本實用新型涉及集成電路
技術領域：
，尤其涉及一種磁傳感器集成電路。
背景技術：
：磁傳感器的作用原理是霍爾效應，霍爾效應是指將電流I通至一物質(zhì)，并在與電流成正角的方向施加磁場B時，在電流I與磁場B兩者的直角方向所產(chǎn)生的電位差V的現(xiàn)象。在實際應用中，磁傳感器常常用于檢測電機轉(zhuǎn)子的磁場極性。隨著磁傳感器需求廠商對產(chǎn)品要求的不斷提高，磁傳感器內(nèi)部電路結(jié)構及信號處理過程的相關研究也不斷的深入。實際應用中，由于磁傳感器輸出的檢測電信號的電壓值一般都非常小，因此，需要能夠?qū)z測電信號進行準確有效處理的放大器結(jié)構，以保證整個磁傳感器最終輸出結(jié)果的準確性。技術實現(xiàn)要素：本實用新型實施例一方面提供一種磁傳感器集成電路，包括用于連接外部電源的輸入端口、磁場檢測電路、輸出端口和輸出控制電路；所述磁場檢測電路包括用于感知外部磁場并輸出檢測電信號的磁感知元件、用于對所述檢測電信號進行放大去干擾處理的信號處理單元以及用于將經(jīng)過所述信號處理單元處理的檢測電信號轉(zhuǎn)換為磁場檢測信號的轉(zhuǎn)換單元；其中，所述信號處理單元中具有折疊式級聯(lián)放大器；所述輸出控制電路用于至少基于所述磁場檢測信號，使所述磁傳感器集成電路至少在自所述輸出端口向外部流出電流的第一狀態(tài)和自外部向所述輸出端口流入電流的第二狀態(tài)其中一個狀態(tài)下運行?？蛇x的，所述檢測電信號包括磁場信號和偏差信號，所述信號處理單元包括：用于將所述磁感知元件輸出的偏差信號和磁場信號分離到基帶頻率和斬波頻率的第一斬波開關；用于對經(jīng)分離的偏差信號和磁場信號進行放大并將經(jīng)放大的偏差信號和磁場信號交換到所述斬波頻率和所述基帶頻率的斬波型放大器；以及用于消除交換到所述斬波頻率的偏差信號的低通濾波電路。可選的，所述斬波頻率大于100K赫茲和/或所述基帶頻率小于200赫茲。可選的，所述斬波型放大器包括依次連接的第一放大器和第二斬波開關；其中，所述第一放大器包括折疊式級聯(lián)放大器，用于對第一斬波開關輸出的偏差信號和磁場信號進行第一級放大；所述第二斬波開關用于將經(jīng)所述第一放大器進行第一級放大的偏差信號和磁場信號交換到所述斬波頻率和基帶頻率?？蛇x的，所述信號處理單元還包括連接于所述斬波型放大器和所述低通濾波器之間的第二放大器，所述第二放大器用于對經(jīng)過交換的偏差信號和磁場信號進行第二級放大?？蛇x的，所述第一放大器輸出一對差分信號，所述第二斬波開關被配置為在每個時鐘周期的后半周期將該對差分信號互換輸出?？蛇x的，所述信號處理單元還包括：連接在所述第二斬波開關和所述低通濾波器之間的采樣保持電路，所述采樣保持電路用于對經(jīng)交換后的差分信號中的每個信號，在每個時鐘周期的前后兩個半周期內(nèi)分別采集數(shù)據(jù)并分為兩路采樣信號各自輸出?？蛇x的，所述低通濾波電路包括第一濾波器，所述第一濾波器用于對所述采樣保持電路輸出的兩對采樣信號分別進行相加處理，消除偏差信號?？蛇x的，所述低通濾波電路還包括第二濾波器，所述第二濾波器用于對所述第一濾波器輸出的差分信號進行濾波放大?？蛇x的，所述輸出控制電路包括第一開關和第二開關，所述第一開關與所述輸出端口連接在第一電流通路中，所述第二開關與所述輸出端口連接在與所述第一電流通路方向相反的第二電流通路中，所述第一開關和第二開關在所述開關型檢測信號的控制下選擇性地導通。可選的，所述輸出控制電路具有自所述輸出引腳向外流出電流的第一電流通路、自所述輸出引腳向內(nèi)流入電流的第二電流通路、以及連接在所述第一電流通路和第二電流通路其中一個通路中的開關，所述開關由所述磁場檢測電路輸出的磁場檢測信息控制，使得第一電流通路和第二電流通路選擇性導通?？蛇x的，所述磁場檢測信號為開關型檢測信號，所述輸入端口用于連接外部交流電源，所述開關型檢測信號的開關切換頻率與所述交流電源的頻率成比例或等于所述交流電源的頻率的兩倍。本實用新型實施例另一方面提供一種磁傳感器集成電路，包括用于連接外部電源的輸入端口、輸出端口及磁場檢測電路，所述磁場檢測電路包括用于感知外部磁場并輸出檢測電信號的磁感知元件、用于對所述檢測電信號進行放大去干擾處理的信號處理單元以及用于將經(jīng)過所述信號處理單元處理的檢測電信號轉(zhuǎn)換為磁場檢測信號的轉(zhuǎn)換單元；其中，所述信號處理單元中具有折疊式級聯(lián)放大器?？蛇x的，所述信號處理單元上述任一種信號處理單元的特征。可選的，所述磁傳感器還包括與所述輸入端口連接的整流電路，所述磁場檢測電路由所述整流電路的輸出電壓供電?？蛇x的，所述磁場檢測信號經(jīng)所述輸出端口向外輸出?？蛇x的，所述檢測電信號包括磁場信號和偏差信號，所述信號處理單元包括：用于將所述磁感知元件輸出的偏差信號和磁場信號分離到基帶頻率和斬波頻率的斬波開關；用于消除分離到所述斬波頻率的偏差信號的高通濾波器；以及將所述磁場信號解調(diào)回基帶頻率的解調(diào)器。本實用新型實施例再一方面提供一種電機組件，包括電機和電機驅(qū)動電路，所述電機驅(qū)動電路具有上述的磁傳感器集成電路。