CN201628764U - 一种霍尔效应集成传感器 - Google Patents

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Abstract

一种霍尔效应集成传感器，其属于霍尔效应传感器技术领域。这种霍尔效应集成传感器采用恒流恒压电路、霍尔电压发生器、差分放大器、施密特触发器和输出驱动电路进行电气连接在一起，并都集成在一块芯片上。该微功耗霍尔电路具有微功耗、全磁极驱动、斩波稳定、极好的温度稳定性、极低的开关点漂移、对物理应力不灵敏等特性；此外，还具有优良的温度稳定性，极低的开关点漂移、低功耗以及不受封装产生的物理应力影响等优势，还可以明显地缩小所占用的线路版面积；这种霍尔传感器主要适用于电池驱动的手持设备，如掌上电脑、手机、无绳电话、数码相机等。

Description

一种霍尔效应集成传感器
技术领域
本实用新型涉及一种霍尔效应集成传感器，其属于霍尔效应传感器技术领域。
背景技术
霍尔效应传感器也称霍尔传感器，是一个换能器，将变化的磁场转化为输出电压的变化。霍尔传感器首先是用来测磁场的，此外还可以被用来测量产生和影响磁场的物理量。其最简单的形式是，传感器作为一个模拟换能器，直接返回一个电压。通过导体的电流会产生一个随电流变化的磁场，并且霍尔效应传感器可以在不干扰电流情况下而测量电流。通常，霍尔效应传感器和电路相连，从而允许设备以数字(开/关)模式操作，在这种情况下可以被称为开关。工业中常见的设备，如一些打印机使用他们来监测缺纸和敞盖的情况。当键盘被要求高可靠性时，也被应用于键盘中。可见，霍尔传感器应用十分广泛，但现有霍尔传感器的温度不稳定、开关点漂移大、功耗大、芯片面积尺寸大等，不利于微型手提设备的使用。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种霍尔效应集成传感器。该霍尔效应传感器应在电路设计上为霍尔元件所产生的霍尔电势得到补偿、消除，采用斩波器电路技术，使该霍尔传感器具有优良的温度稳定性，极低的开关点漂移、低功耗以及不受封装产生的物理应力影响等优势。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种霍尔效应集成传感器，它主要包括一个霍尔电压发生器，其特殊之处在于：它还包括一个恒流恒压电路、差分放大器、施密特触发器和输出驱动电路；在所述霍尔电压发生器前电气连接恒流恒压电路，后电气连接差分放大器；在所述施密特触发器前电气连接差分放大器，后电气连接输出驱动电路；所述恒流恒压电路、霍尔电压发生器、差分放大器、施密特触发器和输出驱动电路都集成在一块芯片上。
所述恒流恒压电路采用一个恒流电路和一个恒压电路电气连接在一起。
上述的技术方案是一组带有输出驱动器的三端霍尔传感器件，当电源电压为2.75V时，运动总功率低于15μw。足够的N极或S极磁场强度，可将输出开关激活，无磁场时，输出开关关闭，磁通密度(B)高于运动点(BOP)时，开关通导输出为低，磁通密度低于释放点(BRP)时，开关断开，输出为高。输出驱动器会在两极切换。
本实用新型的有益效果是：这种霍尔效应集成传感器采用恒流恒压电路、霍尔电压发生器、差分放大器、施密特触发器和输出驱动电路进行电气连接在一起，并都集成在一块芯片上。该微功耗霍尔电路具有微功耗、全磁极驱动、斩波稳定、极好的温度稳定性、极低的开关点漂移、对物理应力不灵敏等特性；此外，还具有优良的温度稳定性，极低的开关点漂移、低功耗以及不受封装产生的物理应力影响等优势，还可以明显地缩小所占用的线路版面积；这种霍尔传感器主要适用于电池驱动的手持设备，如掌上电脑、手机、无绳电话、数码相机等。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是一种霍尔效应集成传感器原理框图。
图2是一种霍尔效应集成传感器电路图。
图中：1、恒流恒压电路，1a、恒流电路，1b、恒压电路，2、霍尔电压发生器，3、差分放大器，4、施密特触发器，5、驱动电路；T1、T2、T3、…、T15、放大器，R1、R2、R3、…、R20、电阻。
具体实施方式
