TWM540311U - 磁感測器積體電路、電機組件及應用設備 - Google Patents

Description

磁感測器積體電路、電機組件及應用設備

本新型涉積體電路技術領域，具體涉及磁感測器積體電路。

磁感測器廣泛用於現代工業和電子產品中以感應磁場強度來測量電流、位置、方向等物理參數。電機行業中是磁感測器的一重要應用領域，在電動機中，可以用磁感測器作轉子磁極位置傳感。

現有技術中，磁感測器通常只能輸出磁場檢測結果，具體工作時還需要額外設置週邊電路，對該磁場檢測結果進行處理，因此整體電路成本較高，可靠性較差。

本新型實施例一方面提供一種磁感測器積體電路，包括：殼體、設於殼體內的半導體基片、自該殼體伸出的輸入埠和輸出埠以及設於半導體基片上的電子線路，該電子線路包括：

磁場檢測電路，用於檢測並輸出與外部磁場相匹配的磁場感應訊號；

連接於該磁場檢測電路與該輸出埠之間的輸出控制電路；

與該輸出控制電路相連的狀態控制電路，該狀態控制電路用於控制該輸出控制電路，當該磁感測器積體電路符合預定條件時使該輸出控制電路回應至少該磁場感應訊號，在自該輸出埠向外部流出負載電流的第一狀態和自外部向該輸出埠流入負載電流的第二狀態至少其中一狀態下運行，當不符合該預定條件時使該輸出控制電路在阻止該第一狀態和第二狀態的第三狀態下運行。

優選的，上述磁感測器積體電路中，該輸出控制電路被配置為：當該磁感測器積體電路符合該預定條件時，至少依據該磁場感應訊號，使得該磁感測器積體電路在該第一狀態和第二狀態之間切換。

優選的，上述磁感測器積體電路中，該輸出控制電路運行在第三狀態時對該磁場感應訊號無回應或該輸出埠的電流小於該負載電流的四分之一。

優選的，上述磁感測器積體電路中，該磁場檢測電路包括：

磁感知元件，用於檢測並輸出與外部磁場相匹配的類比電訊號；

訊號處理單元，用於對該類比電訊號進行放大和去干擾處理；

類比數位轉換單元，用於將經過放大和去干擾處理後的類比電訊號轉換為該磁場感應訊號，該磁場感應訊號為開關型數位訊號。

優選的，上述磁感測器積體電路中，該輸出控制電路包括第一開關和第二開關，該第一開關與該輸出埠連接在第一電流通路中，該第二開關與該輸出埠連接在與該第一電流通路方向相反的第二電流通路中，該第一開關和第二開關在該磁場感應訊號的控制下選擇性地導通。

優選的，上述磁感測器積體電路中，該第一開關為二極體，該第二開關為二極體或三極管。

優選的，上述磁感測器積體電路中，該輸出控制電路具有自該輸出埠向外流出電流的第一電流通路、自該輸出埠向內流入電流的第二電流通路、以及連接在該第一電流通路和第二電流通路其中一通路中的開關，該開關由該磁場檢測電路輸出的磁場檢測資訊控制，使得第一電流通路和第二電流通路選擇性導通。

優選的，該第一電流通路和第二電流通路其中另一通路中不設開關。

優選的，上述磁感測器積體電路中，該輸入埠被配置為連接外部交流電源，該磁感測器積體電路還包括與該輸入埠相連的整流器，用於將該交流電源轉換成直流電，該磁場檢測電路的電源來自該整流電路的輸出電壓。

優選的，上述磁感測器積體電路中，該輸出控制電路被配置為：當該磁感測器積體電路符合該預定條件時，依據該交流電源的極性和該磁場感應訊號，控制該磁感測器積體電路在該第一狀態和第二狀態間切換運行。

優選的，上述磁感測器積體電路中，該輸出控制電路被配置為：

當該磁場感應訊號表徵該外部磁場為第一磁極性且該交流電源的極性為第一電極性時，控制電流自該輸出埠向外部流出；

當該磁場感應訊號表徵該磁場極性為與該第一磁極性相反的第二磁極性，且該交流電源的極性為與第一電極性相反的第二電極性時，控制電流自外部流入該輸出埠。

優選的，上述磁感測器積體電路中，該狀態控制電路包括延時電路，用於當獲取到預定觸發訊號後開始計時，當計時時長達到預定時長時，表明該磁感測器積體電路符合預定條件，當計時時長達未到預定時長時，表明該磁感測器積體電路不符合預定條件。

優選的，上述磁感測器積體電路中，該狀態控制電路還包括電壓檢測電路，用於當檢測到磁感測器積體電路中的特定電壓達到預設閾值時，向該延時電路輸出該預定觸發訊號。

優選的，上述磁感測器積體電路中，該狀態控制電路還包括邏輯電路，用於當該延時電路的計時時長達到預定時長後，使該輸出控制電路回應該磁場感應訊號，進而使輸出埠有負載電流流過。

本新型實施例另一方面提供一種電機組件，包括電機及電機驅動電路，該電機驅動電路具有上述的磁感測器積體電路。

較佳的，該電機驅動電路還包括與該電機串聯於外部交流電源兩端之間的雙向導通開關；該磁感測器積體電路的輸出埠與該雙向導通開關的控制端連接。

優選的，上述電機組件中，該電機包括定子及永磁轉子，該定子包括定子鐵心及纏繞於該定子鐵芯上的單相繞組。

本新型實施例再一方面提供具有上述電機組件的應用設備。

較佳的，該應用設備為泵、風扇、家用電器或車輛。

基於上述技術方案，本新型實施例提供的上述方案，通過預先設定一預設條件，在該積體電路滿足該預設條件之前，阻止輸出控制電路在使輸出埠流過負載電流的狀態下運行，以避免積體電路輸出錯誤訊號。

