CN206270478U - 电子装置及磁传感器集成电路 - Google Patents

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杨圣骞
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Abstract

本实用新型一种电子装置及其磁传感器集成电路，磁传感器集成电路包括壳体、封装于所述壳体内的半导体基片及自所述壳体伸出的第一至第三端子，所述半导体基片上有整流器及位置传感器，所述整流器包括分别连接第一端子及第二端子的两输入端和第一及第二输出端，所述整流器被配置为当所述第一端子及第二端子与外接电源正接或反接时，所述第一输出端输出的电压高于第二输出端输出的电压；所述位置传感器连接所述整流器的第一输出端及第二输出端以接收整流器输出的电压，所述位置传感器检测的磁场信号通过所述第三端子输出。所述磁传感器集成电路正反装于印刷电路板上时均可正常工作。

Description

电子装置及磁传感器集成电路
技术领域
本实用新型涉及位置传感器技术，尤其涉及能够正反安装于电子装置内的磁传感器集成电路。
背景技术
位置传感器如霍尔传感器是使用非常广泛的电子器件，在电动车、散热风扇、手机、电机中都有应用。所述位置传感器通常设有与外部电源的正极连接的电源端子及与外部电源负极连接的接地端子，如果在制造这些装置时，由于操作人员的疏忽，将位置传感器不小心装反，使位置传感器的电源端子接地、接地端子连接电源将烧坏位置传感器，甚至损坏整个装置。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供一种磁传感器集成电路，包括：壳体、封装于所述壳体内的半导体基片及自所述壳体伸出的第一至第三端子，所述半导体基片上设有：
整流器，包括分别连接第一端子及第二端子的两输入端和第一及第二输出端，所述整流器被配置为当所述第一端子及第二端子与外接电源正接或反接时，所述第一输出端输出的电压高于第二输出端输出的电压；及
用以检测磁场的位置传感器，所述位置传感器连接所述整流器的第一输出端及第二输出端以接收整流器输出的电压，所述位置传感器检测的磁场信号通过所述第三端子输出。
作为一种优选方案，所述位置传感器包括电源端、接地端及输出端，所述电源端连接所述整流器的第一输出端，所述接地端连接整流器的第二输出端，所述输出端连接所述第三端子。
作为一种优选方案，所述半导体基片上还有输出控制电路，所述输出控制电路包括第一至第三端，其中第一端连接所述整流器的第一输出端，第二端连接所述位置传感器的输出端，第三端连接第三端子，所述输出控制电路的第三端输出的信号基于位置传感器输出端输出的磁场信号确定。
作为一种优选方案，所述位置传感器输出端输出的磁场信号为逻辑高电平，所述输出控制电路的第三端输出逻辑高电平；所述位置传感器输出端输出的磁场信号为逻辑低电平，所述输出控制电路的第三端输出逻辑低电平。
作为一种优选方案，所述输出控制电路包括第一电阻、NPN三极管、以及串联于所述位置传感器的输出端与第三端子之间的第二电阻和二极管；所述二极管的阴极连接所述位置传感器的输出端；所述第一电阻一端连接所述整流器的第一输出端，另一端连接所述位置传感器的输出端；所述NPN三极管的基极连接所述位置传感器的输出端，发射极连接二极管的阳极，集电极连接所述整流器的第一输出端。
作为一种优选方案，所述磁传感器集成电路只有单个裸片、或者有多个裸片。
作为一种优选方案，所述第三端子位于第一及第二端子中间。
作为一种优选方案，所述第三端子与所述第一及第二端子的距离相等。
作为一种优选方案，所述位置传感器为霍尔传感器。
作为一种优选方案，所述整流器的第一输出端和第二输出端之间连有稳压电路。
本实用新型的实施例提供一种电子装置，包括：
直流电源；
整流器，所述整流器由所述直流电源供电，包括第一及第二输出端，所述整流器被配置为当与所述直流电源正接或反接时，所述第一输出端输出的电压高于第二输出端输出的电压；及
