[發(fā)明專利]適于汽車應(yīng)用的集成霍爾傳感器和電流檢測裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110388024.5
• 申請日: 2011-11-29
• 公開（公告）號: CN103134970A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊凱;鄧恒;張崇生;郝飛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海汽車集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 李湘;王忠忠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電流測量技術(shù)，特別涉及一種結(jié)構(gòu)緊湊的集成霍爾傳感器和基于該集成霍爾傳感器的電流檢測裝置。

背景技術(shù)

電流檢測技術(shù)在汽車領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。目前最為普遍的是采用霍爾傳感器來測量電流。在典型的霍爾電流傳感器中，當(dāng)電流流經(jīng)主電路時，將產(chǎn)生一強(qiáng)度正比于電流大小的磁場，該磁場在霍爾元件內(nèi)感應(yīng)出電壓信號，該信號經(jīng)功率放大器放大后輸出，通過測量信號的大小即可確定主電路內(nèi)的電流。

圖1示出了利用霍爾元件檢測電流的原理。如圖1所示，霍爾元件是一種半導(dǎo)體薄片，當(dāng)沿薄片的橫向通過電流Ic時，在垂直于薄片表面的磁場B的作用下，極性不同的載流子在洛侖茲力的驅(qū)動下將在薄片的上下兩側(cè)分別累積，從而在上下兩側(cè)之間產(chǎn)生大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比的霍爾電勢。由于磁感應(yīng)強(qiáng)度B與待測電流的大小成正比，因此通過測量霍爾電勢可以確定出待測電流的強(qiáng)度。

上述傳統(tǒng)的霍爾元件的靈敏度較低，輸出信號有偏置電壓和噪聲，對于處理電路要求高，系統(tǒng)成本高。而且傳統(tǒng)的霍爾傳感器如果使用不當(dāng)，它的霍爾電壓與磁感應(yīng)強(qiáng)度為非線性關(guān)系，從而嚴(yán)重影響檢測精度。在汽車應(yīng)用中，霍爾傳感器需要工作在復(fù)雜的電氣和溫度環(huán)境下，這使得上述問題更為突出。

在汽車用電負(fù)載中，諸如空調(diào)器、音響、車窗升降控制器、座椅加熱器、風(fēng)扇馬達(dá)之類的電器數(shù)量眾多，這類用電設(shè)備的安裝空間比較局促。然而，目前一般都使用聚集磁場的裝置(例如鐵心)來提高霍爾傳感器的靈敏度，這些裝置需要耗費(fèi)金屬材料，而且體積較大，因此不利于測量裝置的小型化。

由上可見，迫切需要一種能夠克服上述缺點(diǎn)的霍爾電流傳感器。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個目的是提供一種適于汽車應(yīng)用的集成霍爾傳感器，其具有高靈敏度和易于小型化等優(yōu)點(diǎn)。

上述目的可以由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種集成霍爾傳感器，包括：

襯底，在其中一個表面上形成有霍爾傳感元件和處理電路；

形成于所述襯底另一個表面上的鐵磁層；以及

將所述襯底和鐵磁層封裝在其內(nèi)的殼體，

其中，所述鐵磁層被分為兩部分，所述霍爾傳感元件位于所述兩部分的其中一個的下方。

優(yōu)選地，在上述集成霍爾傳感器中，所述鐵磁層的兩部分在相互面對的一側(cè)的輪廓呈對稱的外凸曲線的形狀，所述霍爾傳感元件被設(shè)置在所述外凸曲線的凸點(diǎn)之間的連線上。

優(yōu)選地，在上述集成霍爾傳感器中，所述外凸曲線以下列曲線方程表示：

y＝-ax⁴+bx²+c

這里，x和y為所述輪廓的任一點(diǎn)的坐標(biāo)，a、b和c＞0。

優(yōu)選地，在上述集成霍爾傳感器中，所述外凸曲線以下列曲線方程表示：

y=asinxx]]>

這里，x和y為所述輪廓的任一點(diǎn)的坐標(biāo)，a＞0。

上述目的還可以由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種集成霍爾傳感器，包括：

襯底，在其中一個表面上形成有兩個霍爾傳感元件和處理電路；

形成于所述襯底另一個表面上的鐵磁層；以及

將所述襯底和鐵磁層封裝在其內(nèi)的殼體，

其中，所述鐵磁層被分為兩部分，該兩部分在相互面對的一側(cè)的輪廓呈對稱的外凸曲線的形狀，所述兩個霍爾傳感元件分別位于所述兩部分的下方并且相對于所述兩部分之間的空隙對稱分布在所述外凸曲線的凸點(diǎn)之間的連線上，并且所述處理電路被配置為按照下列方式運(yùn)行：

將所述兩個霍爾傳感元件的輸出信號相減；以及

根據(jù)相減后的信號確定被測電流的大小。

本發(fā)明的另一個目的是提供一種適于汽車應(yīng)用的電流檢測裝置，其具有高靈敏度和易于小型化等優(yōu)點(diǎn)。

上述目的可以由下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)。

一種適于汽車應(yīng)用的電流檢測裝置，包括：

印刷電路板；

安裝在所述印刷電路板上的集成霍爾傳感器，包含：

襯底，在其中一個表面上形成有霍爾傳感元件和處理電路；

形成于所述襯底另一個表面上的鐵磁層；以及

將所述襯底和鐵磁層封裝在其內(nèi)的殼體，被安裝在所述印刷電路板的布線附近，