圖1係本申請實施例公開的一種磁感測器積體電路的結構示意圖；

圖2係本申請另一實施例公開的一種磁感測器積體電路的結構示意圖；

圖3係本申請另一實施例公開的一種磁感測器積體電路的結構示意圖；

圖4係本申請實施例公開的一種輸出控制電路的結構示意圖；

圖5係本申請另一實施例公開的一種輸出控制電路的結構示意圖；

圖6係本申請另一實施例公開的一種磁感測器積體電路的結構示意圖；

圖7示出本申請一實施例中整流器的一種較佳的實現電路；

圖8係本申請另一實施例公開的一種磁感測器積體電路的結構示意圖；

圖9係本申請另一實施例公開的一種磁感測器積體電路的結構示意圖；

圖10係本申請另一實施例公開的一種磁感測器積體電路的結構示意圖；

圖11係本申請實施例公開的一種磁感測器積體電路的訊號處理方法的流程示意圖；

圖12係本申請實施例公開的一種電機組件的結構示意圖；

圖13係本申請實施例公開的一種電機的結構示意圖；

圖14示出本申請一實施例中交流電源和整流器的輸出電壓的波形。

下面將結合本新型實施例中的附圖，對本新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本新型保護的範圍。

參見圖1，依據本新型一實施例的積體電路包括：殼體100、設於殼體內的半導體基片（圖中未示出）、自該殼體伸出的一對輸入埠（A1和A2）和輸出埠B以及設於半導體基片上的電子線路，該電子線路包括控制訊號產生電路110和與該輸出埠B連接的輸出控制電路120。該輸入埠可連接一外部電源。本新型中，輸入埠連接外部電源既包括輸入埠與外部電源兩端直接連接的情形，也包括輸入埠與外部負載串接於外部電源兩端的情形。

控制訊號產生電路110用於檢測輸入到積體電路的預定被檢測訊號，並回應該檢測訊號，產生相應的控制訊號。該被檢測訊號可以是通過物理連接輸入到積體電路的電訊號，還可以是與積體電路磁耦合的磁訊號或其他類型的被檢測訊號。

該輸出控制電路120被配置為當該積體電路符合預定條件時回應於該控制訊號，在使該輸出埠B流過負載電流的狀態下運行，當不符合該預定條件時在阻止該輸出埠B流過負載電流的另一狀態下運行。本新型一較佳實施例中，輸入埠可連接一外部交流電源，在一較佳應用中，該另一狀態的出現頻率與該交流電源的頻率成正比。

當使用本申請上述實施例公開的積體電路時，預先設定一預設條件，在該積體電路滿足該預設條件之前，阻止輸出控制電路120在使輸出埠B流過負載電流的狀態下運行，以避免積體電路輸出錯誤訊號。

其中，上述實施例中“在使該輸出埠B流過負載電流的狀態下運行”可以是自該輸出埠B向外部流出負載電流的第一狀態，也可以是自外部向該輸出埠B流入負載電流的第二狀態，還可以是上述第一狀態和第二狀態交替運行。由此，在本新型另一實施例中，該輸出控制電路120更進一步的可被配置為：當該積體電路符合預定條件時回應於一控制訊號，在自該輸出埠B向外部流出負載電流的第一狀態和自外部向該輸出埠B流入負載電流的第二狀態至少其中一狀態下運行，當不符合該預定條件時在阻止該第一狀態和第二狀態的第三狀態下運行。在一較佳的實例中，該第三狀態的出現頻率與該交流電源的頻率成正比。

在本申請上述實施例公開的技術方案中，可以通過控制訊號實現該輸出控制電路120在第一狀態和第二狀態的運行，下面以被檢測訊號為外部磁場訊號為例，對本新型提供的一種磁感測器積體電路的實施例進行詳細描述，此時，參見圖2，該磁感測器積體電路中，控制訊號產生電路可以是磁場檢測電路130，用於檢測並輸出與外部磁場相匹配的磁場感應訊號，該控制訊號為該磁場感應訊號。

較佳的，在本申請上述實施例公開的技術方案中，還可以包括一用於判斷該磁感測器積體電路是否滿足該預設條件的狀態控制電路140，通過該狀態控制電路140控制該輸出控制電路120的工作狀態，此時，參見圖2，該電子線路包括：

磁場檢測電路130，用於即時檢測該磁感測器積體電路所位於的外部磁場的磁場，並輸出與該外部磁場相匹配的磁場感應訊號，通過對該磁場感應訊號進行判定，可確定該外部磁場的磁場極性和/或磁場強弱等資訊；

連接於該磁場檢測電路130與該輸出埠B之間的輸出控制電路120；

與該輸出控制電路120相連的狀態控制電路140，該狀態控制電路140用於依據預設的控制規則控制該輸出控制電路120的工作狀態。具體的，該狀態控制電路140用於當該磁感測器積體電路符合預定條件時，控制該輸出控制電路120回應至少該磁場感應訊號（當然還可以包括同時回應該磁場感應訊號以及其他訊號），在自該輸出埠B向外部流出負載電流的第一狀態和自外部向該輸出埠B流入負載電流的第二狀態至少其中一狀態下運行，當該磁感測器積體電路不符合該預定條件時，控制該輸出控制電路120在阻止該第一狀態和第二狀態的第三狀態下運行。