用以检测磁场的位置传感器，所述位置传感器连接所述整流器的第一输出端及第二输出端以接收整流器输出的电压，并输出磁场信号。
作为一种优选方案，所述整流器和位置传感器集成于一个集成电路中。
作为一种优选方案，所述集成电路包括第一至第三端子，所述整流器包括第一至第四二极管，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极及第一端子相连，所述第二二极管的阴极与所述第三二极管的阴极相连，所述第三二极管的阳极与所述第四二极管的阴极及所述第二端子相连，所述第四二极管的阳极与所述第一二极管的阳极相连；所述第二二极管的阴极作为所述整流器的第一输出端与所述位置传感器相连，所述第四二极管的阳极作为所述整流器的第二输出端与所述位置传感器相连，所述位置传感器检测的磁场信号通过所述第三端子输出。
作为一种优选方案，所述整流器包括连接直流电源的第一及第二输入端、第一及第二稳压二极管和第一及第二电阻，所述第一稳压二极管的阳极连接所述第二稳压二极管的阴极及第二输入端，第二稳压二极管的阳极通过第一电阻连接第一输入端，所述第一稳压二极管的阴极通过第二电阻连接所述直流电源的第一输入端，所述第一稳压二极管的阴极连接第一输出端，所述第二稳压二极管的阳极连接第二输出端。
作为一种优选方案，所述第一及第二稳压二极管和位置传感器集成在一个集成电路中，所述第一及第二电阻设在所述集成电路外；所述集成电路包括第一至第四端子，所述第一稳压二极管的阴极连接第一端子，所述第一稳压二极管的阳极连接第三端子，所述第二稳压二极管的阳极连接第二端子，所述位置传感器检测的磁场信号通过所述第四端子输出。
作为一种优选方案，还包括印刷电路板，所述印刷电路板上有电源焊盘、接地焊盘及信号焊盘；所述集成电路的第一端子与电源焊盘连接、第二端子与接地焊盘连接、第三端子与信号焊盘连接；或所述集成电路的第一端子与接地焊盘连接、第二端子与电源焊盘连接、第三端子与信号焊盘连接。
作为一种优选方案，所述信号焊盘位于电源焊盘及接地焊盘中间
作为一种优选方案，所述信号焊盘与所述电源焊盘及接地焊盘的距离相等。
本实用新型的实施例中，所述磁传感器集成电路中除集成位置传感器外还集成有整流器，所述整流器被配置为无论所述磁传感器集成电路与外接电源正接或反接，所述位置传感器均能正常工作。生产制造电子装置时，选用本实用新型实施例提供的磁传感器集成电路可提高生产效率。
附图说明
附图中：
图1示出本实用新型电子装置的示意图，所述电子装置包括印刷电路板及磁传感器集成电路，所述磁传感器集成电路正装于印刷电路板上；
图2示出图1中磁传感器集成电路的第一实施例的电路图；
图3示出磁传感器集成电路反装于印刷电路板上的立体图；
图4示出磁传感器集成电路反装于印刷电路板上的电路图；
图5示出磁传感器集成电路的第二实施例的电路图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
下面结合附图，通过对本实用新型的具体实施方式详细描述，将使本实用新型的技术方案及其他有益效果显而易见。可以理解，附图仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。附图中显示的尺寸仅仅是为便于清晰描述，而并不限定比例关系。
图1示意性地示出本实用新型电子装置10的一个较佳实施例，所述电子装置10可以用于电动车、散热风扇、手机或电机等装置，所述电子装置10包括一印刷电路板100及设置于印刷电路板100上的用于感测磁场的磁传感器集成电路200，当然电子装置10中还包括其他元器件，但不涉及本实用新型的设计要点，在此不做详细说明。