本實用新型實施例再一方面提供一種具有上述電機組件的應用設備。較佳的，所述應用設備為泵、風扇、家用電器或者車輛。經(jīng)由上述的技術方案可知，與現(xiàn)有技術相比，本實用新型實施例公開了一種磁傳感器集成電路和磁傳感器，其內(nèi)部的信號處理單元采用折疊式級聯(lián)放大器，能夠?qū)⒑苄〉妮斎胄盘柗糯蟮阶銐虻脑鲆姹稊?shù)，并具有高帶寬特性，能夠準確處理頻域跨度很大的信號，具有非常好的頻率特性和擺率，能夠保證磁場檢測電路最終輸出結(jié)果的準確性和可靠性。附圖說明為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本實用新型實施例公開的磁傳感器的結(jié)構示意圖；圖2為本實用新型實施例公開的信號處理單元的結(jié)構示意圖；圖3A為本實用新型實施例公開的斬波放大器的結(jié)構示意圖；圖3B為本實用新型實施例公開的另一個斬波放大器的結(jié)構示意圖；圖4為本實用新型實施例公開的磁傳感器集成電路的結(jié)構示意圖；圖5為本實用新型實施例公開的整流電路的電路示意圖；圖6為本實用新型實施例公開的霍爾感測器和第一斬波開關的電路示意圖；圖7為圖6所示電路中的信號示意圖；圖8為本實用新型實施例公開的濾波電路的結(jié)構示意圖；圖9為本實用新型實施例公開的比較電路的結(jié)構示意圖；圖10為本實用新型實施例公開的判斷磁場極性的原理示意圖；圖11為本實用新型實施例公開的周期時鐘信號下的各信號輸出示意圖；圖12為本實用新型實施例公開的輸出控制電路的電路示意圖；圖13為本實用新型實施例公開的另一個輸出控制電路的電路示意圖；圖14為本實用新型實施例公開的又一個輸出控制電路的電路示意圖；圖14A為本實用新型實施例公開的又一個輸出控制電路的電路示意圖；圖15為本實用新型實施例公開的電機組件的電路結(jié)構示意圖；圖16為本實用新型實施例公開的同步電機的結(jié)構示意圖。具體實施方式下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用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實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。圖1為本實用新型實施例公開的磁傳感器的結(jié)構示意圖，參見圖1所示，所述磁傳感器包括輸入端口1、磁場檢測電路2、輸出端口3。輸入端口用于連接外部電源，向磁場檢測電路2提供電源。本實施例中，該外部電源可以是直流電源。所述磁場檢測電路2包括用于感知外部磁場并輸出檢測電信號的磁感知元件21、用于對所述檢測電信號進行放大去干擾處理的信號處理單元22以及用于將經(jīng)過所述信號處理單元22處理的檢測電信號轉(zhuǎn)換為磁場檢測信號的轉(zhuǎn)換單元23；所述磁場檢測信號可經(jīng)輸出端口3向外輸出。所述信號處理單元22中具有折疊式級聯(lián)放大器220。較佳的，所述磁場檢測信號是開關型數(shù)字信號。所述檢測電信號可以包括磁場信號和偏差信號。其中，所述磁場信號為所述磁感知元件檢測到的與外部磁場匹配的理想磁場電壓信號，所述偏差信號包括所述磁感知元件的直流漂移。對檢測電信號進行去干擾處理包括消除所述磁感知元件的直流漂移。圖2示出了所述信號處理單元22的結(jié)構示意圖，參見圖2所示，所述信號處理單元22包括：用于將所述磁感知元件輸出的偏差信號和磁場信號分離到基帶頻率和斬波頻率的第一斬波開關Z1；用于對經(jīng)分離的偏差信號和磁場信號進行放大并將經(jīng)放大的偏差信號和磁場信號交換到所述斬波頻率和所述基帶頻率的斬波型放大器IA；較佳的，所述斬波頻率大于100K赫茲，所述基帶頻率小于200赫茲。參見圖3A，在一個可能的實現(xiàn)方式中，所述斬波型放大器IA可以包括依次連接的第一放大器A1和第二斬波開關Z2；其中，所述第一放大器A1包括折疊式級聯(lián)放大器，用于對所述第一斬波開關Z1輸出的偏差信號和磁場信號進行第一級放大；所述第二斬波開關Z2用于將經(jīng)所述第一放大器A1進行第一級放大的偏差信號和磁場信號交換到所述斬波頻率和基帶頻率。所述信號處理單元22還包括用于消除交換到所述斬波頻率的偏差信號的低通濾波電路LPF。所述低通濾波電路LPF可以包括用于消除所述偏差信號的第一濾波器。進一步的，在其他的實施例中，所述低通濾波電路LPF除上述第一濾波器外，還包括第二濾波器，所述第二濾波器用于對所述第一濾波器輸出的信號進行進一步濾波和放大。圖3B為本實用新型實施例公開的另一個斬波放大器的結(jié)構示意圖，如圖3B所示，所述信號處理單元22除了所述第一斬波開關Z1、所述斬波型放大器IA(包括第一放大器A1和第二斬波開關Z2)和所述低通濾波器LPF外，還可以包括連接于所述斬波型放大器IA和所述低通濾波器LPF之間的第二放大器A2，所述第二放大器A2用于對經(jīng)過交換的偏差信號和磁場信號進行第二級放大。較佳的，第二放大器A2可以是單級放大器。在其他的實施例中，所述第二放大器A2也可設置在所述斬波型放大器IA的電路結(jié)構中，設在第一放大器A1和第二斬波開關Z2之間。