CN107342661A - 磁传感器集成电路、电机组件及应用设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供磁传感器集成电路、电机组件及应用设备。所述集成电路包括壳体、设于所述壳体内的半导体基片、自所述壳体伸出的输入端口、输出端口以及设于半导体基片上的电子线路，所述电子线路包括：磁场检测电路，用于检测并输出与外部磁场对应的磁场感应信号；电压检测电路，用于检测特定电压，当所述特定电压达到预定值时，输出用于控制所述磁传感器集成电路执行预设动作的控制信号；其中，所述电压检测电路与所述磁场检测电路同时运行。

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，具体涉及磁传感器集成电路。

背景技术

磁传感器广泛用于现代工业和电子产品中以感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数。电机行业是磁传感器的一个重要应用领域，在电动机中，可以用磁传感器作转子磁极位置传感。

现有技术中，磁传感器通常由稳定直流电源供电，其内部设置磁场检测电路对外部磁场进行检测并输出磁场检测结果。通常，该直流电源向磁传感器供电其内部的磁场检测电路即开始工作并向外部输出检测结果，磁传感器内部并不进行其他控制。

发明内容

本发明实施例一方面提供一种磁传感器集成电路，包括：壳体、设于所述壳体内的半导体基片、自所述壳体伸出的输入端口、输出端口以及设于半导体基片上的电子线路，所述电子线路包括：

磁场检测电路，用于检测并输出与外部磁场对应的磁场感应信号；

电压检测电路，用于检测特定电压，当所述特定电压达到预定值时，输出用于控制所述磁传感器集成电路执行预设动作的控制信号；

其中，所述电压检测电路与所述磁场检测电路同时运行。

优选的，上述磁传感器集成电路中，所述特定电压为所述磁场检测电路的供电电压。

优选的，上述磁传感器集成电路中，所述预定值大于使所述磁场检测电路能够正常运行的供电电压值。

优选的，上述磁传感器集成电路中，所述电压检测电路至少包括：

比较器，所述比较器的一个输入端用于输入所述特定电压，另一个输入端用于输入参考电压，所述比较器用于当所述特定电压大于所述参考电压时，输出用于控制所述磁传感器集成电路执行特定动作的控制信号。

优选的，上述磁传感器集成电路中，所述电压检测电路包括：

串联于所述特定电压与地之间的第一电阻和第二电阻；

缓冲器，所述缓冲器的同相输入端与所述第一电阻和第二电阻的公共端相连，所述缓冲器的反相输入端与所述缓冲器的输出端相连；

比较器，所述比较器的同相输入端与所述缓冲器的输出端相连，所述比较器的反相输入端与一参考电压相连。

优选的，上述磁传感器集成电路中，所述电子线路还包括输出控制电路，用于至少基于所述磁场感应信号，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，上述磁传感器集成电路中，所述输入端口包括用于连接外部交流电源的输入端口，所述输出控制电路被配置为基于所述交流电源的极性变化和所述磁场感应信号，使所述集成电路至少在所述第一状态和所述第二状态间切换。

优选的，上述磁传感器集成电路中，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感应信号的控制下选择性地导通。

优选的，上述磁传感器集成电路中，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，上述磁传感器集成电路中，所述电子线路还包括状态控制电路，用于控制所述输出控制电路，当所述磁传感器集成电路符合预定条件时使所述输出控制电路响应至少所述磁场感应信号，在自所述输出端口向外部流出负载电流的第一状态和自外部向所述输出端口流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行，当所述磁传感器集成电路不符合所述预定条件时，使所述输出控制电路在阻止所述第一状态和第二状态的第三状态下运行。

优选的，上述磁传感器集成电路中，所述输出控制电路运行在第三状态时对所述磁场感应信号无响应或所述输出端口的电流小于所述负载电流的四分之一。

优选的，上述磁传感器集成电路中，所述磁场检测电路包括：

磁感知元件，用于检测并输出与外部磁场相匹配的模拟电信号；

信号处理单元，用于对所述模拟电信号进行放大和去干扰处理；

模数转换单元，用于将经过放大和去干扰处理后的模拟电信号转换为所述磁场感应信号。

优选的，上述磁传感器集成电路中，所述状态控制电路包括延时电路，用于当获取到所述控制信号后开始计时，当计时时长达到预定时长时，输出表示所述磁传感器集成电路符合所述预定条件的信号，当计时时长达未到预定时长时，输出表示所述磁传感器集成电路不符合所述预定条件的信号。

优选的，上述磁传感器集成电路中，所述电子线路还包括电源模块，所述电源模块包括用于将一外部电源转换为第一电压的整流器以及将所述第一电压调节为第二电压的电压调节电路，所述磁场感应信号由所述第二电压供电。