可以理解的是，在電路設計時，該輸出控制電路120的具體配置可以依據該磁感測器積體電路對應的設備需求而設定。例如，該輸出控制電路120可以只具有一種工作狀態和一種高阻狀態，該一種工作狀態指的是該第一狀態或該第二狀態，該高阻狀態指的是該第三狀態。當該輸出控制電路120只配置有一種工作狀態時，其可被配置為當該磁感測器積體電路符合該預定條件時，在至少與該磁場感應訊號相匹配的工作狀態下運行，其中與該磁場感應訊號相匹配的工作狀態指的是該輸出控制電路120當前配置的第一狀態或第二狀態，其中該第一狀態和第二狀態可以只匹配一種外部磁場的極性，例如，該第一狀態只與外部磁場為第一極性時的磁場感應訊號相匹配，該第二狀態只與外部磁場為與第一極性相反的第二極性時的磁場感應訊號相匹配，此時，磁感測器積體電路可以只在外部磁場為第一極性（或第二極性）時使該輸出埠B流過負載電流,在磁感測器積體電路不符合該預定條件或外部磁場為第二極性（或第一極性）時阻止輸出埠B流過負載電流；當然，該輸出控制電路120也可以配置有第一狀態、第二狀態和第三狀態，此時，該輸出控制電路120可以被配置為：當該磁感測器積體電路符合該預定條件時，至少依據該磁場感應訊號（該磁場感應訊號可以視為一種控制訊號），使得該磁感測器積體電路在該第一狀態和第二狀態之間切換，即，該外部磁場的一種極性對應一種磁場感應訊號，該第一狀態和第二狀態分別對應一種磁場感應訊號，由於可使得該輸出控制電路120的工作狀態隨該外部磁場的極性變化而變化,實現通過該外部磁場的磁場極性控制該輸出控制電路120在該第一狀態和第二狀態之間切換。

值得說明的是，本新型實施例中，磁感測器積體電路在第一狀態和第二狀態間切換運行，並不限於其中一狀態結束後立即切換為另一狀態的情形，還包括其中一狀態結束後間隔一定時間再切換為另一狀態的情形。在一較佳的應用實例中，兩狀態切換的間隔時間內磁感測器積體電路的輸出埠無輸出。

其中，本申請上述實施例公開的磁感測器積體電路中，該輸出控制電路120的第三狀態的狀態類型可以根據使用者需求自行配置，只要能夠阻止該輸出控制電路120進入第一狀態和第二狀態即可，例如，當該輸出控制電路120運行在第三狀態時對該磁場感應訊號無回應（可以理解為獲取不到該磁場感應訊號）或使該輸出埠B的電流遠小於該負載電流（例如小於該負載電流的四分之一，此時該電流相對於該負載電流基本上可以忽略不計），而不足以驅動外部負載。

在本申請上述實施例公開的技術方案中，該磁場檢測電路130可以根據使用者需求自行設定，參見圖3，在本申請上述實施例公開的技術方案中，該磁場檢測電路130可以包括：

磁感知元件131，用於檢測並輸出與外部磁場相匹配的類比電訊號，本新型實施例中，該磁感知元件131可以為霍爾板；

訊號處理單元132，用於對該類比電訊號進行放大和去干擾處理，可使得檢測到的訊號的精準更高；

類比數位轉換單元133，用於將經過放大和去干擾處理後的類比電訊號轉換為該磁場感應訊號，對於僅需要識別外部磁場的磁場極性的應用而言，該磁場感應訊號可以為開關型數位訊號。

在本申請上述實施例公開的磁感測器積體電路中，該輸出控制電路120的具體電路結構可以根據配置需求靈活設計，只要能夠保證該輸出控制電路120能夠實現上述配置功能即可。在輸出控制電路120的一種實現方案中，參見圖4，該輸出控制電路120可以包括第一開關K1和第二開關K2。該第一開關K1與該輸出埠B連接在第一電流通路中，該第二開關K2與該輸出埠B連接在與該第一電流通路方向相反的第二電流通路，該第一開關K1和第二開關K2在磁場感應訊號的控制下選擇性地導通。第一電流通路和第二電流通路具有聯接點。第三開關K3連接於聯接點和輸出埠B之間，磁感測器積體電路滿足該預定條件時第三開關K3導通，磁感測器積體電路不滿足該預定條件時第三開關K3斷開。具體的，該第一開關K1和第二開關K2的類型可以根據使用者需求自行選取，只要能夠保證該第一開關K1和第二開關K2能夠在磁場感應訊號的控制下選擇性地導通，相應控制該第一電流通路或第二電流通路導通即可。例如，如圖4所示，該第一開關K1和第二開關K2為一對互補的半導體開關。該第一開關K1可以為高電平導通的開關，該第二開關K2可以為低電平導通的開關，兩開關的控制端均連接磁場感應訊號，第一開關K1的電流輸入端接較高電壓（例如直流電源），電流輸出端與第二開關K2的電流輸入端連接，第二開關K2的電流輸出端接較低電壓（例如地），第一開關K1的電流輸出端和第二開關K2的電流輸入端的連接點與輸出埠B之間設第三開關K3。第三開關K3導通時，若磁場感應訊號輸出高電平，第一開關K1導通，第二開關K2斷開，負載電流自較高電壓經第一開關K1、第三開關K3和輸出埠B向外流出，若磁場感應訊號輸出低電平，第二開關K2導通，第一開關K1斷開，負載電流自外部流入輸出埠B並依次流經第三開關K3和第二開關K2。

在本新型的另一實施例中，該輸出控制電路120具有自該輸出埠向外流出電流的第一電流通路、自該輸出埠向內流入電流的第二電流通路、以及連接在該第一電流通路和第二電流通路其中一通路中的開關，該開關由該磁場檢測電路輸出的磁場檢測資訊控制，使得第一電流通路和第二電流通路選擇性導通。較佳的，該第一電流通路和第二電流通路其中另一通路中不設開關。