本實用新型實施例公開的磁傳感器，其內(nèi)部的信號處理單元具有折疊式級聯(lián)放大器，能夠?qū)⒑苄〉妮斎胄盘柗糯蟮阶銐虻脑鲆姹稊?shù)，并具有高帶寬特性，能夠準確處理頻域跨度很大的信號，具有非常好的頻率特性和擺率，能夠保證磁場檢測電路最終輸出結(jié)果的準確性和可靠性，進而保證了磁傳感器磁場極性判斷結(jié)果以及輸出的相關控制信號的準確性。圖4示出了依據(jù)本實用新型另一實施例的磁傳感器集成電路，所述磁傳感器集成電路包括輸入端口4、輸出端口5、整流電路110、磁場檢測電路120和輸出控制電路130。所述輸入端口1可以包括連接外部交流電源的第一輸入端口41和第二輸入端口42。本實用新型中，輸入端口4連接外部電源既包括輸入端口與外部電源兩端直接連接的情形，也包括輸入端口與外部負載串接于外部電源兩端的情形，本實用新型對此并不做限定，具體視情況而定。在本實用新型的一個具體實施例中，所述整流電路110包括全波整流橋以及與所述全波整流橋的輸出連接的穩(wěn)壓單元，其中，所述全波整流橋用于將所述交流電源輸出的交流信號轉(zhuǎn)換成直流信號，所述穩(wěn)壓單元用于將所述全波整流橋輸出的直流信號穩(wěn)定在預設值范圍內(nèi)。磁場檢測電路120和輸出控制電路130可由整流電路110的輸出電壓直接或間接供電。圖5示出整流電路60的一種具體電路，其中，穩(wěn)壓單元包括連接于全波整流橋61的兩個輸出端之間的穩(wěn)壓二極管621，所述全波整流橋61包括：串聯(lián)的第一二極管611和第二二極管612以及串聯(lián)的第三二極管613和第四二極管614；所述第一二極管611和所述第二二極管612的公共端與所述第一輸入端口VAC+電連接；所述第三二極管613和所述第四二極管614的公共端與所述第二輸入端口VAC-電連接。其中，所述第一二極管611的輸入端與所述第三二極管613的輸入端電連接形成全波整流橋的接地輸出端，所述第二二極管612的輸出端與所述第四二極管614的輸出端電連接形成全波整流橋的電壓輸出端VDD，穩(wěn)壓二極管621連接于所述第二二極管612和第四二極管614的公共端與所述第一二極管611和所述第三二極管613的公共端之間。所述磁場檢測電路120可以包括：依次連接的霍爾感測器121(也可稱作磁感知元件)、第一斬波開關122、放大器123、采樣保持電路124、濾波電路125和比較電路126。所述霍爾感測器121的輸入端連接整流電路110的輸出端，接入所述整流電路110輸出的直流電壓，用于根據(jù)所述直流電壓輸出磁場感知信號給所述第一斬波開關122。圖6為本實用新型實施例的霍爾感測器和第一斬波開關的一種具體電路。其中，霍爾感測器121為霍爾板，包括兩組相對而設的接線端子11、12、13和14，第一斬波開關122包括可切換開關16、18、19和20?？汕袚Q開關16控制接線端子11和14交替性地與電源端VCC導通，可切換開關18控制接線端子12和13交替性地與地導通?？汕袚Q開關19控制接線端子11和14交替性地與輸出端P1導通，可切換開關20控制接線端子12和13交替性地與輸出端N1導通。所述四個可切換開關被配置為當接線端子11或14其中之一與VCC導通時，接線端子11或14其中之另一與輸出端P1導通，接線端子12和13中與該連通VCC的端子相對的接線端子與地導通，接線端子12和13中未與地連通的端子與輸出端N1導通。輸出端P1和N1輸出一對差分信號。也就是說，當可切換開關16和18控制霍爾板的接線端子11和13分別與電源Vcc和地導通時，可切換開關19和20控制接線端子12和14作為輸出端導通；當可切換開關16和18控制接線端子14和12分別與電源Vcc和地導通時，可切換開關19和20控制接線端子11和13作為輸出端導通。在另一種可能的方案中，還可以通過配置切換開關，在時鐘的半個周期使接線端子11和13分別與電源Vcc和地導通，使接線端子12和14作為輸出端導通；在時鐘的另外半個周期切換為使接線端子12和14分別與電源Vcc和地導通，使接線端子13和11作為輸出端導通。下表1示出各接線端子在一個時鐘周期的前后兩個半周期的一種可能的連接方案。表1接線端子前半周期后半周期11VccP112P1Vcc13地N114N1地下表2示出另一種具體實例中各接線端子在一個時鐘周期的前后兩個半周期的一種可能的連接方案。表2在上述兩種連接方案中，在一個時鐘周期的后半周期，連接電源Vcc和地的一對連接端子各自轉(zhuǎn)換為沿順時針(或者是逆時針)方向旋轉(zhuǎn)90度后相應位置處的連接端子在前半周期的連接狀態(tài)，連接輸出端P1和N1的一對連接端子則轉(zhuǎn)換為沿逆時針(或者是順時針)相反方向旋轉(zhuǎn)90度后相應位置處的連接端子在前半周期的連接狀態(tài)。在一下個時鐘周期的前半周期，各連接端子則切換回上一時鐘周期的前半周期的連接狀態(tài)，以此類推。較佳的，電源Vcc可以是對整流電路110的輸出進行降壓穩(wěn)壓處理后的恒壓源?？梢岳斫?，電源也可以是恒流源。較佳的，每一可切換開關由一對開關實現(xiàn)，該對開關同為高電平導通或低電平導通，并由一對互補的時鐘信號控制。通過給四對開關提供兩對頻率相同且兩兩互補的時鐘信號可以實現(xiàn)前述的導通方式。