本发明实施例另一方面提供一种电机组件，包括：电机和电机驱动电路，所述电机驱动电路具上述任意一项所述的磁传感器集成电路。

优选的，上述电机组件中，所述电机驱动电路还包括与所述电机串联于外部交流电源两端之间的双向导通开关；所述磁传感器集成电路的输出端口与所述双向导通开关的控制端连接。

优选的，上述电机组件中，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。

优选的，上述电机组件中，所述电机组件还包括降压器，用于将所述电机的供电电源降压后提供给所述磁传感器集成电路。

优选的，上述电机组件中，所述降压器两端的压降大于所述磁传感器集成电路中磁场检测电路的供电电压。

优选的，上述电机组件中，所述磁传感器集成电路被配置为当所述交流电源为正半周期且所述电机的转子的磁场为第一极性、或者所述交流电源为负半周期且所述电机的转子的磁场为与所述第一极性相反的第二极性时，控制所述双向导通开关导通，当所述交流电源为负半周期且电机转子磁场为所述第一极性，或者所述交流电源为正半周期且所述电机转子磁场为第二极性时，控制所述双向导通开关断开。

优选的，上述电机组件中，所述磁传感器集成电路被配置为在所述交流电源输出的信号位于正半周期且所述电机的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，并在所述交流电源输出的信号位于负半周期且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流向所述集成电路。

本发明实施例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。

本发明实施例的磁传感器集成电路对于现有磁传感器的功能进行扩展，可以依据对于特定电压的检测执行预设的内部控制，同时保证磁传感器集成电路具有较快的响应速度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种磁传感器集成电路的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的一种电压检测电路的结构示意图；

图3为本申请另一实施例公开的一种磁传感器集成电路的结构示意图；

图4为本申请再一实施例公开的一种磁传感器集成电路的结构示意图；

图5为本申请实施例公开的一种磁场检测电路的结构示意图；

图6为本申请实施例公开的一种输出控制电路的结构示意图；

图7为本申请另一实施例公开的一种输出控制电路的结构示意图；

图8为本申请又一实施例公开的一种磁场检测电路的结构示意图；

图9为本申请实施例公开的一种整流器的结构示意图；

图10为本申请实施例公开的一种状态控制电路的结构示意图；

图11为本申请另一实施例公开的一种输出控制电路的结构示意图；

图12为本申请再一实施例公开的一种输出控制电路的结构示意图；

图13为本申请实施例公开的一种电机组件的结构示意图；

图14为本申请实施例公开的一种电机的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本申请一个实施例的磁传感器集成电路包括壳体100、设于所述壳体内的半导体基片、自所述壳体伸出的输入端口A、输出端口B以及设于半导体基片上的电子线路，所述电子线路包括：

磁场检测电路110，用于检测并输出与外部磁场对应的磁场感应信号；

电压检测电路120，用于检测特定电压，当所述特定电压达到预定值时，输出用于控制所述磁传感器集成电路执行预设动作的控制信号。

本发明实施例的磁传感器集成电路在传统磁传感器具有的磁场检测电路的基础上增加电压检测模块，使得磁传感器集成电路可以依据对于特定电压的检测执行预设的内部控制。因此磁传感器集成电路具有较快的响应速度。

本发明中，所述特定电压以及预定值的大小可以依据电压检测电路120的具体用途而设定。例如，在一个较佳实施例中，所述预定值可设定为大于使得磁场检测电路能够正常运行的电压值(能够正常运动指能够产生正确的磁场感应信号)，也即当所述电压检测电路检测到所述特定电压大于所述磁场检测电路的正常运行电压值时，输出用于控制所述磁传感器集成电路执行预设动作的控制信号。

在本发明其他实施例中，仍请参见图1，上述磁传感器集成电路还可包括用于向所述磁场检测电路110和电压检测电路120提供供电电压的电源模块VD。

进一步的，本申请上述所有实施例中的所述电压检测电路120的检测对象可以依据电压检测电路120的具体用途灵活设定，即，可以依据电压检测电路120的用途，选择所述磁传感器集成电路中的某个点作为电压检测电路的采集点，该点的电压即为所述特定电压。例如，所述特定电压可以为所述磁场检测电路的供电电压。

更具体的，电压检测电路120在采集所述特定电压时，可以直接检测所述特定电压，也可以是通过检测所述特定电压的分压的方式来确定所述特定电压的大小。

可以理解的是，在一个示例中，在本申请上述实施例公开的所述磁传感器集成电路中，所述电压检测电路120可至少包括：

比较器，所述比较器的一个输入端用于输入所述特定电压，另一个输入端用于输入参考电压，所述比较器用于当判定所述特定电压大于所述参考电压时，输出用于控制所述磁传感器集成电路执行特定动作的控制信号。