圖5示例性地示出輸出控制電路120的另一種實現方案，包括：一單向導通開關D，該一單向導通開關與該輸出埠B連接在第一電流通路,該單向導通開關D的電流輸入端可連接該磁場檢測電路130的輸出端，該磁場檢測電路130的輸出端還可經一電阻R與該輸出埠B連接在與該第一電流通路方向相反的第二電流通路中。第一電流通路和第二電流通路具有聯接點。第三開關K3連接於聯接點和輸出埠B之間，磁感測器積體電路滿足該預定條件時第三開關K3導通，磁感測器積體電路不滿足該預定條件時第三開關K3斷開。該單向導通開關D在該磁場感應訊號為高電平時導通，負載電流經單向導通開關D、第三開關K3和輸出埠B向外流出，該磁場感應訊號為低電平時單向導通開關D斷開，負載電流自外部流入輸出埠B並依次流經第三開關K3和電阻R。作為一種替代，該第二電流通路中的電阻R也可以替換為與單向導通開關D反向並聯的另一單向導通開關。這樣，自輸出埠流出的負載電流和流入的負載電流較為平衡。

可以理解，第三開關K3也可連接於磁場檢測電路130的輸出端與第一/第二電流通路之間，磁感測器積體電路不滿足該預定條件時第三開關K3斷開，此時輸出控制電路120對於磁場感應訊號無回應。

在本申請上述實施例公開的技術方案中，該磁感測器積體電路的供電電源可以為交流電源，參見圖6，此時：該輸入埠被配置為連接外部交流電源；該磁感測器積體電路還包括與該輸入埠相連的整流器150，可以將交流電轉換成直流電，此時，該磁場檢測電路130、狀態控制電路140及輸出控制電路120的電源可直接或間接來自該整流電路的輸出電壓。

圖7示出整流器150的一種較佳的實現電路，整流器150包括全波整流橋以及與該全波整流橋連接的穩壓單元，其中，該全波整流橋用於將該交流電源輸出的交流訊號轉換成直流訊號，該穩壓單元用於將該全波整流橋輸出的直流訊號穩定在預設值範圍內。穩壓單元包括連接於全波整流橋的兩輸出端之間的穩壓二極體。該全波整流橋包括：串聯的第一二極體D1和第二二極體D2以及串聯的第三二極體D3和第四二極體D4；該第一二極體D1和該第二二極體D2的公共端與該第一輸入埠VAC+電連接；該第三二極體D3和該第四二極體D4的公共端與該第二輸入埠VAC-電連接。

其中，該第一二極體D1的輸入端與該第三二極體D3的輸入端電連接形成整流橋的接地輸出端，該第二二極體D2的輸出端與該第四二極體D4的輸出端電連接形成整流橋的電壓輸出端VDD，穩壓二極體DZ連接於該第二二極體D2和第四二極體D4的公共端與該第一二極體D1和該第三二極體D3的公共端之間。在一較佳實現例中，該輸出控制電路120的電源端子可與全波整流橋的電壓輸出端直接電連接。

在本實施例的磁感測器積體電路採用交流電源供電時，該輸出控制電路120除了回應該磁場感應訊號之外，還可以回應該交流電源的電極性，即，當該磁感測器積體電路符合預定條件時使該輸出控制電路120回應至少該磁場感應訊號和交流電源（可以視為一種控制訊號），在自該輸出埠B向外部流出負載電流的第一狀態和自外部向該輸出埠B流入負載電流的第二狀態至少其中一狀態下運行。較佳的，該輸出控制電路120可以被配置為當該磁感測器積體電路符合該預定條件時，回應該交流電源的電極性和該磁場感應訊號所表徵的磁場極性，控制該磁感測器積體電路在該第一狀態和第二狀態間切換運行。

作為一種具體實例，該輸出控制電路120可以被配置為當該磁感測器積體電路滿足預設條件時，若該磁場感應訊號表徵該外部磁場為第一磁極性且該交流電源的極性為第一電極性，使得負載電流自該輸出埠B向外部流出；若該磁場感應訊號表徵該磁場極性為與該第一磁極性相反的第二磁極性，且該交流電源的極性為與第一電極性相反的第二電極性，使得負載電流自外部流入該輸出埠B。值得說明的是，外部磁場為第一磁極性且交流電源為第一電極性，或者外部磁場為第二磁極性且交流電源為第二電極性時，該輸出埠流出或流入負載電流既包括上述兩種情況整持續時間段內輸出埠都有負載電流流過的情形，也包括上述兩種情況下僅部分時間段內輸出埠有負載電流流過的情形。

本新型中，該輸出控制電路120是在第一狀態或第二狀態下運行還是在第三狀態下運行，取決於該磁感測器積體電路是否滿足預設條件，該預設條件可以依據用戶需求自行設定，只要保證當該磁感測器積體電路在滿足該預設條件之前，能夠生成並輸出正確的訊號即可。例如，參見圖8，在一種實施例中，可以通過一延時電路141判斷是否滿足該預設條件，該狀態控制電路140包括：

延時電路141，用於當獲取到預定觸發訊號後開始計時，當計時時長達到預定時長時，表明該磁感測器積體電路符合預定條件，當計時時長達未到預定時長時，表明該磁感測器積體電路不符合預定條件。

更為具體的，該預定觸發訊號可以為磁感測器積體電路中特定電壓上升達到預定閾值時生成的觸發訊號，其中，該特定電壓例如可以是磁場檢測電路130的供電電壓，該預定閾值例如可以是該磁場檢測電路中各模組能夠正常工作的電壓，該預定閾值可以是低於該特定電壓的穩定值的一值。相應的，參見圖8，該狀態控制電路140還包括：