本實用新型實施例中，時鐘信號的頻率可大于100K赫茲，較佳為幾百K赫茲。圖7為圖6所示電路中的信號示意圖。其中，CK1為時鐘信號；Vos為霍爾感測器121的偏差電壓信號，霍爾板121的物理性質(zhì)決定，可以假設其在時鐘信號周期內(nèi)的任何時刻都是保持不變的。Vin和-Vin為第一斬波開關輸出在時鐘信號CK1的前半周期和后半周期輸出的理想磁場電壓信號，即霍爾板121無偏差信號干擾的理想輸出。如前面所述，在時鐘信號CK1的一個半周期，接線端子11和13分別與電源Vcc和地導通，接線端子12和14作為輸出端導通；在時鐘信號CK1的另一個半周期接線端子12和14分別與電源Vcc和地導通時，接線端子11和13作為輸出端導通。在時鐘信號CK1的前后兩個半周期，第一斬波開關輸出的理想磁場電壓信號大小相等，方向相反。Vout為第一斬波開關的輸出信號，是偏差信號Vos和理想磁場信號Vin的疊加。經(jīng)過第一斬波開關，上述偏差電壓信號和理想磁場電壓信號分離到基帶頻率和斬波頻率。其中，斬波頻率為時鐘信號的頻率，基帶頻率是霍爾板所檢測的外部磁場的極性變化頻率。在本實用新型的一種實施方案中，所述霍爾感測器121輸出的理想磁場電壓信號非常小，通常只有零點幾毫伏，偏差信號Vos接近10毫伏，因此后期需要消除偏差信號，并對理想信號進行高增益處理。本實施例中放大器123可以采用圖3B中所示的斬波放大器，包括第一放大器A1、第二斬波開關Z2和第三放大器A2。第一放大器A1和第二斬波開關用于對經(jīng)分離的偏差信號和磁場信號進行放大并將經(jīng)放大的偏差信號和磁場信號交換到所述斬波頻率和所述基帶頻率。第二級放大器A2對交換后的信號作進一步放大。其中，第一放大器A1是折疊式放大器，第二放大器A2可以是單級放大器。本實施例中，第一放大器A1的輸出也是一對差分信號，第二斬波開關Z2被配置為在每個時鐘周期的前半周期直接輸出該對差分信號而在每個時鐘周期的后半周期將該對差分信號互換輸出，第二斬波開關的一對輸出信號表示為P2和N2。所述采樣保持電路124用于從所述差分信號P2和N2中采集出每個信號在不同的時鐘半周期，即前后兩個半周期的信號輸出值并輸出至所述濾波電路125，其中P2在不同的時鐘半周期的采樣信號為P2A和P2B，N2在對應的時鐘半周期的采樣信號為N2A和N2B。所述濾波電路125用于對所述P2A&P2B以及N2A&N2B信號進行消除偏差處理，并可對消除偏差后得到的差分信號進行增益放大，輸出增益放大后的差分信號P3和N3至所述比較電路126。本實施例中，所述濾波電路125為低通濾波器。參考圖8所示，較佳的，濾波電路125可以包括第一濾波器F1和第二濾波器F2。第一濾波器F1對所述兩對采樣信號P2A、P2B以及N2A、N2B進行兩兩相加處理，以消除偏差信號，同時可以對信號進行增益放大；第二濾波器F2用于對第一濾波器F1輸出的差分信號再次進行濾波和增益放大，輸出一對差分信號P3和N3。可以理解，在另外的實施例中，濾波電路125也可以只設置一個濾波器，此時其內(nèi)部電路中的電阻值需要很大才能夠保證信號獲得比較大的增益。所述比較電路126用于將所述差分信號P3和N3與參考電壓進行比較，輸出開關型磁場檢測信號；所述磁場檢測信號用于指示所述霍爾感測器121檢測到的外部磁場的極性；所述比較電路126的輸出端連接輸出控制電路130。圖9為本實用新型實施例公開的比較電路的結(jié)構示意圖，圖10為本實用新型實施例公開的判斷磁場極性的原理示意圖，參見圖9和圖10所示，所述比較電路126較佳的為遲滯比較器，包括：第一比較器C1、第二比較器C2和鎖存邏輯電路S；所述第一比較器C1和第二比較器C2分別連接差分信號P3、N3，以及一對差分參考電壓Vh和Vl四路信號，第一比較器C1和第二比較器C2的該對差分參考電壓反接。第一比較器C1用于將濾波電路輸出的電壓信號與一較高閾值Rh比較，第二比較器C2用于將濾波電路輸出的電壓信號與一較低閾值Rl比較。所述第一比較器C1和所述第二比較器C2的輸出端被輸入所述鎖存邏輯電路S。結(jié)合圖10，鎖存邏輯電路S被配置為第一比較器C1的比較結(jié)果是濾波電路輸出的電壓信號大于該較高閾值或外部磁場的磁場強度達到工作點Bop時使比較電路126輸出高電平，表示外部磁場為一種磁極性，當?shù)诙容^器C2比較得出濾波電路輸出的電壓信號小于該較低閾值或外部磁場的磁場強度未達到釋放點Brp時，使比較電路126輸出低電平，表示外部磁場為另一種磁極性，當濾波電路輸出的電壓信號處于較高閾值和較低閾值低之間，或外部磁場的磁場強度在工作點Bop和釋放點Brp之間時，使比較電路126的輸出保持原輸出狀態(tài)不變?？梢岳斫?，在另一實施例中，鎖存邏輯電路S可被配置為第一比較器C1的比較結(jié)果是濾波電路輸出的電壓信號大于該較高閾值或外部磁場的磁場強度達到工作點Bop時使比較電路126輸出輸出低電平；當?shù)诙容^器C2比較得出濾波電路輸出的電壓信號小于該較低閾值或外部磁場的磁場強度未達到釋放點Brp時，使比較電路126輸出高電平；當濾波電路輸出的電壓信號處于較高閾值和較低閾值低之間，或外部磁場的磁場強度在工作點Bop和釋放點Brp之間時，使比較電路126的輸出保持原輸出狀態(tài)不變。