较佳的，在一种具体实现示例中，请参见图2，所述电压检测电路120可以包括：

串联于所述特定电压(即Avdd)与地之间的第一电阻R1和第二电阻R2；

缓冲器U1，所述第一缓冲器U1的同相输入端与所述第一电阻R1和第二电R2的公共端相连，所述缓冲器U1的反相输入端与所述缓冲器U1的输出端相连；

比较器U2，所述比较器U2的同相输入端与所述缓冲器U1的输出端相连，所述比较器U2的反相输入端与一参考电压Vref相连。

其中，第一缓冲器U1可以为负反馈放大电路，所述比较器可以为迟滞比较器，所述负反馈放大电路可采用传统的电路设计方式。

以下结合电压检测电路120的一种具体用途对本发明的另一个实施例进行描述，参见图3，本实施例中，电子线路中还可包括：

输出控制电路130，所述输出控制电路130用于至少基于所述磁场感应信号，使所述磁传感器集成电路至少在第一状态和第二状态的其中一个状态下运行。其中，第一状态为自外部向输出端口B流入电流；第二状态为自输出端口B向外部流出电流。

在上述实施例公开的所述磁传感器集成电路中，所述磁传感器集成电路的供电方式可以依据设计需求选择，在一个较佳的实例中，可以采用交流电源进行供电，此时所述输入端口A可以包括：用于连接外部交流电源的输入端口，所述输出控制电路130可以被配置为基于所述交流电源的极性变化和所述磁场感应信号，使所述集成电路至少在所述第一状态和所述第二状态间切换。

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。

当使用本申请上述实施例公开的集成电路时，为了避免集成电路输出错误信号，可预先设定一预定条件，例如，所述预定条件可以是所述特定电压达到预定值之后延时预定时长。当所述磁传感器集成电路符合该预定条件时使所述输出控制电路响应至少所述磁场感应信号，在自所述输出端口向外部流出负载电流的第一状态和自外部向所述输出端口流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行，在所述集成电路满足该预定条件之前，阻止输出控制电路130在使输出端口B流过负载电流的状态下运行。

其中，上述实施例中“在使输出端口B流过负载电流的状态下运行”可以是自所述输出端口B向外部流出负载电流的第一状态，也可以是自外部向所述输出端口B流入负载电流的第二状态，还可以是上述第一状态和第二状态交替运行。由此，在本发明另一实施例中，所述输出控制电路130更进一步的可被配置为：当所述集成电路符合预定条件时至少响应所述磁场该应信号，在自所述输出端口B向外部流出负载电流的第一状态和自外部向所述输出端口B流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行，当不符合所述预定条件时，在阻止所述第一状态和第二状态的第三状态下运行。

较佳的，参见图4，在本申请上述实施例公开的技术方案中，还可以包括一个用于判断所述磁传感器集成电路是否满足所述预定条件的状态控制电路140，通过所述状态控制电路140控制所述输出控制电路130的工作状态。此时，参见图4，所述电子线路100包括：

磁场检测电路110；

电压检测电路120；

连接于所述磁场检测电路110与所述输出端口B之间的输出控制电路130；

与所述输出控制电路130和所述电压检测电路120相连的状态控制电路140，所述状态控制电路140用于控制所述输出控制电路130，当所述磁传感器集成电路符合预定条件(所述特定电压达到预定值预定时长后)时使所述输出控制电路130响应至少所述磁场感应信号，在自所述输出端口向外部流出负载电流的第一状态和自外部向所述输出端口流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行，当所述磁传感器集成电路不符合所述预定条件时，使所述输出控制电路130在阻止所述第一状态和第二状态的第三状态下运行。

可以理解的是，在电路设计时，所述输出控制电路130的具体配置可以依据所述磁传感器集成电路对应的设备需求而设定。例如，所述输出控制电路130可以只具有一种工作状态和一种高阻状态，所述一种工作状态指的是所述第一状态或所述第二状态，所述高阻状态指的是所述第三状态。当所述输出控制电路130只配置有一种工作状态时，其可被配置为当所述磁传感器集成电路符合所述预定条件时，在至少与所述磁场感应信号相匹配的工作状态下运行，其中与所述磁场感应信号相匹配的工作状态指的是所述输出控制电路130当前配置的第一状态或第二状态，其中所述第一状态和第二状态可以只匹配一种外部磁场的极性，例如，所述第一状态只与外部磁场为第一极性时的磁场感应信号相匹配，所述第二状态只与外部磁场为与第一极性相反的第二极性时的磁场感应信号相匹配，此时，磁传感器集成电路可以只在外部磁场为第一极性(或第二极性)时使所述输出端口B流过负载电流，在磁传感器集成电路不符合所述预定条件或外部磁场为第二极性(或第一极性)时阻止输出端口B流过负载电流；作为另一种实现，所述输出控制电路130也可以配置有第一状态、第二状态和第三状态，此时，所述输出控制电路130可以被配置为：当所述磁传感器集成电路符合所述预定条件时，至少依据所述磁场感应信号，使得所述磁传感器集成电路在所述第一状态和第二状态之间切换，即，所述外部磁场的一种极性对应一种磁场感应信号，所述第一状态和第二状态分别对应一种磁场感应信号，由于可使得所述输出控制电路130的工作状态随所述外部磁场的极性变化而变化，实现通过所述外部磁场的磁场极性控制所述输出控制电路130在所述第一状态和第二状态之间切换。

