一种低电压驱动各向异性磁阻传感器的旋转检测系统的制作方法

1.本发明涉及传感器相关技术领域，尤其是指一种低电压驱动各向异性磁阻传感器的旋转检测系统。


背景技术：

2.各向异性磁阻（amr）传感器常用于旋转检测系统，在某些系统中，由于各向异性磁阻（amr）传感器输出的两对模拟差分信号x /x-与y /y-需要使用仪表放大器将其放大后进行采样，因此需要为仪表放大器配置正负电源轨。但是，现有的基于各向异性磁阻（amr）传感器的旋转检测系统常采用额外的dc/dc或者电荷泵直接生成正负高电压来为仪表放大器配置正负电源轨，使用额外dc/dc的方式成本较高、而采用电荷泵生成正负高电压的方式则需要额外输入clk时钟信号，增加了成本与电路复杂度。


技术实现要素：

3.本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种降低成本与电路复杂度的低电压驱动各向异性磁阻传感器的旋转检测系统。
4.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种低电压驱动各向异性磁阻传感器的旋转检测系统，包括boost升压dc/dc与正负电压电荷泵模块、仪表放大器模块、各向异性磁阻amr传感器u2和采样模块；所述boost升压dc/dc与正负电压电荷泵模块分别与各向异性磁阻amr传感器u2连接和仪表放大器模块连接，所述仪表放大器模块与采样模块连接；所述boost升压dc/dc与正负电压电荷泵模块包括boost升压dc/dc模块u1和正负电压电荷泵模块，其中所述boost升压dc/dc模块u1用于输出高电平电压，为所述各向异性磁阻amr传感器u2和采样模块提供驱动电源；所述正负电压电荷泵模块用于输出正负高电平电压，为所述仪表放大器模块提供正负电源；所述采样模块用于采样各向异性磁阻amr传感器u2产生不同的差分信号。
5.采用本系统无需采用额外的dc/dc来生成正负高电压，降低了成本；也无需引入额外的时钟信号clk，降低了成本与电路复杂程度。
6.作为优选，所述boost升压dc/dc与正负电压电荷泵模块包括boost升压dc/dc模块 u1、功率电感l1、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、肖特基二极管d1、肖特基二极管d2、肖特基二极管d3、肖特基二极管d4、肖特基二极管d5、肖特基二极管d6、肖特基二极管d7、肖特基二极管d8、肖特基二极管d9、肖特基二极管d10；所述功率电感l1一端接输入电源，所述功率电感l1另一端与所述电容c1的一端、所述电容c7的一端和boost升压dc/dc模块 u1的sw脚，所述肖特基二极管d1阳极与所述电容c1另一端、所述肖特基二极管d2阴极、所述电容c2一端和所述电容c5一端连接，所述肖特基二极管d2阳极与所述电容c3一端和所述肖特基二极管d3阴极连接，所述肖特基二极管d3阳极与所述电容c2另一端和所述肖特基二极管d4阴极连接，所述肖特基二极管d4阳极与所述电容c4一端和所述肖特基二极管d5阴极连接，所述肖特基二极管d5阳极与所述电容c5另一
端和所述肖特基二极管d6阴极连接，所述肖特基二极管d6阳极与所述电容c6一端连接并输出负电压vcc-，所述肖特基二极管d1阴极、所述电容c3另一端、所述电容c4另一端和所述电容c6另一端均接地，所述肖特基二极管d7阳极连接boost升压dc/dc模块 u1的输出，所述肖特基二极管d7阴极与所述电容c7另一端、所述电容c10一端和所述肖特基二极管d8阳极连接，所述肖特基二极管d8阴极与所述电容c8一端和所述肖特基二极管d9阳极连接，所述肖特基二极管d9阴极与所述电容c10另一端和所述肖特基二极管d10阳极连接，所述肖特基二极管d10阴极与所述电容c9一端连接并输出正电压vcc ，所述电容c8的另一端和所述电容c9的另一端均接地。
7.作为优选，所述正负电压电荷泵模块使用boost升压dc/dc模块连接的所述功率电感l1存储的能量，利用boost升压dc/dc模块内部不断开关导致所述功率电感l1不断存储与释放而产生的pwm2波形推动正负电压电荷泵模块产生正负电源。