本實用新型實施例中，對所述霍爾感測器121的靈敏性要求較高，霍爾感測器121輸出的實際檢測信號會非常小，例如可能只有零點幾毫伏，因此需要對其進行相應的放大，這就要求所述放大器123具有一個比較高的增益值，以將所述霍爾感測器121的實際檢測信號盡可能放大，便于后續(xù)對其進行相應的處理。在一個較佳實例中，磁場檢測電路的供電電壓約2.5V，信號處理單元的放大倍數(shù)在1000倍到2000倍之間，較佳的為1600倍，可以將以將所述霍爾感測器121輸出的零點幾豪伏的理想磁場電壓放大至該供電電壓的一半左右。信號處理單元中，放大器主要作用是信號的放大，濾波電路主要作用是消除干擾信號。濾波電路中，第一濾波器F1主要進行濾波，其增益值可以小于第二濾波器的增益值。因此，所述放大器123的增益值大于所述濾波電路的增益值，第一濾波器的增益值大于第二濾波器的增益值。在一個具體實現(xiàn)中，所述放大器123是增益值可以為50，所述濾波電路125的增益值可以為32左右。在一個具體實現(xiàn)中，第一濾波器的增益值可以為4，第二濾波器F2增益值可以為8。本實用新型實施例中的所述放大器123中采用折疊式級聯(lián)結(jié)構的放大器，這種結(jié)構可同時提供高增益和高帶寬處理能力，具有很好的頻率特性和擺率。結(jié)合圖11，對本實用新型實施例公開的磁場檢測電路的信號處理單元的信號處理過程進行說明，圖11左邊示出各模塊在周期時鐘信號下的各差分信號輸出，右邊是對應的信號頻域示意圖。從上面介紹到的內(nèi)容可知，第一斬波開關的輸出信號Vout是偏差信號Vos和理想磁場信號Vin的疊加，同時等于差分信號P1與N1的差值，差分信號P1與N1大小相等，方向相反。依據(jù)前面描述可知在時鐘信號CK1的前后兩個半周期，第一斬波開關輸出的理想磁場電壓信號大小相等，方向相反。參考圖11左邊圖示，信號P1在時鐘信號前后兩個半周期分別用P1A和P1B表示，信號N1在時鐘信號前后兩個半周期分別用N1A和N1B表示，其輸出分別為：P1A＝(Vos+Vin)/2；P1B＝(Vos-Vin)/2N1A＝-P1A＝-(Vos+Vin)/2；N1B＝-P1B＝-(Vos-Vin)/2為便于理解，下面的描述中省略差分信號的系數(shù)1/2，經(jīng)過第一放大器A1，第二斬波開關的輸入信號為一對差分信號P1’和N1’，信號P1’在時鐘信號前后兩個半周期分別用P1A’和P1B’表示，信號N1’在時鐘信號前后兩個半周期分別用N1A’和N1B’表示，其輸出分別為：P1A’＝A(Voff+Vin)/2；P1B’＝A(Voff-Vin)/2N1A’＝-P1A’＝-A(Voff+Vin)/2；N1B’＝-P1B’＝-A(Voff-Vin)/2其中，A是第一放大器的放大倍數(shù)，Voff是第一放大器的輸出信號中的固定偏差，等于霍爾感測器121的固定偏差Vos和第一放大器的固定偏差之和。為便于理解，下面的描述中省略差分信號的系數(shù)和放大器的放大系數(shù)。則經(jīng)過采樣保持電路后：第二斬波開關Z2被配置為在每個時鐘周期的前半周期直接輸出該對差分信號而在每個時鐘周期的后半周期將該對差分信號互換輸出，第二斬波開關的一對差分輸出信號表示為P2和N2。信號P2在時鐘信號前后兩個半周期分別用P2A和P2B表示，信號N2在時鐘信號前后兩個半周期分別用N2A和N2B表示，其輸出分別為：P2A＝P1A’＝(Voff+Vin)；P2B＝N1B’＝-(Voff-Vin)N2A＝N1A’＝-(Voff+Vin)；N2B＝P1B’＝(Voff-Vin)；采樣保持電路124對于差分信號P2和N2中每個信號，在每個時鐘周期的前后兩個半周期內(nèi)分別采集數(shù)據(jù)并分為兩路采樣信號各自輸出，即采樣保持電路輸出兩對采樣信號，一對是P2A和P2B，另一對是N2A和N2B。上述經(jīng)過采樣得到的四路信號經(jīng)過所述濾波電路，輸出P3和N3；濾波電路的濾波器對采樣保持電路輸出的兩對采樣信號分別進行相加處理，其輸出分別為：P3＝P2A+P2B＝(Voff+Vin)+(-(Voff-Vin))＝2VinN3＝N2A+N2B＝-(Voff+Vin)+(Voff-Vin)＝-2Vin可以看出，濾波電路的輸出信號P3和N3中只有理想磁場電壓信號，偏差信號已被消除。參考圖11右邊圖示，從頻域的角度來看，經(jīng)過第一斬波開關，磁感知元件輸出的偏差信號和磁場信號被分離到基帶頻率和斬波頻率，斬波頻率為時鐘信號的頻率，如前面所述，斬波頻率較佳的為幾百K赫茲，基帶頻率與外部磁場的變化頻率相等。當將本實施例的磁傳感器集成電路用于同步電機控制時，外部磁場可是永磁轉(zhuǎn)子磁場，其變化頻率等于交流電源頻率的2倍。當該同步電機由通常的50赫茲或60赫茲的市電交流電供電時，基帶頻率為100赫茲或120赫茲。經(jīng)過第二斬波開關，經(jīng)放大的偏差信號和磁場信號被交換到所述斬波頻率和基帶頻率。由于本實用新型實施例中，斬波頻率和基帶頻率的頻域跨度非常大，要求所述放大器123在具有高增益的同時還具有高帶寬處理能力，以實現(xiàn)對理想檢測信號的增益放大。