图1、2示出了一种霍尔效应集成传感器原理框图和电路图。从图中可见，这种霍尔效应集成传感器主要包括一个霍尔电压发生器2，在霍尔电压发生器2前电气连接恒流恒压电路1，后电气连接差分放大器3。恒流恒压电路1采用一个恒流电路1a和一个恒压电路1b电气连接在一起。在施密特触发器4前电气连接差分放大器3，后电气连接输出驱动电路5。上述的恒流恒压电路1、霍尔电压发生器2、差分放大器3、施密特触发器4和输出驱动电路5都集成在一块芯片上，其中还主要包括15个放大器T1、T2、T3、…、T15和20个电阻R1、R2、R3、…、R20。
上述的霍尔效应集成传感器是采用ICMOS工艺规则设计的，它是将主流的亚微米加工工艺和模拟集成电路所特需的加工工艺融合在一起，把现代化的数字逻辑线路与高压模拟器件集成在一块芯片上，因此既具有微细加工工艺器件所具有的较高性能，又具有较高的集成度和较低的功率消耗。
当霍尔效应集成传感器置于磁感应强度的南极，常称正磁，当输入磁感应强度增加到某一值时，霍尔集成传感器导通，输出处于低电平状态，当输入磁感应强度消失，霍尔集成传感器输出状态不变，仍维持低电平状态，这一使输出转变为低电平状态的磁感应强度阈值叫工作点或开启点以Bop表示，常称灵敏度。直至输入磁感应强度为北极，我们常称为负磁，到达某一值时，霍尔集成传感器由低电平翻转为高电平，即由导通状态翻转至截止状态，当输入磁感应强度消失，传感器一直处于截止(高电平)状态，这一阈值磁感应强度叫释放点或截止点，以Brp表示。
一般产品的正、负磁感应强度阈值即工作点与释放点不是很对称，因此将此类产品又叫做双极型霍尔集成传感器。而将正负磁感应强度阈值即工作点与释放点非常对称的产品称锁定型或锁存型，现在通称为锁定型霍尔集成传感器。
采用上述技术生产的霍尔效应集成传感器180、181，其核心技术是双极工艺与ICMOS工艺相融合，在180、181电路中的斩波器采用BICMOS工艺技术，而放大器则采用双极工艺技术，两者在电路设计上和制造工艺上有机融合，使产品具有下表所列的技术指标：
  特性   符号   条件   最小值   标准值   最大值   单位
  电源电压   Vcc   工作状态   2.5   3   5.5   V
  特性   符号   条件   最小值   标准值   最大值   单位
  输出电压   Vout   输出电流＝1毫安   0.1   0.3   V
  输出电荷泄露   IOFF   输出电压＝5.5伏磁通密度低于释放点   ＜0.1   10   μA
  源电流   Icc(en)   芯片启用   2.0   mA
  Icc(dis)   芯片禁用   8.0   μA
  Icc(avg)   A180平均供电电流   5   10   μA
  Icc(dvg)   平均供电电流   180   500   μA
  启动时间   Tawake   50   100   μS
  周期   Tpeniod   A180   50   100   mS
  A181   200   400   μS
  工作周期   D.C   A180   0.1   ％
霍尔效应集成传感器180、181与以前产品比较，具有如下优势：工作电流小(1-2MA)，以前产品工作电流大(5-10MA)；工作电压小(2.5-5.5V)，以前产品工作电压大(4.5-24V)；正负对称性强，偏差小于0.1GS，以前产品对称性差，偏差2-4GS；本产品具有极好的温度稳定性，极低的开关点漂移。

Claims (2)

1.一种霍尔效应集成传感器，它主要包括一个霍尔电压发生器(2)，其特征在于：它还包括一个恒流恒压电路(1)、差分放大器(3)、施密特触发器(4)和输出驱动电路(5)；在所述霍尔电压发生器(2)前电气连接恒流恒压电路(1)，后电气连接差分放大器(3)；在所述施密特触发器(4)前电气连接差分放大器(3)，后电气连接输出驱动电路(5)；所述恒流恒压电路(1)、霍尔电压发生器(2)、差分放大器(3)、施密特触发器(4)和输出驱动电路(5)都集成在一块芯片上。
2.据权利要求1所述的一种霍尔效应集成传感器，其特征在于：所述恒流恒压电路(1)采用一个恒流电路(1a)和一个恒压电路(1b)电气连接在一起。
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