其中，本申请上述实施例公开的磁传感器集成电路中，所述输出控制电路130的第三状态的状态类型可以根据用户需求自行配置，只要能够阻止所述输出控制电路130进入第一状态和第二状态即可，例如，当所述输出控制电路130运行在第三状态时对所述磁场感应信号无响应或使所述输出端口B的电流远小于所述负载电流(例如小于所述负载电流的四分之一，此时该电流相对于所述负载电流基本上可以忽略不计)，而不足以驱动外部负载。

在本申请上述实施例公开的技术方案中，所述磁场检测电路110可以根据用户需求灵活设计，参见图5，在一种较佳的实现方案中，所述磁场检测电路110可以包括：

磁感知元件111，用于检测并输出与外部磁场相匹配的模拟电信号，本发明实施例中，所述磁感知元件111可以为霍尔板；

信号处理单元112，用于对所述模拟电信号进行放大和去干扰处理，可使得检测到的信号的精准度更高；

模数转换单元113，用于将经过放大和去干扰处理后的模拟电信号转换为所述磁场感应信号，对于仅需要识别外部磁场的磁场极性的应用而言，所述磁场感应信号可以为开关型数字信号。

在本申请上述实施例公开的磁传感器集成电路中，所述输出控制电路130的具体电路结构可以根据配置需求灵活设计，只要能够保证所述输出控制电路130能够实现上述配置功能即可。在输出控制电路130的一种实现方案中，参见图6，所述输出控制电路130可以包括第一开关K1和第二开关K2。所述第一开关K1与所述输出端口B连接在第一电流通路中，所述第二开关K2与所述输出端口B连接在与所述第一电流通路方向相反的第二电流通路，所述第一开关K1和第二开关K2在磁场感应信号的控制下选择性地导通。第一电流通路和第二电流通路具有联接点。第三开关K3连接于联接点和输出端口B之间，磁传感器集成电路满足所述预定条件时第三开关K3导通，磁传感器集成电路不满足所述预定条件时第三开关K3断开。具体的，所述第一开关K1和第二开关K2的类型可以根据用户需求自行选取，只要能够保证所述第一开关K1和第二开关K2能够在磁场感应信号的控制下选择性地导通，相应控制所述第一电流通路或第二电流通路导通即可。例如，如图6所示，所述第一开关31和第二开关32为一对互补的半导体开关。所述第一开关K1可以为高电平导通的开关，所述第二开关K2可以为低电平导通的开关，两个开关的控制端均连接磁场感应信号，第一开关K1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K2的电流输入端连接，第二开关K2的电流输出端接较低电压(例如地)，第一开关K1的电流输出端和第二开关K2的电流输入端的连接点与输出端口B之间设第三开关K3。第三开关K3导通时，若磁场感应信号输出高电平，第一开关K1导通，第二开关K2断开，负载电流自较高电压经第一开关K1、第三开关K3和输出端口B向外流出，若磁场感应信号输出低电平，第二开关K2导通，第一开关K1断开，负载电流自外部流入输出端口B并依次流经第三开关K3和第二开关K2。图6的实例中第一开关31可以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可以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，所述输出控制电路130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。

图7示例性地示出输出控制电路130的另一种实现方案，包括：一单向导通开关D，所述一单向导通开关与所述输出端口B连接在第一电流通路,所述单向导通开关D的电流输入端可连接所述磁场检测电路110的输出端，所述磁场检测电路110的输出端还可经一电阻R与所述输出端口B连接在与所述第一电流通路方向相反的第二电流通路中。第一电流通路和第二电流通路具有联接点，第三开关K3连接于联接点和输出端口B之间，磁传感器集成电路满足所述预定条件时第三开关K3导通，磁传感器集成电路不满足所述预定条件时第三开关K3断开。所述单向导通开关D在所述磁场感应信号为高电平时导通，负载电流经单向导通开关D、第三开关K3和输出端口B向外流出，所述磁场感应信号为低电平时单向导通开关D断开，负载电流自外部流入输出端口B并依次流经第三开关K3和电阻R。作为一种替代，所述第二电流通路中的电阻R也可以替换为与单向导通开关D反向并联的另一个单向导通开关。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。

可以理解，第三开关K3也可连接于磁场检测电路110的输出端与第一/第二电流通路之间，磁传感器集成电路不满足所述预定条件时第三开关K3断开，此时输出控制电路130对于磁场感应信号无响应。

在一个较佳实施例中，所述磁传感器集成电路的供电电源可以为交流电源，参见图8，此时：所述输入端口被配置为连接外部交流电源；所述磁传感器集成电路中，所述电源模块可以包括与所述输入端口相连的整流器150，可以将交流电转换成直流电，此时，所述磁场检测电路110、电压检测电路120、状态控制电路140及输出控制电路130的电源可直接或间接来自所述整流器150的输出电压。