所述印刷电路板100上设有三个用以安装所述磁传感器集成电路200的插孔，分别为电源插孔101、接地插孔102及信号插孔103；所述磁传感器集成电路200包括壳体220、封装于所述壳体220内的半导体基片(图未示)及自所述壳体220伸出的第一至第三端子221、222及223。所述电源插孔101通过印刷电路板100上的布线连接外部直流电源的正极，所述接地插孔102通过印刷电路板100上的布线连接外部直流电源的负极(如接地)，所述信号插孔103通过印刷电路板100上的布线连接所述电子装置10中需接收磁场信号的元器件，如微处理器或可控双向交流开关等。较佳的但不限于此，所述电源插孔101、接地插孔102及信号插孔103于所述印刷电路板100上呈直线排布，所述信号插孔103位于电源插孔101及接地插孔102中间，与所述电源插孔101及接地插孔102的距离相等。所述磁传感器集成电路200的第一至第三端子221-223在所述壳体220的下表面呈直线排布，所述第三端子223位于第一端子221及第二端子222中间，与所述第一端子221及第二端子222的距离相等。本实施例中，印刷电路板100的电源插孔101、接地插孔102及信号插孔103可分别设在电源焊盘、接地焊盘及信号焊盘上。
可以理解，在另外的实施例中，磁传感器集成电路200也可是表面贴装型封装，相应的，印刷电路板100上的电源焊盘、接地焊盘及信号焊盘不设插孔。
请参考图2，所述半导体基片上设有整流器、位置传感器210及输出控制电路230。
本实施方式中，所述整流器为全桥整流器，所述整流器包括四个二极管D2-D5。所述二极管D2的阴极与所述二极管D3的阳极相连，所述二极管D3的阴极与所述二极管D4的阴极相连，所述二极管D4的阳极与所述二极管D5的阴极相连，所述二极管D5的阳极与所述二极管D2的阳极相连。所述二极管D2的阴极作为所述整流器的第一输入端I1与第一端子221相连。所述二极管D4的阳极作为所述整流器的第二输入端I2与所述第二端子222相连。所述二极管D3的阴极作为整流器的第一输出端O1与所述位置传感器210相连，所述第一输出端O1输出较高的直流工作电压。所述二极管D5的阳极作为所述整流器的第二输出端O2与位置传感器210相连，所述第二输出端O2输出低于所述第一输出端电压的较低电压。所述整流器的第一输出端O1及第二输出端O2之间连接一稳压电路如稳压二极管Z1，所述稳压二极管Z1的阳极连接所述第二输出端O2，所述稳压二极管Z1的阴极连接所述第一输出端O1。其他实施方式中，还可采用三端稳压器等电子元件进行稳压。
所述位置传感器210较佳的为霍尔传感器，霍尔器传感器是一种磁传感器，可以检测磁场及其变化，霍尔传感器包括霍尔单元211及MOS管212，所述霍尔单元211包括稳压电路、霍尔薄片、运算放大器等(图未示)，所述霍尔传感器包括电源端VCC、接地端GND及输出端H1，所述MOS管212的栅极连接所述霍尔单元211，所述MOS管212的源极连接所述接地端GND，所述MOS管212的漏极连接所述输出端H1。所述位置传感器210的电源端VCC连接所述整流器的第一输出端O1，所述接地端GND连接所述整流器的第二输出端O2，整流器提供的电压可经霍尔单元211内的降压和稳压电路处理后提供给霍尔薄片，或者也可直接提供给霍尔薄片。霍尔薄片感测外加磁场的极性或变化，本实施方式中外加磁场为北极(North)，霍尔单元211输出逻辑高电平，所述MOS管212截止，所述位置传感器210的输出端H1无输出，如果检测到南极(South)，霍尔单元211输出逻辑低电平，所述MOS管212导通，所述位置传感器的输出端H1输出逻辑低电平的磁场信号。本实施例中MOS管212为正通道金属氧化物半导体场效应晶体管(P型MOSFET)。可以理解的是，在其他实施例中，MOS管212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。
其他实施方式中，所述位置传感器210检测的磁场为北极，输出端H1输出逻辑低电平的磁场信号，检测到南极(South)，输出端H1输出逻辑高电平的磁场信号。
所述输出控制电路230连接于所述位置传感器210的输出端H1及第三端子223之间，所述输出控制电路230输出的信号基于位置传感器210输出端H1输出的磁场信号确定。本实施方式中，当所述位置传感器210的输出端H1无输出时，所述输出控制电路230输出逻辑高电平；当所述位置传感器210的输出端H1输出逻辑低电平的磁场信号，所述输出控制电路230输出逻辑低电平。