在本實用新型的另一個實施例中，磁場檢測電路輸出的檢測電信號包括磁場信號和偏差信號，所述信號處理單元包括用于將所述磁感知元件輸出的偏差信號和磁場信號分離到基帶頻率和斬波頻率的斬波開關、用于消除分離到所述斬波頻率的偏差信號的高通濾波器、以及將所述磁場信號解調(diào)回基帶頻率的解調(diào)器。輸出控制電路130用于至少基于所述開關型檢測信號，使所述磁傳感器集成電路至少在自所述輸出端口向外部流出電流的第一狀態(tài)和自外部向所述輸出端口流入電流的第二狀態(tài)其中一個狀態(tài)下運行。在一個優(yōu)選實施例中，輸出控制電路130被配置為至少基于所述開關型檢測信號，使所述集成電路至少在自所述輸出端口向外部流出電流的第一狀態(tài)和自外部向所述輸出端口流入電流的第二狀態(tài)間切換。值得說明的是，本實用新型實施例中，磁傳感器集成電路在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)間切換運行，并不限于其中一個狀態(tài)結(jié)束后立即切換為另一個狀態(tài)的情形，還包括其中一個狀態(tài)結(jié)束后間隔一定時間再切換為另一個狀態(tài)的情形。在一個較佳的應用實例中，兩個狀態(tài)切換的間隔時間內(nèi)磁傳感器集成電路的輸出端口無輸出。在上述實施例的基礎上，在本實用新型的一個實施例中，所述輸出控制電路130包括：第一開關和第二開關，所述第一開關與所述輸出端口連接在所述第一電流通路中，所述第二開關與所述輸出端口連接在與所述第一電流通路方向相反的第二電流通路中，所述第一開關和第二開關在所述磁場檢測信息的控制下選擇性地導通。較佳的，所述第一開關可以為三極管，所述第二開關可以為三極管或二極管，本實用新型對此并不做限定，視情況而定。具體的，在本實用新型的一個實施例中，如圖12所示，所述第一開關31和第二開關32為一對互補的半導體開關。所述第一開關31為低電平導通，所述第二開關32為高電平導通，其中，所述第一開關31與所述輸出端口Pout連接在第一電流通路中，所述第二開關32與所述輸出端口Pout連接在第二電流通路中，所述第一開關31和所述第二開關32兩個開關的控制端均連接磁場檢測電路20，第一開關31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32的電流輸入端連接，第二開關32的電流輸出端接較低電壓(例如地)。若所述磁場檢測電路20輸出的磁場檢測信息是低電平，第一開關31導通，第二開關32斷開，負載電流自較高電壓經(jīng)第一開關31和輸出端口Pout向外流出，若所述磁場檢測電路20輸出的磁場檢測信息是高電平，第二開關32導通，第一開關31斷開，負載電流自外部流入輸出端口Pout并流過第二開關32。圖12的實例中第一開關31為正通道金屬氧化物半導體場效應晶體管(P型MOSFET)，第二開關32為負通道金屬氧化物半導體場效應晶體管(N型MOSFET)。可以理解的是，在其他實施例中，第一開關和第二開關也可以是其他類型的半導體開關，例如可以是結(jié)型場效應晶體管(JFET)或金屬半導體場效應管(MESFET)等其他場效應晶體管。在本實用新型的另一個實施例中，如圖13所示，所述第一開關31為高電平導通的開關管，所述第二開關32為單向?qū)ǘO管，第一開關31的控制端和第二開關32的陰極連接磁場檢測電路20。第一開關31的電流輸入端連接整流電路的輸出，第一開關31的電流輸出端和第二開關32的陽極與輸出端口Pout均連接。其中，所述第一開關31與所述輸出端口Pout連接在第一電流通路中，所述輸出端口Pout、所述第二開關32與所述磁場檢測電路20連接在第二電流通路中，若所述磁場檢測電路20輸出的磁場檢測信息是高電平，第一開關31導通，第二開關32斷開，負載電流自整流電路經(jīng)第一開關31和輸出端口Pout向外流出，若所述磁場檢測電路20輸出的磁場檢測信息是低電平，第二開關32導通，第一開關31斷開，負載電流自外部流入輸出端口Pout并流過第二開關32。可以理解，在本實用新型的其他實施例中，所述第一開關31和所述第二開關32還可以為其他結(jié)構，本實用新型對此并不做限定，具體視情況而定。在本實用新型的另一個實施例中，所述輸出控制電路30包括連接于所述磁場檢測電路與所述輸出端口之間的開關，所述磁場檢測電路輸出的磁場檢測信息控制所述開關，使得電流自所述輸出端口向外流出或自所述輸出端口向內(nèi)流入。作為一種具體實現(xiàn)，如圖14所示，所述輸出控制電路30包括一單向?qū)ㄩ_關33，單向?qū)ㄩ_關33與輸出端口Pout連接在第一電流通路中，其電流輸入端可連接磁場檢測電路20的輸出端，磁場檢測電路20的輸出端還可經(jīng)電阻R1與輸出端口Pout連接在與所述第一電流通路方向相反的第二電流通路中。單向?qū)ㄩ_關33在磁場感應信號為高電平時導通，負載電流經(jīng)單向?qū)ㄩ_關33和輸出端口Pout向外流出，所述磁場感應信號為低電平時單向?qū)ㄩ_關33斷開，負載電流自外部流入輸出端口Pout并流經(jīng)電阻R1和磁場檢測電路20。作為一種替代，所述第二電流通路中的電阻R1也可以替換為與單向?qū)ㄩ_關33反向并聯(lián)的單向?qū)ㄩ_關。