8.作为优选，所述仪表放大器模块包括仪表放大器op1和仪表放大器op2，所述各向异性磁阻amr传感器u2的输入使用boost升压dc/dc模块 u1产生的高电平电压，所述各向异性磁阻amr传感器u2输出的x向模拟差分信号x 、x-连接所述仪表放大器op1的in 、in-，所述各向异性磁阻amr传感器u2输出的y向模拟差分信号y 、y-连接所述仪表放大器op2的in 、in-。
9.作为优选，所述仪表放大器op1与所述仪表放大器op2中的正负电源使用所述正负电压电荷泵模块生成的正负电源。
10.作为优选，所述仪表放大器op1与所述仪表放大器op2的输出信号均输出到所述采样模块。
11.作为优选，所述采样模块中使用电源可为所述boost升压dc/dc模块 u1产生的高电平电压，也可使用所述正负电压电荷泵模块生成的正负电源。
12.作为优选，所述采样模块使用电源为所述boost升压dc/dc模块 u1产生的高电平电压时，检测角度为0
°
~135
°
；所述采样模块使用电源为所述正负电压电荷泵模块生成的正负电源时，检测角度为0
°
~360
°
。
13.本发明的有益效果是：无需采用额外的dc/dc来生成正负高电压，降低了成本；也无需引入额外的时钟信号clk，降低了成本与电路复杂程度。
附图说明
14.图1是本发明的电路原理图；图2是本发明实施例中提供的amr传感器传输特性曲线。
具体实施方式
15.下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
16.如图1的实施例中，一种低电压驱动各向异性磁阻传感器的旋转检测系统，包括boost升压dc/dc与正负电压电荷泵模块10、仪表放大器模块、各向异性磁阻amr传感器u2和采样模块30；boost升压dc/dc与正负电压电荷泵模块分别与各向异性磁阻amr传感器u2连接和仪表放大器模块连接，仪表放大器模块与采样模块连接；boost升压dc/dc与正负电压电荷泵模块包括boost升压dc/dc模块u1和正负电压电荷泵模块，其中boost升压dc/dc模块
u1用于输出高电平电压，为各向异性磁阻amr传感器u2和采样模块提供驱动电源；正负电压电荷泵模块用于输出正负高电平电压，为仪表放大器模块提供正负电源；采样模块用于采样各向异性磁阻amr传感器u2产生不同的差分信号。
17.boost升压dc/dc与正负电压电荷泵模块包括boost升压dc/dc模块 u1、功率电感l1、电容c1、电容c2、电容c3、电容c4、电容c5、电容c6、电容c7、电容c8、电容c9、电容c10、肖特基二极管d1、肖特基二极管d2、肖特基二极管d3、肖特基二极管d4、肖特基二极管d5、肖特基二极管d6、肖特基二极管d7、肖特基二极管d8、肖特基二极管d9、肖特基二极管d10；功率电感l1一端接输入电源，功率电感l1另一端与电容c1的一端、电容c7的一端和boost升压dc/dc模块 u1的sw脚，肖特基二极管d1阳极与电容c1另一端、肖特基二极管d2阴极、电容c2一端和电容c5一端连接，肖特基二极管d2阳极与电容c3一端和肖特基二极管d3阴极连接，肖特基二极管d3阳极与电容c2另一端和肖特基二极管d4阴极连接，肖特基二极管d4阳极与电容c4一端和肖特基二极管d5阴极连接，肖特基二极管d5阳极与电容c5另一端和肖特基二极管d6阴极连接，肖特基二极管d6阳极与电容c6一端连接并输出负电压vcc-，肖特基二极管d1阴极、电容c3另一端、电容c4另一端和电容c6另一端均接地，肖特基二极管d7阳极连接boost升压dc/dc模块 u1的输出，肖特基二极管d7阴极与电容c7另一端、电容c10一端和肖特基二极管d8阳极连接，肖特基二极管d8阴极与电容c8一端和肖特基二极管d9阳极连接，肖特基二极管d9阴极与电容c10另一端和肖特基二极管d10阳极连接，肖特基二极管d10阴极与电容c9一端连接并输出正电压vcc ，电容c8的另一端和电容c9的另一端均接地。
