一种车规级可编程线性霍尔传感器芯片的制作方法

1.本实用新型涉及霍尔传感器技术领域，特别是一种车规级可编程线性霍尔传感器芯片。


背景技术：

2.霍尔芯片在汽车领域得到了广泛的应用，如油门踏板、节气门位置传感器、变速箱、车身高度传感器、大灯调节传感器等，目前国内霍尔芯片几乎全靠进口，已有的霍尔传感器是主要是工业级一维线性霍尔，一维线性霍尔对磁场的线性分布要求很高，如果磁铁表面积偏小，霍尔工作在磁场非线性区域，就会造成输出信号的非线性。同时，一维线性霍尔容易受到外界杂散磁场的影响，需要外加屏蔽环，增加应用成本。此外，还存在温度漂移大，可测量范围小，安全等级不够等缺点。很难满足未来汽车对传感器宽温度工作范围、高精度、高安全等级的要求，而目前还没有车规级多维线性霍尔传感器。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种车规级可编程线性霍尔传感器芯片。
4.实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种车规级可编程线性霍尔传感器芯片，包括霍尔盘模组、与霍尔盘模组连接的斩波电路模块、与斩波电路模块连接的差分电路模块、与差分电路模块连接的多路选择器、与多路选择器连接的低通滤波器、与低通滤波器连接的前置放大电路模块、与前置放大电路模块连接的自动增益放大电路模块、与自动增益放大电路模块连接的a/d转换器以及与a/d转换器连接的数字处理单元；
5.所述霍尔盘模组包括6个沿圆周方向互成60
°
并均匀分布的霍尔盘，用于感应磁场变化，6个霍尔盘输出6路霍尔感应信号，6个霍尔盘分别与相对的霍尔盘两两信号差分处理。
6.作为本实用新型的进一步补充，6个霍尔盘输出的6路霍尔感应信号通过所述斩波电路模块消除失调电压，然后经过所述差分放大电路模块进行差分放大，消除共模干扰，输出三路互成120
°
相位关系的正余弦信号。
7.作为本实用新型的进一步补充，所述多路选择器的多路选择开关分时采集三路正余弦信号，并将信号传递给低通滤波器，消除高频干扰，再将处理后的信号传递给前置放大电路模块进行前置放大，传递给自动增益放大电路模块进行自动增益运放，通过a/d转换器，将模拟信号转化为数字信号，给后级的数字处理单元。
8.作为本实用新型的进一步补充，所述数字处理单元包括两个处理单元以及与两个处理单元连接的地址数据总线，两个处理单元分别采用dsp数字处理器和arm核处理器同时对采集的位置信号进行数字滤波、角度计算，以及线性校准和安全诊断，所述自动增益放大电路模块通过a/d转换器分别与两个处理单元连接，两个处理单元之间彼此通讯连接。
9.作为本实用新型的进一步补充，所述地址数据总线连接有ram存储器、eerom存储
器、编程接口、d/a转换器、pwm接口和sent接口，所述编程接口、d/a转换器、pwm接口和sent接口共同连接有四选一开关。
10.作为本实用新型的进一步补充，其还包括温度传感器电路模块，所述温度传感器电路模块通过a/d转换器分别与数据处理单元的两个处理单元连接。
11.作为本实用新型的进一步补充，所述霍尔盘模组连接有电源vdd，所述电源vdd的输入端接入有tvs瞬态二极管或浪涌吸收电路，所述电源vdd的输入端依次还连接有稳压电源模块、电压基准模块、电压参考模块、低压差线性稳压器、欠压锁存上电复位模块和振荡器，其中所述稳压电源模块和所述欠压锁存上电复位模块共同与所述电源vdd的输入端连接，所述稳压电源模块与所述电压基准模块连接，所述电压基准模块与所述电压参考模块连接，所述电压参考模块与所述低压差线性稳压器连接，所述欠压锁存上电复位模块与所述振荡器连接，所述电源vdd的另一端接地。
12.其有益效果在于，本实用新型提供的车轨级多维线性霍尔芯片安全等级高，支持多种信号输出，可以很好的消除外接杂散磁场的影响，而且由于该芯片中设置了温度传感器，芯片中的eeprom中会提前存储好芯片的温度偏移模型和校准参数，处理器可以根据当前温度，调取校准参数，补偿温漂，从而保证了高精度，并且当芯片供电出现过压、反压、欠压时，电源管理模块自动进入保护模式，避免芯片的损坏。
附图说明
13.图1是本实用新型的结构示意框图；
14.图2是本实用新型所述的数字处理模块的结构示意框图；
15.图3是本实用新型中电源的结构示意框图。