本实施方式中，所述输出控制电路230包括第一至第三端，其中第一端连接所述整流器的第一输出端O1，第二端连接所述位置传感器210的输出端H1，第三端连接所述第三端子223。所述输出控制电路230包括电阻R2、NPN三极管Q1、以及串联于位置传感器210的输出端H1与第三端子223之间的二极管D1和电阻R1。所述二极管D1的阴极作为所述输出控制电路230的第二端连接所述位置传感器210的输出端H1。所述电阻R2一端连接所述整流器的第一输出端O1，另一端连接所述位置传感器210的输出端H1。所述NPN三极管Q1的基极连接所述位置传感器210的输出端H1，发射极连接所述二极管D1的阳极，集电极作为第一端连接所述整流器的第一输出端O1，所述电阻R1不与所述二极管D1相连的一端作为所述第三端连接第三端子223。
现结合附图，详述所述磁传感器集成电路200无论正装或反装于印刷电路板100上均可正常工作的原理。
请参考图1及图2，所述磁传感器集成电路200正装于印刷电路板100上，所述第一端子221插入电源插孔101、第二端子222插入接地插孔102、第三端子223插入信号插孔103，所述磁传感器集成电路200与外部直流电源的连接关系如图2所示，即第一端子221接电源正极，第二端子222接电源负极。此时，所述整流器中二极管D3及D5导通，二极管D2、D4截止，所述整流器的第一输出端O1输出较高电压至所述位置传感器210的电源端VCC，所述位置传感器210的接地端GND通过导通的二极管D5接电源负极形成电流回路，所述位置传感器210正常工作。当外加磁场为北极，霍尔单元211输出逻辑高电平，所述MOS管212截止，所述位置传感器210的输出端H1无输出，所述NPN三极管Q1导通，所述磁传感器集成电路200的第三端子223输出逻辑高电平信号。当外加磁场为南极，霍尔单元211输出逻辑低电平，所述MOS管212导通，所述位置传感器210的输出端H1输出逻辑低电平信号，所述第三端子223上的电压等于二极管D5的压降(如0.7V)与所述导通的MOS管212漏极及源极之间压降(较佳的被配置为低于0.5V)之和，由此第三端子223上的电压在1.2V以下。在数字电路中，1.2V通常被认为是逻辑低电平，即所述第三端子223输出逻辑低电平信号。综上，所述磁传感器集成电路200正装于印刷电路板100上时，所述位置传感器210被正常供电，其电源端VCC接收较高电压，其接地端GND接收较低电压，经所述输出控制电路230输出的信号的电平与所述位置传感器210感测的磁场信号电平基本一致，所述磁传感器集成电路200正常工作。本实施例中，所述磁传感器集成电路200安装于电子装置10上后，所述第三端子223上无需再连接上拉电阻，因为在磁传感器集成电路200内部所述输出控制电路230中的NPN三极管Q1及电阻R2已经将第三端子223连接至所述整流器的较高电压输出端，可保证霍尔单元211输出逻辑高电平信号时在第三端子223上也相应输出逻辑高电平信号。
请参考图3及图4，所述磁传感器集成电路200反装于印刷电路板100上，所述第一端子221插入接地插孔102、第二端子222插入电源插孔101、第三端子223插入信号插孔103，所述磁传感器集成电路200与外部直流电源的连接关系如图4所示，即第一端子221接电源负极，第二端子222接电源正极，所述二极管D2、D4导通，所述二极管D3、D5截止，所述整流器的第一输出端O1仍然输出较高电压至所述位置传感器210的电源端VCC，所述位置传感器210的接地端GND通过导通的二极管D2接电源负极形成电流回路，所述位置传感器210正常工作。所述位置传感器210检测磁场的情形与磁传感器集成电路200正装于印刷电路板100上的情形相同，不再赘述。