電壓檢測電路142，用於當檢測到磁感測器積體電路中的特定電壓達到預設閾值時，向該延時電路141輸出該預定觸發訊號，以及

邏輯電路143，用於當該延時電路141的計時時長達到預定時長後，使該輸出控制電路120回應該磁場感應訊號，進而使輸出埠B有負載電流流過。

本實施例中，磁場檢測電路130的供電電壓達到預定閾值後，其各模組能夠正常運行，但仍然需要一定的處理時間才能保證其輸出的是正確的訊號，因此配置了延時電路141進行計時，在一定時長後才使輸出控制電路120回應磁場感應訊號，從而保證輸出埠B的狀態是準確可靠的。

圖9示例性地示出上述結構的狀態控制電路140和輸出控制電路120的一種具體電路。其中，狀態控制電路140的邏輯電路143包括及閘AND，及閘AND的一輸入端連接磁場感應訊號，另一輸入端連接延時電路141的輸出端。輸出控制電路120包括三高電平導通的開關M0、M1和M2以及二極體D5。開關M0的控制端與及閘AND的輸出端相連，開關M0的輸入端經電阻R1與整流器150的電壓輸出端（OUTAD+）相連，輸出端與該整流器150的接地輸出端（OUTAD-）相連。開關M1的控制端與開關M0的輸入端相連，開關M1的輸入端經電阻R2與整流器150的電壓輸出端相連，輸出端與輸出埠B相連。二極體D5的輸入端與開關M0的輸入端相連，二極體D5的輸出端與輸出埠B連接。開關M2與開關M0並聯，其控制端通過反相器X與該延時電路141的輸出端相連。

本實施例中，開關M2的等效電阻大於開關M0，從功能上可被視為狀態控制電路140的一部分。當延時電路141的延時時長未達到預定時長時，磁感測器積體電路處於第三狀態，延時電路141輸出低電平，及閘AND始終輸出低電平，開關M0和M1斷開，開關M2導通，電流自外部流入輸出埠B並流過二極體D5和開關M2，開關M2的等效電阻較大，因此此時電流非常小，可基本上忽略不計。當延時電路141的延時時長達到預定時長時，延時電路141輸出高電平，磁場檢測電路130輸出的磁場感應訊號可以通過及閘AND輸出到開關M0，當交流電源輸出的訊號位於正半週期且該磁場檢測電路130輸出低電平時，開關M0和M2斷開，開關M1導通，負載電流依次經開關M1自輸出埠B向外流出；當交流電源輸出的訊號位於負半週期且該磁場檢測電路130輸出高電平時，開關M0導通，開關M1和M2斷開，負載電流自外部流入輸出埠B並流經二極體和開關M0。

圖10示例性地示出狀態控制電路140和輸出控制電路120的一種具體電路。其中，狀態控制電路140的邏輯電路143具有兩訊號輸入端和兩訊號輸出端。其中，一訊號輸入端連接延時電路141的輸出端，另一訊號輸入端連接磁場感應訊號。邏輯電路143的控制邏輯可作配置如下：當延時電路141的延時時長未達到預定時長時，延時電路141輸出低電平，邏輯電路143的兩路輸出訊號均是低電平。當延時電路141的延時時長達到預定時長時，延時電路141輸出高電平，邏輯電路143的兩路輸出訊號反相且其中一路是磁場感應訊號；不允許邏輯電路143的兩路輸出訊號均為高電平。

輸出控制電路120包括三開關M3、M4和M5。開關M3和M5是高電平導通開關，開關M4是低電平導通開關。開關M3和M5的控制端分別連接邏輯電路143的兩訊號輸出端，開關M3的輸入端與電阻R3的一端連接，輸出端與該整流器150的接地輸出端（OUTAD-）相連。開關M4的控制端與電阻R3的另一端連接，輸入端與整流器150的電壓輸出端（OUTAD+）連接，開關M4的輸出端與開關M5的輸入端相連，開關M5的輸出端接地。開關M4的輸出端與開關M5的輸入端的連接點與輸出埠B連接。開關M4的控制端與保護二極體D6的正極連接，輸入端與保護二極體D6的負極連接，開關M4的控制端與輸入端之間還連接有與保護二極體D6並聯的電阻R4。當延時電路141的延時時長未達到預定時長時，磁感測器積體電路處於第三狀態，延時電路141輸出低電平，邏輯電路143的兩路輸出訊號均是低電平，開關M3、M4和M5均斷開，輸出埠B無電流流過。當延時電路141的延時時長達到預定時長時，延時電路141輸出高電平，邏輯電路143的兩路輸出訊號反相且其中一路是磁場感應訊號。當交流電源輸出的訊號位於正半週期且該磁場檢測電路130輸出高電平時，開關M3和M4導通，開關M5斷開，負載電流經開關M4自輸出埠B向外流出；當交流電源輸出的訊號位於負半週期且該磁場檢測電路130輸出低電平時，開關M3和M4斷開，開關M5導通，負載電流自外部流入輸出埠B並流經開關M5。

可以理解的是，針對於上述磁感測器積體電路，本申請還公開了一種磁感測器積體電路的訊號處理方法，參見圖11，該方法包括：

步驟S101：檢測並輸出與外部磁場相匹配的磁場感應訊號；

步驟S102：判斷該磁感測器積體電路是否滿足預定條件，如果是，執行步驟S103，否則執行步驟S104；

步驟S103：控制該磁感測器積體電路至少依據該磁場感應訊號，在與該磁場感應訊號相匹配的第一狀態或第二狀態至少其中一狀態下運行；

步驟S104：控制磁感測器積體電路在第三狀態下運行。

其中，該第一狀態為自該磁感測器積體電路的輸出埠B向外部流出負載電流的狀態；該第二狀態為自外部向該輸出埠B流入負載電流的狀態；該第三狀態為阻止該磁感測器積體電路在該第一狀態和第二狀態下運行的狀態。

