定，视情况而定。

具体的，在本发明的一个实施例中，如图8所示，第一开关31为低电平导通，第二开关32为高电平导通，其中，第一开关31与输出端口Pout连接在第一电流通路中，第二开关32与输出端口Pout连接在第二电流通路中，第一开关31和第二开关32两个开关的控制端均连接所述磁场检测电路，第一开关31的电流输入端接较高电压(例如直流电源)，电流输出端与第二开关32的电流输入端连接，第二开关32的电流输出端接较低电压(例如地)。若所述磁场检测电路输出的磁场检测信息是低电平，第一开关31导通，第二开关32断开，负载电流自较高电压经第一开关31和输出端口Pout向外流出，若所述磁场检测电路输出的磁场检测信息是高电平，第二开关32导通，第一开关31断开，负载电流自外部流入输出端口Pout并流过第二开关32。图中第一开关31为正通道金属氧化物半导体场效应晶体管(P型MOSFET)，第二开关32为负通道金属氧化物半导体场效应晶体管(N型MOSFET)。可以理解的是，在其他实施例中，第一开关和第二开关也可以是其他类型的半导体开关，例如可以是结型场效应晶体管(JFET)或金属半导体场效应管(MESFET)等其他场效应晶体管。

在本发明的另一个实施例中，如图9所示，第一开关31为高电平导通的开关管，第二开关32为单向导通二极管，第一开关31的控制端和第二开关32的阴极连接所述磁场检测电路。第一开关31的电流输入端连接整流电路的输出，第一开关31的电流输出端和第二开关32的阳极与输出端口Pout均连接。其中，第一开关31与输出端口Pout连接在第一电流通路中，输出端口Pout、第二开关32与所述磁场检测电路连接在第二电流通路中，若所述磁场检测电路输出的磁场检测信息是高电平，第一开关31导通，第二开关32断开，负载电流自整流电路经第一开关31和输出端口Pout向外流出，若所述磁场检测电路输出的磁场检测信息是低电平，第二开关32导通，第一开关31断开，负载电流自外部流入输出端口Pout并流过第二开关32。可以理解，在本发明的其他实施例中，第一开关31和第二开关32还可以为其他结构，本发明对此并不做限定，具体视情况而定。

在本发明的另一个实施例中，所述输出控制电路30具有自所述输出引脚向外流出电流的第一电流通路、自所述输出引脚向内流入电流的第二电流通路、以及连接在所述第一电流通路和第二电流通路其中一个通路中的开关，所述开关由所述磁场检测电路输出的磁场检测信息控制，使得第一电流通路和第二电流通路选择性导通。较佳的，所述第一电流通路和第二电流通路其中另一个通路中不设开关。

作为一种具体实现，如图10所示，所述输出控制电路30包括一单向导通开关33，单向导通开关33与输出端口Pout连接在第一电流通路中；其电流输入端可连接所述磁场检测电路的输出端，所述磁场检测电路的输出端还可经电阻R1与输出端口Pout连接在与所述第一电流通路方向相反的第二电流通路中。单向导通开关33在磁场检测信息为高电平时导通，负载电流经单向导通开关33和输出端口Pout向外流出，所述磁场检测信息为低电平时单向导通开关33断开，负载电流自外部流入输出端口Pout并流经电阻R1和所述磁场检测电路。作为一种替代，所述第二电流通路中的电阻R1也可以替换为与单向导通开关33反向并联的单向导通开关。这样，自输出端口流出的负载电流和流入的负载电流较为平衡。

下面结合一具体应用，对本发明实施例所提供的磁传感器集成电路进行描述。

如图11所示，本发明实施例还提供了一种电机组件，所述电机组件包括：由一交流电源100供电的电机200、与电机200串联的双向导通开关300、以及基于本发明上述任一实施例所提供的磁传感器集成电路400，磁传感器集成电路400的输出端口与双向导通开关300的控制端电连接。优选的，双向导通开关300可以是三端双向可控硅开关(TRIAC)。可以理解，双向导通开关也可由其他类型的合适的开关实现，例如可以包括反向并联的两个硅控整流器，并设置相应的控制电路，依据磁传感器集成电路的输出端口的输出信号经所述控制电路按照预定方式控制这两个硅控整流器。