请参考图5，示出磁传感器集成电路200的第二实施例的电路图，本实施方式中，所述磁传感器集成电路200的结构与第一实施例中的结构基本相同，不同之处在于，第二实施例中，所述磁传感器集成电路200中没有设置输出控制电路230，所述位置传感器的输出端H1直接连接至所述磁传感器集成电路200的第三端子223。本实施例中，所述第三端子223上连接有上拉电阻。该上拉电阻可设于磁传感器集成电路200的内部，也可设于磁传感器集成电路200的外部。
可以理解，所述整流器还可以为其他的形式，如图2所示整流器中的四个二极管均替换为稳压二极管，或者图2所示整流器中的二极管D2和D3替换为第一电阻及第二电阻、二极管D4和D5替换为第一及第二稳压二极管，均能保证所述磁传感器集成电路200正反装于印刷电路板上时，所述位置传感器能够正常工作。其他实施方式中，所述第一及第二稳压二极管和位置传感器集成在一个集成电路中，第一电阻及第二电阻设在所述集成电路外；所述集成电路包括第一至第四端子，第一稳压二极管的阴极连接第一端子，第二稳压二极管的阳极连接第二端子，第一稳压二极管的阴极连接第三端子，所述位置传感器检测的磁场信号通过所述第四端子输出。
可以理解，所述磁传感器集成电路可以只有单个裸片、或者可以有多个裸片，整流器、输出控制电路及位置传感器可以设于一个裸片上，或分设于不同的裸片上。
本实用新型的实施例中，所述磁传感器集成电路200中除集成位置传感器210外还至少集成有整流器，所述整流器被配置为无论所述磁传感器集成电路200与外接电源正接或反接，所述位置传感器210的电源端VCC总是接收所述整流器输出的较高电压、所述位置传感器210的接地端GND总是接收所述整流器输出的较低电压，这样，即使在制造电子装置时，由于操作人员的疏忽，将磁传感器集成电路200不小心装反，所述位置传感器210都会正常工作。使用本实用新型实施例提供的磁传感器集成电路，在印刷电路板上安装所述磁传感器集成电路时，无需注意正装及反装磁传感器集成电路的问题，提高了生产效率。
可以理解，本实用新型中的连接既包括直接连接也包括间接连接，只要不改变电路工作原理。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种磁传感器集成电路，包括：壳体、封装于所述壳体内的半导体基片及自所述壳体伸出的第一至第三端子，所述半导体基片上设有：
整流器，包括分别连接第一端子及第二端子的两输入端和第一及第二输出端，所述整流器被配置为当所述第一端子及第二端子与外接电源正接或反接时，所述第一输出端输出的电压高于第二输出端输出的电压；及
用以检测磁场的位置传感器，所述位置传感器连接所述整流器的第一输出端及第二输出端以接收整流器输出的电压，所述位置传感器检测的磁场信号通过所述第三端子输出。
2.如权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述位置传感器包括电源端、接地端及输出端，所述电源端连接所述整流器的第一输出端，所述接地端连接整流器的第二输出端，所述输出端连接所述第三端子。
3.如权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述半导体基片上还有输出控制电路，所述输出控制电路包括第一至第三端，其中第一端连接所述整流器的第一输出端，第二端连接所述位置传感器的输出端，第三端连接第三端子，所述输出控制电路的第三端输出的信号基于位置传感器输出端输出的磁场信号确定。
4.如权利要求3所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述位置传感器输出端输出的磁场信号为逻辑高电平，所述输出控制电路的第三端输出逻辑高电平；所述位置传感器输出端输出的磁场信号为逻辑低电平，所述输出控制电路的第三端输出逻辑低电平。
5.如权利要求3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电阻、NPN三极管、以及串联于所述位置传感器的输出端与第三端子之间的第二电阻和二极管；所述二极管的阴极连接所述位置传感器的输出端；所述第一电阻一端连接所述整流器的第一输出端，另一端连接所述位置传感器的输出端；所述NPN三极管的基极连接所述位置传感器的输出端，发射极连接二极管的阳极，集电极连接所述整流器的第一输出端。