18.正负电压电荷泵模块使用boost升压dc/dc模块u1连接的功率电感l1存储的能量，利用boost升压dc/dc模块u1内部不断开关导致功率电感l1不断存储与释放而产生的pwm2波形推动正负电压电荷泵模块产生正负电源。其中，正负电压电荷泵模块包括正电压电荷泵模块10-1和负电压电荷泵模块10-2，在正电压电荷泵模块10-1（此处原理说明时忽略肖特基二极管压降与电容充电时间）中，当pwm2输出低电平时，电容c7左端为低电平，boost升压dc/dc模块u1通过肖特基二极管d7给电容c7充电至电容c7两端电压为5v，boost升压dc/dc模块u1通过肖特基二极管d7和肖特基二极管d8给电容c8充电至电容c8两端电压为5v，boost升压dc/dc模块u1通过肖特基二极管d7、肖特基二极管d8、肖特基二极管d9和肖特基二极管d10给电容c9充电至电容c9两端电压为5v；当pwm2输出高电平时，电容c7左端电压为2倍的5v，即10v，电容c7通过肖特基二极管d8给c8充电，电容c7通过肖特基二极管d8、肖特基二极管d9和肖特基二极管d10给c9充电；当pwm2输出低电平时，电容c7左端为低电平，电容c8通过肖特基二极管d9给电容c10与电容c7充电；当pwm2输出高电平时，电容c7与电容c10通过肖特基二极管d10给电容c9充电；经过若干个周期多次循环充电后，电容c7两端电压为5v，电容c8两端电压为10v，电容c10两端电压为15v。
19.在负电压电荷泵模块10-2（此处原理说明时忽略肖特基二极管压降与电容充电时间）中，当pwm2输出高电平时，电容c1左端为高电平，boost升压dc/dc模块u1通过肖特基二极管d1给电容c1充电至电容c2两端电压为5v；
当pwm2输出低电平时，电容c7左端电压为0v， 电容c7右端电压则为-5v，gnd给电容c2、电容c4和电容c6充电；当pwm2输出高电平时，5v通过电容c1对电容c2、电容c3、电容c5和电容c6充电；当pwm2输出低电平时，gnd给电容c3与电容c4充电；当pwm2输出高电平时，5v通过电容c1对电容c6充电；当pwm2输出低电平时，gnd给电容c4充电；经过若干个周期多次循环充电后，电容c3两端电压为5v，电容c4两端电压为10v，电容c6两端电压为15v。
20.其中，肖特基二极管d1~d10采用肖特基二极管，因为肖特基二极管在小电流时导通压降较普通二极管低，使用肖特基二极管时，正负输出电压能够十分接近15v与-15v。
21.其中，电容c6与电容c9为储能电容，负责存储电荷泵输出的电能，此电容容量增大，则电荷泵启动时间变长，但是纹波减小。
22.仪表放大器模块包括仪表放大器op1和仪表放大器op2，各向异性磁阻amr传感器u2的输入使用boost升压dc/dc模块 u1产生的高电平电压，各向异性磁阻amr传感器u2输出的x向模拟差分信号x 、x-连接仪表放大器op1的in 、in-，各向异性磁阻amr传感器u2输出的y向模拟差分信号y 、y-连接仪表放大器op2的in 、in-。仪表放大器op1与仪表放大器op2中的正负电源使用正负电压电荷泵模块生成的正负电源。仪表放大器op1与仪表放大器op2的输出信号均输出到采样模块。各向异性磁阻amr传感器传输特性曲线如图2所示。
23.其中，仪表放大器op1与仪表放大器op2使用仪表放大器ic，考虑成本的情况下，也可自行设计仪表放大器电路。
24.采样模块中使用电源可为boost升压dc/dc模块 u1产生的高电平电压，也可使用正负电压电荷泵模块生成的正负电源。采样模块使用电源为boost升压dc/dc模块 u1产生的高电平电压时，检测角度为0
°
~135
°
；采样模块使用电源为正负电压电荷泵模块生成的正负电源时，检测角度为0
°
~360
°
。
25.其中，采样模块需要使用双通道、支持同步采样的adc。
26.在本技术实施例中，通过使用boost升压dc/dc模块u1的功率电感l1不断存储与释放能量而产生的pwm2波驱动正负电压电荷泵模块，无需采用额外的dc/dc来生成正负高电压，降低了成本；也无需引入额外的时钟信号clk，降低了成本与电路复杂程度。