图9示出整流器150的一种较佳的实现电路，整流器150包括全波整流桥以及与所述全波整流桥连接的稳压单元，其中，所述全波整流桥用于将所述交流电源输出的交流信号转换成直流信号，所述稳压单元用于将所述全波整流桥输出的直流信号稳定在预设值范围内。稳压单元包括连接于全波整流桥的两个输出端之间的稳压二极管。所述全波整流桥包括：串联的第一二极管D1和第二二极管D2以及串联的第三二极管D3和第四二极管D4；所述第一二极管D1和所述第二二极管D2的公共端与所述第一输入端口VAC+电连接；所述第三二极管D3和所述第四二极管D4的公共端与所述第二输入端口VAC-电连接。

其中，所述第一二极管D1的输入端与所述第三二极管D3的输入端电连接形成整流桥的接地输出端，所述第二二极管D2的输出端与所述第四二极管D4的输出端电连接形成整流桥的电压输出端VDD，稳压二极管DZ连接于所述第二二极管D2和第四二极管D4的公共端与所述第一二极管D1和所述第三二极管D3的公共端之间。在一个较佳实现例中，所述输出控制电路120的电源端子可与全波整流桥的电压输出端直接电连接。

在本实施例的磁传感器集成电路采用交流电源供电时，所述输出控制电路130除了响应所述磁场感应信号之外，还可以响应所述交流电源的电极性，即，当所述磁传感器集成电路符合预定条件时使所述输出控制电路130响应至少所述磁场感应信号和交流电源的极性信号，在自所述输出端口B向外部流出负载电流的第一状态和自外部向所述输出端口B流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行。较佳的，所述输出控制电路130可以被配置为当所述磁传感器集成电路符合所述预定条件时，响应所述交流电源的电极性和所述磁场感应信号所表征的磁场极性，控制所述磁传感器集成电路在所述第一状态和第二状态间切换运行。

作为一种具体实例，所述输出控制电路130可以被配置为当所述磁传感器集成电路满足预定条件时，若所述磁场感应信号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，使得负载电流自所述输出端口B向外部流出；若所述磁场感应信号表征所述磁场极性为与所述第一磁极性相反的第二磁极性，且所述交流电源的极性为与第一电极性相反的第二电极性，使得负载电流自外部流入所述输出端口B。值得说明的是，外部磁场为第一磁极性且交流电源为第一电极性，或者外部磁场为第二磁极性且交流电源为第二电极性时，所述输出端口流出或流入负载电流既包括上述两种情况整个持续时间段内输出端口都有负载电流流过的情形，也包括上述两种情况下仅部分时间段内输出端口有负载电流流过的情形。

本发明具体实例中，为了保证所述磁传感器集成电路输出信号的可靠性，所述输出控制电路130是在第一状态或第二状态下运行还是在第三状态下运行，取决于所述磁传感器集成电路是否满足预定条件，只要保证当所述磁传感器集成电路在满足所述预定条件之前，能够生成并输出正确的信号即可。例如，所述参见图10，在一种实施例中，可以通过一延时电路141判断所述磁传感器集成电路是否满足所述预定条件，所述状态控制电路140包括：

延时电路141，所述延时电路141的输入端与所述电压检测电路的输出端相连，用于当获取到所述电压检测电路输出的控制信号后开始计时，当计时时长达到预定时长时，表明所述磁传感器集成电路符合预定条件，当计时时长达未到预定时长时，表明所述磁传感器集成电路不符合预定条件。

更为具体的，所述电压检测电路120输出的控制信号可以为磁场检测电路110的供电电压达到预定值时生成的触发信号。

参见图10，所述状态控制电路140还包括：

逻辑电路142，用于当所述延时电路141的计时时长达到预定时长后，使所述输出控制电路130至少响应所述磁场感应信号，进而使输出端口B有负载电流流过。

本实施例中，磁场检测电路110的供电电压达到预定值后，其各模块能够正常运行，但仍然需要一定的处理时间才能保证其输出的是正确的信号，因此所述状态控制电路140配置了延时电路141进行计时，在所述一定时长后才使输出控制电路130至少响应所述磁场感应信号，从而保证输出端口B的状态是准确可靠的。

图11示例性地示出上述结构的状态控制电路140和输出控制电路130的一种具体电路。其中，状态控制电路140的逻辑电路142包括：与门AND，与门AND的一个输入端连接磁场感应信号，另一个输入端连接延时电路141的输出端。输出控制电路130包括三个高电平导通的开关M0、M1和M2以及二极管D5。开关M0的控制端与与门AND的输出端相连，开关M0的输入端经电阻R3与整流器150的电压输出端(OUTAD+)相连，输出端与所述整流器150的接地输出端(OUTAD-)相连。开关M1的控制端与开关M0的输入端相连，开关M1的输入端经电阻R4与整流器150的电压输出端相连，输出端与输出端口B相连。二极管D5的输入端与开关M0的输入端相连，二极管D5的输出端与输出端口B连接。开关M2与开关M0并联，其控制端通过反相器X与所述延时电路141的输出端相连。