這樣，自輸出端口流出的負載電流和流入的負載電流較為平衡。在另一種具體實現(xiàn)中，如圖14A所示，所述輸出控制電路30包括反向串聯(lián)于磁場檢測電路20的輸出端和輸出端口Pout之間的二極管D1和D2、與串聯(lián)的二極管D1和D2并聯(lián)的電阻R1、以及連接于二極管D1和D2的公共端與電源Vcc之間的電阻R2，其中，二極管D1的陰極與磁場檢測電路20的輸出端連接。二極管D1由磁場檢測信息控制。在磁場檢測信息為高電平時二極管D1截止，負載電流經(jīng)電阻R2和二極管D2自輸出端口Pout向外流出，所述磁場檢測信息為低電平時，負載電流自外部流入輸出端口Pout并流經(jīng)電阻R1和磁場檢測電路20。本實用新型實施例的磁傳感器集成電路中，采用折疊式級聯(lián)結(jié)構的放大器，能夠?qū)⒑苄〉妮斎胄盘柗糯蟮阶銐虻脑鲆姹稊?shù)，并具有高帶寬特性，能夠準確處理頻域跨度很大的信號，具有非常好的頻率特性和擺率，能夠保證整個磁場檢測電路最終輸出結(jié)果的準確性和可靠性，進而保證了磁傳感器集成電路磁場極性判斷結(jié)果及相關控制輸出信號的準確性。下面結(jié)合一具體應用，對本實用新型實施例所提供的磁傳感器集成電路進行描述。如圖15所示，本實用新型實施例還提供了一種電機組件，所述電機組件包括：由一交流電源100供電的電機200、與所述電機200串聯(lián)的雙向?qū)ㄩ_關300、以及依據(jù)本實用新型上述任一實施例所提供的磁傳感器集成電路400，所述磁傳感器集成電路400的輸出端口與所述雙向?qū)ㄩ_關300的控制端電連接。優(yōu)選的，雙向?qū)ㄩ_關300可以是三端雙向可控硅開關(TRIAC)?？梢岳斫?，雙向?qū)ㄩ_關也可由其他類型的合適的開關實現(xiàn)，例如可以包括反向并聯(lián)的兩個硅控整流器，并設置相應的控制電路，依據(jù)磁傳感器集成電路的輸出端口的輸出信號經(jīng)所述控制電路按照預定方式控制這兩個硅控整流器。優(yōu)選的，所述電機組件還包括降壓電路500，用于將所述交流電源100降壓后提供給所述磁傳感器集成電路400。磁傳感器集成電路400靠近電機200的轉(zhuǎn)子安裝以感知轉(zhuǎn)子的磁場變化。在上述實施例的基礎上，在本實用新型的一個具體實施例中，所述電機為同步電機，可以理解，本實用新型的磁傳感器集成電路不僅適用于同步電機，也適用于其他類型的永磁電機如直流無刷電機。如圖16所示，所述同步電機包括定子和可相對定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子11。定子具有定子鐵心12及繞設于定子鐵心12上的定子繞組16。定子鐵心12可由純鐵、鑄鐵、鑄鋼、電工鋼、硅鋼等軟磁材料制成。轉(zhuǎn)子11具有永磁鐵，定子繞組16與交流電源串聯(lián)時轉(zhuǎn)子11在穩(wěn)態(tài)階段以60f/p圈/分鐘的轉(zhuǎn)速恒速運行，其中f是所述交流電源的頻率，p是轉(zhuǎn)子的極對數(shù)。本實施例中，定子鐵心12具有兩相對的極部14。每一極部具有極弧面15，轉(zhuǎn)子11的外表面與極弧面15相對，兩者之間形成基本均勻氣隙。本申請所稱基本均勻的氣隙，是指定子與轉(zhuǎn)子之間大部分形成均勻氣隙，只有較少部分為非均勻氣隙。優(yōu)選的，定子極部的極弧面15上設內(nèi)凹的起動槽17，極弧面15上除起動槽17以外的部分則與轉(zhuǎn)子同心。上述配置可形成不均勻磁場，保證轉(zhuǎn)子在靜止時其極軸S1相對于定子極部的中心軸S2傾斜一個角度，允許電機在集成電路的作用下每次通電時轉(zhuǎn)子可以具有起動轉(zhuǎn)矩。其中轉(zhuǎn)子的極軸S1指轉(zhuǎn)子兩個極性不同的磁極之間的分界線，定子極部14的中心軸S2指經(jīng)過定子兩個極部14中心的連線。本實施例中，定子和轉(zhuǎn)子均具有兩個磁極?？梢岳斫獾?，在更多實施例中，定子和轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)也可以不相等，且具有更多磁極，例如四個、六個等。在上述實施例的基礎上，在本實用新型的一個實施例中，所述輸出控制電路30被配置為在所述交流電源100為正半周期且所述磁場檢測電路20檢測所述永磁轉(zhuǎn)子的磁場為第一極性、或者所述交流電源100為負半周期且所述磁場檢測電路20檢測所述永磁轉(zhuǎn)子的磁場為與所述第一極性相反的第二極性時，使所述雙向?qū)ㄩ_關300導通。當所述交流電源100為負半周期且永磁轉(zhuǎn)子為所述第一極性，或者所述交流電源100為正半周期且所述永磁轉(zhuǎn)子為第二極性時,使所述雙向?qū)ㄩ_關300截止。優(yōu)選的，所述輸出控制電路30被配置為在所述交流電源100輸出的信號位于正半周期且所述磁場檢測電路20檢測所述永磁轉(zhuǎn)子的磁場為第一極性時，控制電流由所述集成電路流向所述雙向?qū)ㄩ_關300，并在所述交流電源100輸出的信號位于負半周期且所述磁場檢測電路20檢測所述永磁轉(zhuǎn)子的磁場為與所述第一極性相反的第二極性時，控制電流由所述雙向?qū)ㄩ_關300流向所述集成電路?？