优选的，所述电机组件还包括降压电路500，用于将交流电源100降压后提供给磁传感器集成电路400。磁传感器集成电路400靠近电机200的转子安装以感知转子的磁场变化。

在本发明的一个具体实施例中，所述电机为同步电机，可以理解，本发明的磁传感器集成电路不仅适用于同步电机，也适用于其他类型的永磁电机如直流无刷电机。如图12所示，所述同步电机包括定子和可相对定子旋转的转子11。定子具有定子铁心12及绕设于定子铁心12上的定子绕组16。定子铁心12可由纯铁、铸铁、铸钢、电工钢、硅钢等软磁材料制成。转子11具有永磁铁，定子绕组16与交流电源串联时转子11在稳态阶段以60f/p圈/分钟的转速恒速运行，其中f是所述交流电源的频率，p是转子的极对数。本实施例中，定子铁心12具有两相对的极部14。每一极部具有极弧面15，转子11的外表面与极弧面15相对，两者之间形成基本均匀气隙。本申请所称基本均匀的气隙，是指定子与转子之间大部分形成均匀气隙，只有较少部分为非均匀气隙。优选的，定子极部的极弧面15上设内凹的起动槽17，极弧面15上除起动槽17以外的部分则与转子同心。上述配置可形成不均匀磁场，保证转子在静止时其极轴S1相对于定子极部的中心轴S2倾斜一个角度，允许电机在集成电路的作用下每次通电时转子可以具有起动转矩。其中转子的极轴S1指转子两个极性不同的磁极之间的分界线，定子极部14的中心轴S2指经过定子两个极部14中心的连线。本实施例中，定子和转子均具有两个磁极。可以理解的，在更多实施例中，定子和转子的磁极数也可以不相等，且具有更多磁极，例如四个、六个等。

较佳的，所述输出控制电路30被配置为在所述交流电源100为正半周期且所述磁场检测电路20检测所述永磁转子的磁场为第一极性、或者所述交流电源100为负半周期且所述磁场检测电路20检测所述永磁转子的磁场为与所述第一极性相反的第二极性时，使所述双向导通开关300导通。当所述交流电源100为负半周期且永磁转子为所述第一极性，或者所述交流电源100为正半周期且所述永磁转子为第二极性时,使所述双向导通开关300截止。

优选的，所述输出控制电路30被配置为在所述交流电源100输出的信号位于正半周期且所述磁场检测电路20检测所述永磁转子的磁场为第一极性时，控制电流由所述集成电路流向所述双向导通开关300，并在所述交流电源100输出的信号位于负半周期且所述磁场检测电路20检测所述永磁转子的磁场为与所述第一极性相反的第二极性时，控制电流由所述双向导通开关300流向所述集成电路。可以理解，永磁转子为第一磁极性且交流电源为正半周期，或者永磁转子为第二磁极性且交流电源为负半周期时，所述集成电路流出或流入电流既包括上述两种情况整个持续时间段内都有电流流过的情形，也包括上述两种情况下仅部分时间段内有电流流过的情形。