本实施例中，开关M2的等效电阻大于开关M0，从功能上可被视为状态控制电路140的一部分。当延时电路141的延时时长未达到预定时长时，磁传感器集成电路处于第三状态，延时电路141输出低电平，与门AND始终输出低电平，开关M0和M1断开，开关M2导通，电流自外部流入输出端口B并流过二级管D5和开关M2，开关M2的等效电阻较大，因此此时电流非常小，可基本上忽略不计。当延时电路141的延时时长达到预定时长时，延时电路141输出高电平，磁场检测电路110输出的磁场感应信号可以通过与门AND输出到开关M0，当交流电源输出的信号位于正半周期且所述磁场检测电路130输出低电平时，开关M0断开，开关M1和M2导通，负载电流依次经开关M1自输出端口B向外流出；当交流电源输出的信号位于负半周期且所述磁场检测电路130输出高电平时，开关M0导通，开关M1和M2断开，负载电流自外部流入输出端口B并流经二极管和开关M0。

图12示例性地示出状态控制电路140和输出控制电路130的一种具体电路。其中，状态控制电路140的逻辑电路142具有两个信号输入端和两个信号输出端。其中，一个信号输入端连接延时电路141的输出端，另一个信号输入端连接磁场感应信号。逻辑电路142的控制逻辑可作配置如下：当延时电路141的延时时长未达到预定时长时，延时电路141输出低电平，逻辑电路143的两路输出信号均是低电平。当延时电路141的延时时长达到预定时长时，延时电路141输出高电平，逻辑电路142的两路输出信号反相且其中一路是磁场感应信号；不允许逻辑电路142的两路输出信号均为高电平。

输出控制电路130包括三个开关M3、M4和M5。开关M3和M5是高电平导通开关，开关M4是低电平导通开关。开关M3和M5的控制端分别连接逻辑电路142的两个信号输出端，开关M3的输入端与电阻R3的一端连接，输出端与所述整流器150的接地输出端(OUTAD-)相连。开关M4的控制端与电阻R5的另一端连接，输入端与整流器150的电压输出端(OUTAD+)连接，开关M4的输出端与开关M5的输入端相连，开关M5的输出端接地。开关M4的输出端与开关M5的输入端的连接点与输出端口B连接。开关M4的控制端与保护二极管D6的正极连接，输入端与保护二极管D6的负极连接，开关M4的控制端与输入端之间还连接有与保护二极管D6并联的电阻R4。当延时电路141的延时时长未达到预定时长时，磁传感器集成电路处于第三状态，延时电路141输出低电平，逻辑电路142的两路输出信号均是低电平，开关M3、M4和M5均断开，输出端口B无电流流过。当延时电路141的延时时长达到预定时长时，延时电路141输出高电平，逻辑电路142的两路输出信号反相且其中一路是磁场感应信号。当交流电源输出的信号位于正半周期且所述磁场检测电路110输出高电平时，开关M3和M4导通，开关M5断开，负载电流经开关M4自输出端口B向外流出；当交流电源输出的信号位于负半周期且所述磁场检测电路110输出低电平时，开关M3和M4断开，开关M5导通，负载电流自外部流入输出端口B并流经开关M5。

本申请还公开了一种应用上述磁传感器集成电路的电机组件，该电机组件可以包括：电机和电机驱动电路，所述电机驱动电路具上述任意一项实施例所述的磁传感器集成电路。

参见图13，在一个较佳实施例中，所述电机组件可以包括：

由一交流电源AC供电的电机M；

与所述电机M串联的双向导通开关(也称为双向交流开关)200；以及

上述实施例公开的所述的磁传感器集成电路IC，所述磁传感器集成电路IC的输出端口B与所述双向导通开关200的控制端连接。

较佳的，双向导通开关200可以是三端双向晶闸管(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。

在上述实施例的基础上，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。图14示出所述同步电机的一种具体实例，所述同步电机包括定子和可相对定子旋转的转子M1。定子具有定子铁心M2及绕设于定子铁心M2上的单相定子绕组M3。定子铁心M2可由纯铁、铸铁、铸钢、电工钢、硅钢等软磁材料制成。转子M1具有永磁铁，定子绕组M3与交流电源串联时转子在稳态阶段以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。定子铁心M2具有两相对的极部。每一极部具有极弧面(M4和M5)，转子M1的外表面与极弧面(M4和M5)相对，两者之间形成不均匀气隙。其中，定子极部的极弧面(M4和M5)上设内凹的起动槽，极弧面上除起动槽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相对于定子极部的中心轴倾斜一个角度，允许电机M在集成电路IC的作用下每次通电时转子可以具有起动转矩。其中转子M1的极轴指转子两个极性不同的磁极之间的分界线，定子极部的中心轴指经过定子两个极部中心的连线。本实施例中，定子和转子M1均具有两个磁极。可以理解的，在更多实施例中，定子和转子M1的磁极数也可以不相等，且具有更多磁极，例如四个、六个等。