梢岳斫?，永磁轉(zhuǎn)子為第一磁極性且交流電源為正半周期，或者永磁轉(zhuǎn)子為第二磁極性且交流電源為負半周期時，所述集成電路流出或流入電流既包括上述兩種情況整個持續(xù)時間段內(nèi)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(nèi)有電流流過的情形。本實用新型一個較佳實施例中，雙向?qū)ㄩ_關300采用三端雙向可控硅開關(TRIAC)，整流電路60采用圖5所示的電路，輸出控制電路采用圖12所示的電路，輸出控制電路30中第一開關31的電流輸入端連接全波整流橋61的電壓輸出端，第二開關32的電流輸出端連接全波整流橋61的接地輸出端。當交流電源100輸出的信號位于正半周期且所述磁場檢測電路20輸出低電平時，輸出控制電路30中第一開關31導通而第二開關32斷開，電流依次流過交流電源100、電機200、集成電路400的第一輸入端子、降壓電路(圖中未示出)、全波整流橋61的第二二極管612輸出端、輸出控制電路30的第一開關31，自輸出端口流向雙向?qū)ㄩ_關300回到交流電源100。TRIAC300導通后，降壓電路500和磁傳感器集成電路400形成的串聯(lián)支路被短路，磁傳感器集成電路400因無供電電壓而停止輸出，而TRIAC300由于流過其兩個陽極之間的電流足夠大(高于其維持電流)，在控制極與其第一陽極間無驅(qū)動電流的情況下，TRIAC300仍保持導通。當交流電源100輸出的信號位于負半周期且所述磁場檢測電路20輸出高電平時，輸出控制電路30中第一開關31斷開而第二開關32導通，電流從交流電源100流出，自雙向?qū)ㄩ_關300流入輸出端口，經(jīng)輸出控制電路30的第二開關32、全波整流橋61的接地輸出端和第一二極管611、集成電路400的第一輸入端子、電機200回到交流電源100。同樣的，TRIAC300導通后，磁傳感器集成電路400因被短路而停止輸出短路，TRIAC300則可保持導通。當交流電源100輸出的信號位于正半周期且所述磁場檢測電路20輸出高電平，或者交流電源100輸出的信號位于負半周期且所述磁場檢測電路20輸出低電平，輸出控制電路30中第一開關31和第二開關32均不能導通,TRIAC300截止。由此，所述輸出控制電路30可基于交流電源100的極性變化和磁場檢測信息，使所述集成電路控制雙向?qū)ㄩ_關300以預定方式在導通與截止狀態(tài)之間切換，進而控制定子繞組16的通電方式，使定子產(chǎn)生的變化磁場配合轉(zhuǎn)子的磁場位置，只沿單個方向拖動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，從而保證電機每次通電時轉(zhuǎn)子具有固定的旋轉(zhuǎn)方向。本實用新型實施例中，磁場檢測信號為開關型檢測信號，在電機的穩(wěn)態(tài)階段，所述開關型檢測信號的開關切換頻率等于所述交流電源的頻率的兩倍。在本實用新型另一個實施例的電機組件中，電機可以與雙向?qū)ㄩ_關串聯(lián)于外部交流電源兩端之間，電機與雙向?qū)ㄩ_關串聯(lián)形成的第一串聯(lián)支路與降壓電路和磁傳感器集成電路形成的第二串聯(lián)支路并聯(lián)。磁傳感器集成電路的輸出端口與雙向?qū)ㄩ_關連接，控制雙向?qū)ㄩ_關以預定方式在導通與截止狀態(tài)之間切換，進而控制定子繞組的通電方式。本實用新型實施例中的電機組件可以用于但不限于泵、風扇、家用電器、車輌等設備中，所述家用電器例如可以是洗衣機、洗碗機、抽油煙機、排氣扇等?？梢岳斫?，前面只是結(jié)合一種可能的應用對本實用新型的磁傳感器集成電路做出的描述，本實用新型的磁傳感器并不僅限于上述應用，例如，不僅用于電機驅(qū)動，還可用于其他具有磁場檢測的應用。本實施例中，所述磁傳感器內(nèi)部的信號處理單元具有折疊式級聯(lián)放大器，能夠?qū)⒑苄〉妮斎胄盘柗糯蟮阶銐虻脑鲆姹稊?shù)，并具有高帶寬特性，能夠準確處理頻域跨度很大的信號，具有非常好的頻率特性和擺率，能夠保證整個磁傳感器集成電路最終輸出結(jié)果的準確性和可靠性，進而保證了磁場極性判斷結(jié)果的準確性。本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。還需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。對所公開的實施例的上述說明，使本領域?qū)I(yè)技術人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業(yè)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實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本實用新型將不會被限制于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范圍。當前第1頁1 2 3