本发明一个较佳实施例中，双向导通开关300采用三端双向可控硅开关(TRIAC)，所述输出控制电路采用图9所示的电路，当交流电源100输出的信号位于正半周期且磁场检测电路2输出低电平时，输出控制电路30中第一开关31导通而第二开关32断开，电流依次流过交流电源100、电机200、集成电路400的第一输入端子、降压电路500、所述全波整流桥的第二二极管612输出端、输出控制电路30的第一开关31，自输出端口流向双向导通开关300回到交流电源100。TRIAC300导通后，降压电路500和磁传感器集成电路400形成的串联支路被短路，磁传感器集成电路400因无供电电压而停止输出，而TRIAC300由于流过其两个阳极之间的电流足够大(高于其维持电流)，在控制极与其第一阳极间无驱动电流的情况下，TRIAC300仍保持导通。当交流电源100输出的信号位于负半周期且磁场检测电路2输出高电平时，输出控制电路30中第一开关31断开而第二开关32导通，电流从交流电源100流出，自双向导通开关300流入输出端口，经输出控制电路30的第二开关32、所述全波整流桥的接地输出端和第一二极管611、集成电路400的第一输入端子、电机200回到交流电源100。同样的，TRIAC300导通后，磁传感器集成电路400因被短路而停止输出短路，TRIAC300则可保持导通。当交流电源100输出的信号位于正半周期且磁场检测电路2输出高电平，或者交流电源100输出的信号位于负半周期且磁场检测电路2输出低电平，输出控制电路30中第一开关31和第二开关32均不能导通,TRIAC300截止。由此，所述输出控制电路30可基于交流电源100的极性变化和磁场检测信息，使所述传感器集成电路控制双向导通开关300以预定方式在导通与截止状态之间切换，进而控制定子绕组16的通电方式，使定子产生的变化磁场配合转子的磁场位置，只沿单个方向拖动转子旋转，从而保证电机每次通电时转子具有固定的旋转方向。

可以理解，前面只是结合一种可能的应用对本发明的磁传感器集成电路做出的描述，本发明的磁传感器并不仅限于上述应用，例如，不仅用于电机驱动，还可用于其他具有磁场检测的应用。

在本发明另一个实施例的电机组件中，电机可以与双向导通开关形成第一串联支路，所述第一串联支路与降压电路和磁传感器集成电路形成的第二串联支路并联于交源电源两端之间。磁传感器集成电路的输出端口与双向导通开关连接，控制双向导通开关以预定方式在导通与截止状态之间切换，进而控制定子绕组的通电方式。

本发明上述实施例所提供的所述电机组件，尤其适用于泵、风扇、家用电器、车辆等应用设备中，所述家用电器例如可以是洗衣机、洗碗机、抽油烟机、排气扇等。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (19)

1.一种磁传感器集成电路，其特征在于，包括壳体、设于所述壳体内的半导体基片、设于所述半导体基片上的电子线路以及自所述壳体伸出的输出端口和用于连接外部电源的输入端口，所述电子线路包括磁场检测电路；

所述磁场检测电路包括：

磁感知元件，用于感知外部磁场并输出检测电信号；

信号处理单元，用于对所述检测电信号进行放大去干扰处理，生成模拟电信号；

比较器，用于将所述模拟电信号与比较器参考电压进行比较，输出与所述外部磁场相应的磁场检测信息，其中，所述比较器参考电压基于所述磁场检测电路的输入共模电压生成；

所述磁场检测电路还包括参考电压生成电路，所述参考电压生成电路包括电压检测电路和分压器；所述电压检测电路用于检测所述输入共模电压与所述比较器参考电压的共模电压的差异并输出对应的检测电流；所述分压器具有一对用于输出差分的所述比较器参考电压的输出端以及一个用于输出所述比较器参考电压的共模电压的输出端；其中，所述检测电流流过所述分压器，所述检测电流的变化导致所述分压器输出的所述比较器参考电压及所述比较器参考电压的共模电压也相应变化。

2.根据权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述磁感知元件由一恒定电流源供电。

3.根据权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述比较器参考电压随所述输入共模电压的变化而变化。

4.根据权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述比较器参考电压包括由一对差分参考电压彼此相减产生的一个较高阈值和一个较低阈值；所述模拟电信号包括一对差分电压信号；所述比较器包括：第一比较器、第二比较器及锁存逻辑电路；其中，所述第一比较器和所述第二比较器各自具有四个输入端，所述四个输入端分别接收该对差分参考电压和该对差分电压信号，所述第一比较器和所述第二比较器的差分参考电压反接；

其中，所述第一比较器被配置为输出该对差分电压信号的压差与所述较高阈值的比较结果，所述第二比较器被配置为输出所述压差与所述较低阈值的比较结果；所述锁存逻辑电路被配置为：当所述第一比较器的比较结果表示所述压差大于所述较高阈值时输出第一电平，当所述第二比较器的比较结果表示所述压差小于所述较低阈值时输出与所述第一电平相反的第二电平，当所述第一比较器和所述第二比较器的比较结果表示所述压差处于所述较高阈值和较低阈值之间时保持原输出状态。