較佳的，該預定條件可以為該磁感測器積體電路自特定時刻後延時預定時長。即，判斷該磁感測器積體電路是否滿足預定條件具體為，判斷在預定時長之前該磁感測器積體電路是否就達到了特定時刻。更為具體的，該預定觸發訊號可以為磁感測器積體電路中特定電壓達到預定閾值時生成的觸發訊號，其中，該特定電壓例如可以是磁場檢測電路130的供電電壓，該預定值例如可以是該磁場檢測電路130中各模組能夠正常工作的電壓，該預定閾值可以是低於該特定電壓的穩定值的一值。

較佳的，該檢測並輸出與外部磁場相匹配的磁場感應訊號包括：

檢測並輸出與外部磁場相匹配的類比電訊號；

對類比電訊號進行放大和去干擾處理；

將經過放大和去干擾處理後的類比電訊號轉換為該磁場感應訊號，對於僅需要識別外部磁場的磁場極性的應用而言，該磁場感應訊號可以為開關型數位訊號。

更近一步的，上述方法中判斷該磁感測器積體電路中是否滿足預定條件具體可以包括：

判斷該磁感測器積體電路中的特定電壓是否達到給定值，如果是，開始計時；

判斷計時時長是否達到預定時長，如果是，確定該磁感測器積體電路滿足設定條件，否則，確定該磁感測器積體電路不滿足設定條件。

如圖12所示，本新型實施例還提供了一種電機組件，該電機組件包括：由一交流電源供電的電機M；與該電機M串聯的雙向可控交流開關（也稱為雙向導通開關）200；以及依據本新型上述任一實施例所提供的磁感測器積體電路IC，該磁感測器積體電路IC的輸出埠B與該雙向導通開關200的控制端電連接。優選的，雙向導通開關200可以是三端雙向可控矽開關（TRIAC）。可以理解，雙向導通開關也可由其他類型的合適的開關實現，例如可以包括反向並聯的兩矽控整流器，並設置相應的控制電路，依據磁感測器積體電路的輸出埠的輸出訊號經該控制電路按照預定方式控制這兩矽控整流器。

優選的，該電機組件還包括降壓電路300，用於將該交流電源降壓後提供給該磁感測器積體電路IC。磁感測器積體電路IC靠近電機的轉子安裝以感知轉子的磁場變化。

在上述實施例的基礎上，在本新型的一具體實施例中，該電機為同步電機，可以理解，本新型的磁感測器積體電路不僅適用於同步電機，也適用於其他類型的永磁電機如直流無刷電機。圖13示出該同步電機的一種具體實例，該同步電機包括定子和可相對定子旋轉的轉子M11。定子具有定子鐵心M21及繞設於定子鐵心M21上的單相定子繞組M31。定子鐵心M21可由純鐵、鑄鐵、鑄鋼、電工鋼、矽鋼等軟磁材料製成。轉子M11具有永磁鐵，定子繞組M31與交流電源串聯時轉子在穩態階段以60f/p圈/分鐘的轉速恒速運行，其中f是該交流電源的頻率，p是轉子的極對數。定子鐵心M21具有兩相對的極部。每一極部具有極弧面（M41和M51），轉子M11的外表面與極弧面（M41和M51）相對，兩者之間形成不均勻氣隙。其中，定子極部的極弧面（M41和M51）上設內凹的起動槽，極弧面上除起動槽以外的部分則與轉子同心。上述配置可形成不均勻磁場，保證轉子在靜止時其極軸相對於定子極部的中心軸傾斜一角度，允許電機M在積體電路IC的作用下每次通電時轉子可以具有起動轉矩。其中轉子M11的極軸指轉子兩極性不同的磁極之間的分界線，定子極部的中心軸指經過定子兩極部中心的連線。本實施例中，定子和轉子M11均具有兩磁極。可以理解的，在更多實施例中，定子和轉子M11的磁極數也可以不相等，且具有更多磁極，例如四、六等。

在本新型的一實施例中，當磁感測器積體電路IC符合前述預定條件時，輸出控制電路120被配置為在該交流電源為正半週期且該磁場檢測電路130檢測永磁轉子M11的磁場為第一極性、或者該交流電源為負半週期且該磁場檢測電路130檢測該永磁轉子M11的磁場為與該第一極性相反的第二極性時，使該雙向導通開關200導通。當該交流電源為負半週期且永磁轉子M11為該第一極性，或者該交流電源為正半週期且該永磁轉子M11第二極性時, 使該雙向導通開關200截止。

優選的，該輸出控制電路120被配置為在該交流電源輸出的訊號位於正半週期且該磁場檢測電路130檢測該永磁轉子M11的磁場為第一極性時，控制電流由該積體電路IC流向該雙向導通開關200，並在該交流電源輸出的訊號位於負半週期且該磁場檢測電路130檢測該永磁轉子M11的磁場為與該第一極性相反的第二極性時，控制電流由該雙向導通開關200流向該積體電路IC。可以理解，永磁轉子為第一磁極性且交流電源為正半週期，或者永磁轉子為第二磁極性且交流電源為負半週期時，該積體電路流出或流入電流既包括上述兩種情況整持續時間段內都有電流流過的情形，也包括上述兩種情況下僅部分時間段內有電流流過的情形。

