[發明專利]一種集成霍爾磁傳感器封裝應力補償電路和方法

有效

• 申請號: 201610057203.3
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105607018B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 徐躍;徐俊
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01R33/07
• 分類號: G01R33/07;G01L1/22
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 汪旭東

本發明公開了一種集成霍爾磁傳感器封裝應力補償電路和方法，整體電路包括應力檢測電路、偏置電路以及應力補償電路。應力檢測電路包括應力傳感器、差分?差分放大器(DDA)和模數轉換器(ADC)三部分電路。偏置電路包括基準電流、鏡像電流源、比例微電流源三部分。偏置電路和霍爾傳感器集成在同一芯片上的應力傳感器產生與封裝應力成正比的微弱的電信號，與應力傳感器的失調補償電壓V_off一起傳輸到DDA，經DDA放大后輸入ADC進行信號的模數轉換，轉換后的數字信號接入應力補償電路并控制應力補償電流的大小與極性，產生的應力補償電流與偏置電流I₀一起輸入霍爾器件，最終消除霍爾器件中應力產生的電流。

技術領域

本發明涉及一種對集成霍爾磁傳感器封裝應力進行補償和消除的電路和方法，屬于傳感器技術領域。

背景技術

霍爾傳感器是一種基于霍爾效應的磁電轉換元件,憑借其工藝簡單、體積小、生產成本低、安裝簡便、工作電壓范圍寬、使用壽命長、測量精度高以及防塵、防油等優點,已經廣泛地應用到工業變頻控制、交通運輸、醫療系統、電子消費品和各類智能儀表等領域。

但是由于很多原因，霍爾傳感器會受到應力的影響并最終使傳感器性能發生較明顯的變化。例如：在晶圓制造工藝、封裝過程、將封裝片焊接到電路板的過程、塑料密封模塊的注塑過程以及外部應力等等。在諸多原因中，封裝應力最為常見，封裝應力不僅會通過壓阻效應使霍爾片產生與應力相關的失調，而且產生的壓電效應會使霍爾傳感器的靈敏度發生相應的變化，影響霍爾傳感器的正常工作。

應力補償電路可以采用數字電路技術，即：預先將機械應力引起的霍爾信號變化存入存儲器中，將產生的霍爾信號與其相減以消除壓電效應的影響。這種方法操作簡便，無需引入復雜的電路，但是，其缺點是如果預先存儲的數據不完善，最終補償的效果將不太理想。而本發明采用基于模擬電路技術的應力補償電路，能夠很好地解決上面的問題。

發明內容

本發明目的在于解決了上述現有技術的不足，提出了一種集成霍爾磁傳感器封裝應力補償電路，該電路結構簡單，容易實現，能夠有效地消除集成霍爾傳感器封裝應力對磁場靈敏度的影響。

本發明解決其技術問題所采取的技術方案是：針對集成霍爾傳感器封裝應力產生的壓電效應對霍爾片磁場靈敏度的影響，本發明提出了一種基于模擬信號技術的封裝應力補償電路，整體電路包括應力檢測電路、偏置電路以及應力補償電路，整體電路結構示意圖如圖1所示。應力檢測電路包括應力傳感器、差分-差分放大器(DDA)和模數轉換器(ADC)。偏置電路包括基準電流、鏡像電流源、比例微電流源。應力傳感器和霍爾傳感器集成在同一芯片上，產生與封裝應力成正比的微弱的電信號，與應力傳感器的失調消除信號V_off一起傳輸到DDA，經DDA放大后輸入ADC進行信號的模數轉換，轉換后的數字信號接入應力補償電路并控制應力補償電流的大小與極性，產生的應力補償電流與偏置電流I₀一起輸入霍爾器件，最終抵消霍爾器件受封裝應力的影響。