16.图中，1、霍尔盘模组；2、斩波电路模块；3、差分电路模块；4、多路选择器；5、低通滤波器；6、前置放大电路模块；7、自动增益放大电路模块；8、a/d转换器；9、数字处理单元；10、温度传感器电路模块；11、稳压电源模块；12、电压基准模块；13、电压参考模块；14、低压差线性稳压器；15、欠压锁存上电复位模块；16、振荡器。
具体实施方式
17.首先说明一下本实用新型的设计初衷，目前通用的霍尔传感器一般采用的是工业级一维线性霍尔，这种霍尔传感器易受到外界杂散磁场的影响，需要外加屏蔽环，增加应用成本，还存在温度漂移大，可测量范围小，安全等级不够等缺点，为此，本实用新型提出了一种车轨级多维线性霍尔芯片架构，着力解决一维线性霍尔对磁场非线性的敏感性和校准难的问题，同时，在芯片的宽工作温度范围和安全可靠性方面做了大幅提升，可以满足未来车规级的位置传感器要求。
18.下面结合附图对本实用新型进行具体描述，如图1-图3所示，该霍尔传感器芯片主要包括以下几大模块：霍尔盘模组1、与霍尔盘模组1连接的斩波电路模块2、与斩波电路模块2连接的差分电路模块3、与差分电路模块3连接的多路选择器4、与多路选择器4连接的低通滤波器5、与低通滤波器5连接的前置放大电路模块6、与前置放大电路模块6连接的自动增益放大电路模块7、与自动增益放大电路模块7连接的a/d转换器8、与a/d转换器8连接的数字处理单元9等，其中数字处理单元9还连接有温度传感器电路模块10，实时监测芯片温
度。
19.接下来分别对上述模块进行说明，其中霍尔盘模组1包括6个沿圆周方向互成60
°
并均匀分布的霍尔盘，用于感应磁场变化，6个霍尔盘输出6路霍尔感应信号，6个霍尔盘分别与相对的霍尔盘两两信号差分处理，可以很好的消除外接杂散磁场的影响；6个霍尔盘输出的6路霍尔感应信号，首先通过斩波电路模块2消除失调电压，然后经过差分放大电路模块进行差分放大，消除共模干扰，输出三路互成120
°
相位关系的正余弦信号，通过多路选择器4的多路选择开关分时采集三路正余弦信号，并将信号传递给低通滤波器5，消除高频干扰，包括前级选择开关的噪声，再将处理后的信号传递给前置放大电路模块6进行前置放大，传递给自动增益放大电路模块7进行自动增益运放，使三路正余弦信号幅值放大到合适的范围，通过a/d转换器8，将模拟信号转化为数字信号，给后级的数字处理单元9。
20.如图2所示，数字处理单元9包括两个处理单元以及与两个处理单元连接的地址数据总线，为提高车轨芯片的安全等级，两个处理单元分别采用dsp数字处理器和arm核处理器同时对采集的位置信号进行数字滤波、角度计算，以及线性校准和安全诊断等，并且相互之间通讯连接，用于互相数据校验；自动增益放大电路模块7通过a/d转换器8分别与两个处理单元连接，而温度传感器电路模块10也通过a/d转换器8分别与数字处理单元9的两个处理单元连接。
21.地址数据总线连接有ram存储器、eerom存储器、编程接口、d/a转换器、pwm接口和sent接口，编程接口、d/a转换器、pwm接口和sent接口共同连接有四选一开关，通过这四种输出方式输出的最终信号通过四选一开关输出，输出方式可以通过编程软件自由选择；该芯片具有灵活的线性校准功能，支持多点线性校准，编程器通过输出接口，在编程模式下，通过编程接口模块与arm核处理器通讯，经过计算后，把校准参数保存在eeprom存储器中，并锁存。
22.上述的温度传感器电路模块10可以保证芯片较宽温度范围的要求，一般为-40℃～150℃，芯片的eeprom存储器中会提前存储好芯片的温度偏移模型和校准参数，处理器可以根据当前温度，调取校准参数，补偿温漂，保证精度。
23.如图3所示，霍尔盘模组1连接有电源vdd，为保证芯片较宽的电源输入范围和稳定性，电源vdd的输入端接入有tvs瞬态二极管或浪涌吸收电路，电源vdd的输入端依次还连接有稳压电源模块11、电压基准模块12、电压参考模块13、低压差线性稳压器14、欠压锁存上电复位模块15和振荡器16，其中稳压电源模块11和欠压锁存上电复位模块15共同与电源vdd的输入端连接，稳压电源模块11与电压基准模块12连接，电压基准模块12与电压参考模块13连接，电压参考模块13与低压差线性稳压器14连接，欠压锁存上电复位模块15与振荡器16连接，电源vdd的另一端接地，设置上述模块的目的是为了给传感器各模块的工作提供温度的供电电压。此外，当芯片供电出现过压、反压、欠压时，电源管理模块自动进入保护模式，通过欠压锁存上电复位模块15和振荡器16保护芯片电路，避免芯片的损坏。
24.上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。