本新型一較佳實施例中，雙向導通開關200採用三端雙向可控矽開關（TRIAC），整流器150採用圖7所示的電路，輸出控制電路採用圖4所示的電路，其中第一開關K1為高電平導通的開關，該第二開關K2為低電平導通的開關，磁感測器積體電路IC滿足前述預定條件時第三開關K3導通，磁感測器積體電路IC不滿足預定條件時第三開關K3斷開。輸出控制電路中第一開關K1的電流輸入端連接全波整流橋的電壓輸出端，第二開關K2的電流輸出端連接全波整流橋的接地輸出端。磁感測器積體電路IC滿足前述預定條件時，若交流電源AC輸出的訊號位於正半週期且該磁場檢測電路130輸出高電平，輸出控制單元中第一開關K1導通而第二開關K2斷開，電流從交流電源AC一端流出，依次流過電機M、降壓電路300、積體電路IC的第一輸入端子、全波整流橋的第二二極體D2電壓輸出端、輸出控制電路120的第一開關K1，自輸出埠B流向雙向導通開關200回到交流電源AC。TRIAC200導通後，降壓電路300和磁感測器積體電路IC形成的串聯支路被短路，磁感測器積體電路IC因無供電電壓而停止輸出，而TRIAC 200由於流過其兩陽極之間的電流足夠大（高於其維持電流），在控制極與其第一陽極間無驅動電流的情況下，TRIAC200仍保持導通。若交流電源AC輸出的訊號位於負半週期且該磁場檢測電路130輸出低電平，輸出控制單元中第一開關K1斷開而第二開關K2導通，電流從交流電源AC另一端流出，自雙向導通開關200流入輸出埠B，經輸出控制電路120的第二開關K2、全波整流橋的接地輸出端和第一二極體D1、積體電路IC的第一輸入端子、降壓電路300、電機M回到交流電源AC。同樣的，TRIAC200導通後，磁感測器積體電路IC因被短路而停止輸出短路，TRIAC200則可保持導通。若交流電源AC輸出的訊號位於正半週期且該磁場檢測電路130輸出低電平，或者交流電源AC輸出的訊號位於負半週期且該磁場檢測電路130輸出高電平，輸出控制電路120中第一開關K1和第二開關K2均不能導通, TRIAC200截止。由此，該輸出控制電路120可基於交流電源AC的極性變化和磁場檢測資訊，使該積體電路IC控制雙向導通開關200以預定方式在導通與截止狀態之間切換，進而控制定子繞組M31的通電方式，使定子產生的變化磁場配合轉子的磁場位置，只沿單方向拖動轉子旋轉，從而保證電機每次通電時轉子M11具有固定的旋轉方向。

本實施例中，整流器150中採用全波整流橋。圖14的上半部分示出交流電源AC的輸出電壓波形，下半部分示出整流橋的輸出電壓波形。整流橋的輸出電壓的頻率是交流電源AC的頻率的兩倍。依據前面對於磁感測器積體電路IC進入第一或第二狀態需滿足的預定條件的描述，在全波整流橋的每次上升過程中，在該輸出控制電路120每進入一次第一狀態或第二狀態之前，該輸出控制電路120均需進入一次第三狀態，交流電壓的每正半週期磁感測器積體電路IC進入一次第一狀態，交流電壓的每負半週期磁感測器積體電路IC進入一次第二狀態。由此可見，該第三狀態出現的頻率與該第一狀態或第二狀態出現的頻率成正比，也與交流電壓的頻率成正比。較佳的，該第三狀態出現的頻率是該第一狀態或第二狀態出現的頻率的兩倍，也是交流電壓的頻率的兩倍。

在本新型另一實施例的電機組件中，電機可以與雙向導通開關串聯於外部交流電源兩端之間，電機與雙向導通開關串聯形成的第一串聯支路與降壓電路和磁感測器積體電路形成的第二串聯支路並聯。磁感測器積體電路的輸出埠與雙向導通開關連接，控制雙向導通開關以預定方式在導通與截止狀態之間切換，進而控制定子繞組的通電方式。

本新型實施例中的電機組件可以用於但不限於泵、風扇、家用電器、車輌等設備中，該家用電器例如可以是洗衣機、洗碗機、抽油煙機、排氣扇等。

需要說明的是，雖然本新型實施例是以該積體電路IC應用於電機中為例進行說明的，但本新型實施例所提供的積體電路的應用領域並不限於此。

本說明書中各實施例採用遞進的方式描述，每實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各實施例之間相同相似部分互相參見即可。對於實施例公開的方法而言，由於其與實施例公開的裝置相對應，所以描述的比較簡單，相關之處參見方法部分說明即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本新型。對這些實施例的複數修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本新型的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本新型將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。

100‧‧‧殼體

110‧‧‧控制訊號產生電路

A1、A2‧‧‧輸入埠

B‧‧‧輸出埠

120‧‧‧輸出控制電路

130‧‧‧磁場檢測電路

140‧‧‧狀態控制電路

131‧‧‧磁感知元件

132‧‧‧訊號處理單元

133‧‧‧類比數位轉換單元

K1‧‧‧第一開關

K2‧‧‧第二開關

K3‧‧‧第三開關

R、R1、 R2、R3、R4‧‧‧電阻

D‧‧‧單向導通開關

150‧‧‧整流器

D1‧‧‧第一二極體

D2‧‧‧第二二極體

D3‧‧‧第三二極體

D4‧‧‧第四二極體

VAC+‧‧‧第一輸入埠

VAC-‧‧‧第二輸入埠

VDD‧‧‧電壓輸出端

DZ‧‧‧穩壓二極體

141‧‧‧延時電路

142‧‧‧電壓檢測電路

143‧‧‧邏輯電路

AND‧‧‧及閘

M0、M1、M2 、M3、M4、M5‧‧‧開關

D5、D6‧‧‧二極體

X‧‧‧反相器

300‧‧‧降壓電路

M‧‧‧電機

200‧‧‧雙向可控交流開關

M11‧‧‧轉子

M21‧‧‧定子鐵心

M31‧‧‧定子繞組

M41、M51‧‧‧極弧面

100‧‧‧殼體

A1、A2‧‧‧輸入埠

B‧‧‧輸出埠

120‧‧‧輸出控制電路

130‧‧‧磁場檢測電路

140‧‧‧狀態控制電路

Claims (18)