优选的，所述电机组件还包括降压器300，用于将所述交流电源100降压后提供给所述磁传感器集成电路IC。磁传感器集成电路IC靠近电机M的永磁转子安装以感知永磁转子的磁场变化。且所述降压器300两端的压降大于所述磁传感器集成电路中磁场检测电路110的供电电压。

本发明实施例中，磁场检测电路110与电压检测电路120同时运行，此时，由于所述磁场检测电路110已经导通，磁场检测电路的供电电压上升至稳定状态的过程中已经包含了降压器300对于该供电电压的影响，因此磁传感器集成电路具有较快的响应速度。而如果配置磁场检测电路在电压检测电路检测磁场检测电路的供电电压达到预定值以后才通电工作，该通电过程中降压器300会导致磁场检测电路的供电电压产生较大的压降而需要重新上升到稳定状态，会导致磁传感器集成电路的响应速度下降。

在本发明的一个实施例中，当磁传感器集成电路IC符合前述预定条件时，输出控制电路130被配置为在所述交流电源为正半周期且所述磁场检测电路110检测永磁转子M1的磁场为第一极性、或者所述交流电源为负半周期且所述磁场检测电路110检测所述永磁转子M1的磁场为与所述第一极性相反的第二极性时，使所述双向交流开关200导通。当所述交流电源为负半周期且永磁转子M1为所述第一极性，或者所述交流电源为正半周期且所述永磁转子M1为第二极性时，控制所述双向导通开关200断开，使所述双向交流开关200截止。

优选的，所述输出控制电路130被配置为在所述交流电源输出的信号位于正半周期且所述磁场检测电路110检测所述永磁转子M1的磁场为第一极性时，控制电流由所述集成电路IC流向所述双向导通开关200，并在所述交流电源输出的信号位于负半周期且所述磁场检测电路110检测所述永磁转子M1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200流向所述集成电路IC。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200采用三端双向可控硅开关(TRIAC)，整流器150采用图9所示的电路，输出控制电路采用图6所示的电路，其中第一开关K1为高电平导通的开关，所述第二开关K2为低电平导通的开关，磁传感器集成电路IC满足前述预定条件时第三开关K3导通，磁传感器集成电路IC不满足预定条件时第三开关K3断开。输出控制电路中第一开关K1的电流输入端连接全波整流桥的电压输出端，第二开关K2的电流输出端连接全波整流桥的接地输出端。磁传感器集成电路IC满足前述预定条件时，若交流电源AC输出的信号位于正半周期且所述磁场检测电路130输出高电平，输出控制单元中第一开关K1导通而第二开关K2断开，电流从交流电源AC一端流出，依次流过电机M、降压器300、集成电路IC的第一输入端子、全波整流桥的第二二极管D2电压输出端、输出控制电路120的第一开关K1，自输出端口B流向双向交流开关200回到交流电源AC。TRIAC200导通后，降压电路300和磁传感器集成电路IC形成的串联支路被短路，磁传感器集成电路IC因无供电电压而停止输出，而TRIAC 200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，TRIAC200仍保持导通。若交流电源AC输出的信号位于负半周期且所述磁场检测电路110输出低电平，输出控制单元中第一开关K1断开而第二开关K2导通，电流从交流电源AC另一端流出，自双向交流开关200流入输出端口B，经输出控制电路120的第二开关K2、全波整流桥的接地输出端和第一二极管D1、集成电路IC的第一输入端子、降压器300、电机M回到交流电源AC。同样的，TRIAC200导通后，磁传感器集成电路IC因被短路而停止输出短路，TRIAC200则可保持导通。若交流电源AC输出的信号位于正半周期且所述磁场检测电路110输出低电平，或者交流电源AC输出的信号位于负半周期且所述磁场检测电路110输出高电平，输出控制电路130中第一开关K1和第二开关K2均不能导通，TRIAC200截止。由此，所述输出控制电路130可基于交流电源AC的极性变化和磁场感应信号，使所述集成电路IC控制双向交流开关200以预定方式在导通与截止状态之间切换，进而控制单相绕组M3的通电方式，使定子产生的变化磁场配合永磁转子的磁场位置，只沿单个方向拖动永磁转子旋转，从而保证电机每次通电时永磁转子M1具有固定的旋转方向。

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串联于外部交流电源两端之间，电机与双向导通开关串联形成的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。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。

需要说明的是，虽然本发明实施例是以所述集成电路IC应用于电机中为例进行说明的，但本发明实施例所提供的集成电路的应用领域并不限于此。

本发明实施例中的电机组件可以用于但不限于泵、风扇、家用电器、车輌等设备中，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。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