5.根据权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述检测电信号包括磁场信号和偏差信号，所述信号处理单元包括：斩波开关、斩波型放大器及低通滤波器；其中：

所述斩波开关，用于将所述磁感知元件输出的所述偏差信号和所述磁场信号分离到基带频率和斩波频率；

所述斩波型放大器用于对经分离的偏差信号和磁场信号进行放大，并将经放大的偏差信号和磁场信号交换到所述斩波频率和所述基带频率；

所述低通滤波器用于消除交换到所述斩波频率的偏差信号。

6.根据权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，还包括电源模块，所述电源模块包括：输入端与所述输入端口相连的整流器，用于将所述外部电源转换成第一直流电压。

7.根据权利要求6所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述电源模块还包括调压单元，用于将所述整流器输出的所述第一直流电压转换为第二直流电压，所述第一直流电压的平均值大于所述第二直流电压的平均值。

8.根据权利要求7所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述电源模块还包括电流源生成电路，所述电流源生成电路由所述第二直流电压供电，生成不随温度变化的恒定电流源；所述磁感知元件由所述恒定电流源供电。

9.根据权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述信号处理单元包括用于对所述检测电信号进行放大的放大器和用于消除所述检测电信号中的干扰信号的滤波器；所述输入共模电压输入所述放大器和所述滤波器。

10.根据权利要求8所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述磁场检测电路由所述第二直流电压供电，所述输入共模电压是所述第二直流电压的一半。

11.根据权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，还包括：输出控制电路，用于至少基于所述磁场检测信息，使所述磁传感器集成电路至少在自所述输出端口向外部流出电流的第一状态和自外部向所述输出端口流入电流的第二状态中的一个状态下运行。

12.根据权利要求11所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述输出控制电路包括第一开关和第二开关，所述第一开关与所述输出端口连接在第一电流通路中，所述第二开关与所述输出端口连接在与所述第一电流通路方向相反的第二电流通路中，所述第一开关和第二开关在所述磁场检测信息的控制下选择性地导通。

13.根据权利要求11所述的集成电路，其特征在于，所述输出控制电路具有自所述输出端口向外流出电流的第一电流通路、自所述输出端口向内流入电流的第二电流通路、以及连接在所述第一电流通路和第二电流通路其中一个通路中的开关，所述开关由所述磁场检测电路输出的磁场检测信息控制，使得第一电流通路和第二电流通路选择性导通。

14.根据权利要求11所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述外部电源为交流电源，所述输出控制电路被配置为当所述磁场检测信息表征所述外部磁场为第一磁极性且所述交流电源的极性为第一电极性时，使所述磁传感器集成电路运行在所述第一状态和第二状态中的一个状态下，当所述磁场检测信息表征所述外部为与所述第一磁极性相反的第二磁极性，所述交流电源的极性为与第一电极性相反的第二电极性时，使所述磁传感器集成电路运行在所述第一状态和第二状态中的另一个状态下。

15.根据权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述检测电信号包括磁场信号和偏差信号，所述信号处理单元包括：

用于将所述磁感知元件输出的偏差信号和磁场信号分离到基带频率和斩波频率的斩波开关；

用于消除分离到所述基带频率的偏差信号的高通滤波器；以及

将所述磁场信号解调回基带频率的解调器。

16.一种电机组件，包括：电机和电机驱动电路，其中，所述电机驱动电路具有如权利要求1至15任一所述的磁传感器集成电路。

17.根据权利要求16项所述的电机组件，其特征在于，所述电机包括定子及永磁转子，所述定子包括定子铁心及缠绕于所述定子铁芯上的单相绕组。

18.一种具有如权利要求16所述的电机组件的应用设备。

19.如权利要求18所述的应用设备，其特征在于，所述应用设备为泵、风扇、家用电器或者车辆。

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