6.如权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述磁传感器集成电路只有单个裸片、或者有多个裸片。
7.如权利要求1-6中任一项所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述第三端子位于第一及第二端子中间。
8.如权利要求7所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述第三端子与所述第一及第二端子的距离相等。
9.如权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述位置传感器为霍尔传感器。
10.如权利要求1所述的磁传感器集成电路，其特征在于，所述整流器的第一输出端和第二输出端之间连有稳压电路。
11.一种电子装置，包括：
直流电源；
整流器，所述整流器由所述直流电源供电，包括第一及第二输出端，所述整流器被配置为当与所述直流电源正接或反接时，所述第一输出端输出的电压高于第二输出端输出的电压；及
用以检测磁场的位置传感器，所述位置传感器连接所述整流器的第一输出端及第二输出端以接收整流器输出的电压，并输出磁场信号。
12.如权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述整流器和位置传感器集成于一个集成电路中。
13.如权利要求12所述的电子装置，其特征在于，所述集成电路包括第一至第三端子，所述整流器包括第一至第四二极管，所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阳极及第一端子相连，所述第二二极管的阴极与所述第三二极管的阴极相连，所述第三二极管的阳极与所述第四二极管的阴极及所述第二端子相连，所述第四二极管的阳极与所述第一二极管的阳极相连；所述第二二极管的阴极作为所述整流器的第一输出端与所述位置传感器相连，所述第四二极管的阳极作为所述整流器的第二输出端与所述位置传感器相连，所述位置传感器检测的磁场信号通过所述第三端子输出。
14.如权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述整流器包括连接直流电源的第一及第二输入端、第一及第二稳压二极管和第一及第二电阻，所述第一稳压二极管的阳极连接所述第二稳压二极管的阴极及第二输入端，第二稳压二极管的阳极通过第一电阻连接第一输入端，所述第一稳压二极管的阴极通过第二电阻连接所述直流电源的第一输入端，所述第一稳压二极管的阴极连接第一输出端，所述第二稳压二极管的阳极连接第二输出端。
15.如权利要求14所述的电子装置，其特征在于，所述第一及第二稳压二极管和位置传感器集成在一个集成电路中，所述第一及第二电阻设在所述集成电路外；所述集成电路包括第一至第四端子，所述第一稳压二极管的阴极连接第一端子，所述第一稳压二极管的阳极连接第三端子，所述第二稳压二极管的阳极连接第二端子，所述位置传感器检测的磁场信号通过所述第四端子输出。
16.如权利要求13所述的电子装置，其特征在于，还包括印刷电路板，所述印刷电路板上有电源焊盘、接地焊盘及信号焊盘；所述集成电路的第一端子与电源焊盘连接、第二端子与接地焊盘连接、第三端子与信号焊盘连接；或所述集成电路的第一端子与接地焊盘连接、第二端子与电源焊盘连接、第三端子与信号焊盘连接。
17.如权利要求16所述的电子装置，其特征在于，所述信号焊盘位于电源焊盘及接地焊盘中间。
18.如权利要求17所述的电子装置，其特征在于，所述信号焊盘与所述电源焊盘及接地焊盘的距离相等。
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