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 (23)

1.一种磁传感器集成电路，包括：壳体、设于所述壳体内的半导体基片、自所述壳体伸出的输入端口、输出端口以及设于半导体基片上的电子线路，所述电子线路包括：

磁场检测电路，用于检测并输出与外部磁场对应的磁场感应信号；

电压检测电路，用于检测特定电压，当所述特定电压达到预定值时，输出用于控制所述磁传感器集成电路执行预设动作的控制信号；

其中，所述电压检测电路与所述磁场检测电路同时运行。

2.根据权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述特定电压为所述磁场检测电路的供电电压。

3.根据权利要求2所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述预定值大于使所述磁场检测电路能够正常运行的供电电压值。

4.根据权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述电压检测电路至少包括：

比较器，所述比较器的一个输入端用于输入所述特定电压，另一个输入端用于输入参考电压，所述比较器用于当所述特定电压大于所述参考电压时，输出用于控制所述磁传感器集成电路执行特定动作的控制信号。

5.根据权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述电压检测电路包括：

串联于所述特定电压与地之间的第一电阻和第二电阻；

缓冲器，所述缓冲器的同相输入端与所述第一电阻和第二电阻的公共端相连，所述缓冲器的反相输入端与所述缓冲器的输出端相连；

比较器，所述比较器的同相输入端与所述缓冲器的输出端相连，所述比较器的反相输入端与一参考电压相连。

6.根据权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述电子线路还包括输出控制电路，用于至少基于所述磁场感应信号，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。

7.根据权利要求6所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述输入端口包括用于连接外部交流电源的输入端口，所述输出控制电路被配置为基于所述交流电源的极性变化和所述磁场感应信号，使所述集成电路至少在所述第一状态和所述第二状态间切换。

8.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感应信号的控制下选择性地导通。

9.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。

10.根据权利要求6所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述电子线路还包括状态控制电路，用于控制所述输出控制电路，当所述磁传感器集成电路符合预定条件时使所述输出控制电路响应至少所述磁场感应信号，在自所述输出端口向外部流出负载电流的第一状态和自外部向所述输出端口流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行，当所述磁传感器集成电路不符合所述预定条件时，使所述输出控制电路在阻止所述第一状态和第二状态的第三状态下运行。

11.根据权利要求10所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述输出控制电路运行在第三状态时对所述磁场感应信号无响应或所述输出端口的电流小于所述负载电流的四分之一。

12.根据权利要求6所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述磁场检测电路包括：

磁感知元件，用于检测并输出与外部磁场相匹配的模拟电信号；

信号处理单元，用于对所述模拟电信号进行放大和去干扰处理；

模数转换单元，用于将经过放大和去干扰处理后的模拟电信号转换为所述磁场感应信号。

13.根据权利要求10所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述状态控制电路包括延时电路，用于当获取到所述控制信号后开始计时，当计时时长达到预定时长时，输出表示所述磁传感器集成电路符合所述预定条件的信号，当计时时长达未到预定时长时，输出表示所述磁传感器集成电路不符合所述预定条件的信号。

14.根据权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述电子线路还包括电源模块，所述电源模块包括用于将一外部电源转换为第一电压的整流器以及将所述第一电压调节为第二电压的电压调节电路，所述磁场感应信号由所述第二电压供电。

15.一种电机组件，其特征在于，包括电机和电机驱动电路，所述电机驱动电路具有如权利要求1至14任意一项所述的磁传感器集成电路。

16.根据权利要求15所述的电机组件，其特征在于，所述电机驱动电路还包括与所述电机串联于外部交流电源两端之间的双向导通开关；所述磁传感器集成电路的输出端口与所述双向导通开关的控制端连接。

17.根据权利要求15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.根据权利要求15所述的电机组件，其特征在于，所述电机组件还包括降压器，用于将所述电机的供电电源降压后提供给所述磁传感器集成电路。

19.根据权利要求18所述的电机组件，其特征在于，所述降压器两端的压降大于所述磁传感器集成电路中磁场检测电路的供电电压。

20.根据权利要求16所述的电机组件，其特征在于，所述磁传感器集成电路被配置为当所述交流电源为正半周期且所述电机的转子的磁场为第一极性、或者所述交流电源为负半周期且所述电机的转子的磁场为与所述第一极性相反的第二极性时，控制所述双向导通开关导通，当所述交流电源为负半周期且电机转子磁场为所述第一极性，或者所述交流电源为正半周期且所述电机转子磁场为第二极性时，控制所述双向导通开关断开。

21.根据权利要求20所述的电机组件，其特征在于，所述磁传感器集成电路被配置为在所述交流电源输出的信号位于正半周期且所述电机的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，并在所述交流电源输出的信号位于负半周期且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流向所述集成电路。

22.一种具有如权利要求15至21任意一项所述电机组件的应用设备。

23.如权利要求22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。