1. 一種磁感測器積體電路，其改良在於，包括：殼體、設於殼體內的半導體基片、自該殼體伸出的輸入埠和輸出埠以及設於半導體基片上的電子線路，該電子線路包括：
   磁場檢測電路，用於檢測並輸出與外部磁場相匹配的磁場感應訊號；
   連接於該磁場檢測電路與該輸出埠之間的輸出控制電路；
   與該輸出控制電路相連的狀態控制電路，該狀態控制電路用於控制該輸出控制電路，當該磁感測器積體電路符合預定條件時使該輸出控制電路回應至少該磁場感應訊號，在自該輸出埠向外部流出負載電流的第一狀態和自外部向該輸出埠流入負載電流的第二狀態至少其中一狀態下運行，當不符合該預定條件時使該輸出控制電路在阻止該第一狀態和第二狀態的第三狀態下運行。
2. 如申請專利範圍第1項所述的磁感測器積體電路，其中，該輸出控制電路被配置為：當該磁感測器積體電路符合該預定條件時，至少依據該磁場感應訊號，使得該磁感測器積體電路在該第一狀態和第二狀態之間切換。
3. 如申請專利範圍第1項所述的磁感測器積體電路，其中，該輸出控制電路運行在第三狀態時對該磁場感應訊號無回應或該輸出埠的電流小於該負載電流的四分之一。
4. 如申請專利範圍第1項所述的磁感測器積體電路，其中，該磁場檢測電路包括：
   磁感知元件，用於檢測並輸出與外部磁場相匹配的類比電訊號；
   訊號處理單元，用於對該類比電訊號進行放大和去干擾處理；
   類比數位轉換單元，用於將經過放大和去干擾處理後的類比電訊號轉換為該磁場感應訊號，該磁場感應訊號為開關型數位訊號。
5. 如申請專利範圍第1項所述的磁感測器積體電路，其中，該輸出控制電路包括第一開關和第二開關，該第一開關與該輸出埠連接在第一電流通路中，該第二開關與該輸出埠連接在與該第一電流通路方向相反的第二電流通路中，該第一開關和第二開關在該磁場感應訊號的控制下選擇性地導通。
6. 如申請專利範圍第1項所述的積體電路，其中，該輸出控制電路具有自該輸出埠向外流出電流的第一電流通路、自該輸出埠向內流入電流的第二電流通路、以及連接在該第一電流通路和第二電流通路其中一通路中的開關，該開關由該磁場檢測電路輸出的磁場檢測資訊控制，使得第一電流通路和第二電流通路選擇性導通。
7. 如申請專利範圍第6項所述的積體電路，其中，該第一電流通路和第二電流通路其中另一通路中不設開關。
8. 如申請專利範圍第1項所述的磁感測器積體電路，其中，該輸入埠被配置為連接外部交流電源，該磁感測器積體電路還包括與該輸入埠相連的整流器，用於將該交流電源轉換成直流電，該磁場檢測電路的電源來自該整流電路的輸出電壓。
9. 如申請專利範圍第8項所述的磁感測器積體電路，其中，該輸出控制電路被配置為：當該磁感測器積體電路符合該預定條件時，依據該交流電源的極性和該磁場感應訊號，控制該磁感測器積體電路在該第一狀態和第二狀態間切換運行。
10. 如申請專利範圍第8項所述的磁感測器積體電路，其中，該輸出控制電路被配置為：
    當該磁場感應訊號表徵該外部磁場為第一磁極性且該交流電源的極性為第一電極性時，控制電流自該輸出埠向外部流出；
    當該磁場感應訊號表徵該磁場極性為與該第一磁極性相反的第二磁極性，且該交流電源的極性為與第一電極性相反的第二電極性時，控制電流自外部流入該輸出埠。
11. 如申請專利範圍第8項所述的磁感測器積體電路，其中，該狀態控制電路包括延時電路，用於當獲取到預定觸發訊號後開始計時，當計時時長達到預定時長時，表明該磁感測器積體電路符合預定條件，當計時時長達未到預定時長時，表明該磁感測器積體電路不符合預定條件。
12. 如申請專利範圍第11項所述的磁感測器積體電路，其中，該狀態控制電路還包括電壓檢測電路，用於當檢測到磁感測器積體電路中的特定電壓達到預設閾值時，向該延時電路輸出該預定觸發訊號。
13. 如申請專利範圍第11或12項所述的磁感測器積體電路，其中，該狀態控制電路還包括邏輯電路，用於當該延時電路的計時時長達到預定時長後，使該輸出控制電路回應該磁場感應訊號，進而使輸出埠有負載電流流過。
14. 一種電機組件，其改良在於，包括電機及電機驅動電路，該電機驅動電路具有如申請專利範圍1至13任一項所述的磁感測器積體電路。
15. 如申請專利範圍第14項所述的電機組件，其中，該電機驅動電路還包括與該電機串聯於外部交流電源兩端之間的雙向導通開關；該磁感測器積體電路的輸出埠與該雙向導通開關的控制端連接。
16. 如申請專利範圍第15項所述的電機組件，其中，該電機包括定子及永磁轉子，該定子包括定子鐵心及纏繞於該定子鐵芯上的單相繞組。
17. 一種具有如申請專利範圍第14項所述電機組件的應用設備。
18. 如申請專利範圍第17項所述的應用設備，其中，該應用設備為泵、風扇、家用電器或車輛。