芯片中的冗余霍尔角测量的制作方法

文档序号:24024253发布日期:2021-02-23 12:44
技术特征:

1.一种磁角度传感器,包括:

半导体芯片;

一对垂直霍尔传感器元件,与所述半导体芯片集成,并且每个垂直霍尔传感器元件被配置为响应于撞击在其上的磁场而生成垂直霍尔传感器信号;

第一对横向霍尔传感器元件,与所述半导体芯片集成,并且每个横向霍尔传感器元件被配置为响应于撞击在其上的所述磁场而生成第一横向霍尔传感器信号;

第二对横向霍尔传感器元件,与所述半导体芯片集成,并且每个横向霍尔传感器元件被配置为响应于撞击在其上的所述磁场而生成第二横向霍尔传感器信号;以及

与所述半导体芯片集成的传感器电路,所述传感器电路被配置为:

基于所述垂直霍尔传感器信号来确定与所述磁场的取向相对应的第一角度值;

基于所述第一横向霍尔传感器信号和所述第二横向霍尔传感器信号来确定与所述磁场的所述取向相对应的第二角度值;

确定所述第一角度值和所述第二角度值是否在彼此的可接受的公差范围内,以及

在所述第一角度值和所述第二角度值不在所述彼此的可接受的公差范围内的情况下,生成错误指示。

2.根据权利要求1所述的磁角度传感器,其中所述传感器电路被配置为确定所述第一角度值与所述第二角度值之间的差值,将所述差值与预定阈值进行比较,并且在所述差值超过所述预定阈值的情况下,确定所述第一角度值和所述第二角度值不在所述彼此的可接受的公差范围内。

3.根据权利要求1所述的磁角度传感器,其中所述传感器电路被配置为基于所述第一横向霍尔传感器信号生成第一差分测量信号,基于所述第二横向霍尔传感器信号生成第二差分测量信号,并且基于所述第一差分测量信号和所述第二差分测量信号确定所述第二角度值。

4.根据权利要求1所述的磁角度传感器,其中所述传感器电路包括微控制器,所述微控制器被配置为确定所述第一角度值和所述第二角度值是否在所述彼此的可接受的公差范围内,并且在所述第一角度值和所述第二角度值不在所述彼此的可接受的公差范围内的情况下,生成所述错误指示。

5.根据权利要求4所述的磁角度传感器,其中所述微控制器被配置为确定所述第一角度值和所述第二角度值。

6.根据权利要求4所述的磁角度传感器,其中所述微控制器包括:

第一处理核心,被配置为确定所述第一角度值;

第二处理核心,被配置为确定所述第二角度值;以及

第三处理核心,被配置为确定所述第一角度值和所述第二角度值是否在所述彼此的可接受的公差范围内,并且在所述第一角度值和所述第二角度值不在所述彼此的可接受的公差范围内的情况下,生成所述错误指示。

7.根据权利要求6所述的磁角度传感器,其中所述第一处理核心被配置为实现第一软件以确定所述第一角度值,并且所述第二处理核心被配置为实现第二软件以确定所述第二角度值,其中所述第一软件和所述第二软件彼此之间是不同的。

8.根据权利要求1所述的磁角度传感器,还包括:

第一电压调节器,与所述半导体芯片集成并且耦合到所述半导体芯片的第一集成电路IC电源引脚,所述第一电压调节器被配置为生成第一经调节的电压;

第二电压调节器,与所述半导体芯片集成并且耦合到所述半导体芯片的第二IC电源引脚,所述第二电压调节器被配置为生成第二经调节的电压;

第一霍尔电压源,被配置为从所述第一电压调节器接收所述第一经调节的电压并且向所述第一对垂直霍尔传感器元件提供第一偏置电压;以及

第二霍尔电压源,被配置为从所述第二电压调节器接收所述第二经调节的电压并且向所述第一对横向霍尔传感器元件和所述第二对横向霍尔传感器元件提供第二偏置电压。

9.根据权利要求8所述的磁角度传感器,其中:

所述传感器电路包括微控制器,所述微控制器被配置为确定所述第一角度值和所述第二角度值是否在所述彼此的可接受的公差范围内,并且在所述第一角度值和所述第二角度值不在所述彼此的可接受的公差范围内的情况下,生成所述错误指示,以及

所述第一电压调节器或所述第二电压调节器之一耦合到所述微控制器并且被配置为分别向所述微控制器提供所述第一经调节的电压或所述第二经调节的电压。

10.根据权利要求9所述的磁角度传感器,其中所述传感器电路还包括:

第一坐标旋转数字计算机CORDIC,被配置为基于所述垂直霍尔传感器信号生成所述第一角度值,并且将所述第一角度值提供给所述微控制器;以及

第二CORDIC,被配置为基于所述第一横向霍尔传感器信号和所述第二横向霍尔传感器信号生成所述第二角度值,并且将所述第二角度值提供给所述微控制器,

其中所述第一电压调节器耦合到所述第一CORDIC,并且被配置为将所述第一经调节的电压提供给所述第一CORDIC,以及

其中所述第二电压调节器耦合到所述第二CORDIC,并且被配置为将所述第二经调节的电压提供给所述第二CORDIC。

11.根据权利要求9所述的磁角度传感器,其中所述微控制器包括:

第一处理核心,被配置为确定所述第一角度值;

第二处理核心,被配置为确定所述第二角度值;以及

第三处理核心,被配置为确定所述第一角度值和所述第二角度值是否在所述彼此的可接受的公差范围内,并且在所述第一角度值和所述第二角度值不在所述彼此的可接受的公差范围内的情况下,生成所述错误指示。

12.根据权利要求8所述的磁角度传感器,还包括:

第三电压调节器,与所述半导体芯片集成,并且耦合到所述半导体芯片的第三IC电源引脚,所述第三电压调节器被配置为生成第三经调节的电压;

其中所述传感器电路包括微控制器,所述微控制器被配置为确定所述第一角度值和所述第二角度值是否在所述彼此的可接受的公差范围内,并且在所述第一角度值和所述第二角度值不在所述彼此的可接受的公差范围内的情况下,生成所述错误指示,以及

其中所述第三电压调节器耦合到所述微控制器并且被配置为将所述第三经调节的电压提供给所述微控制器。

13.根据权利要求12所述的磁角度传感器,其中所述微控制器包括:

第一处理核心,被配置为确定所述第一角度值;

第二处理核心,被配置为确定所述第二角度值;以及

第三处理核心,被配置为确定所述第一角度值和所述第二角度值是否在所述彼此的可接受的公差范围内,并且在所述第一角度值和所述第二角度值不在所述彼此的可接受的公差范围内的情况下,生成所述错误指示。

14.根据权利要求1所述的磁角度传感器,其中:

所述一对垂直霍尔传感器元件包括对在第一方向上对准的所述磁场的第一磁场分量敏感的第一垂直霍尔传感器元件和对在与所述第一方向正交的第二方向上对准的所述磁场的第二磁场分量敏感的第二垂直霍尔传感器元件,

所述第一对横向霍尔传感器元件包括均对所述第一磁场分量敏感的第一横向霍尔传感器元件和第二横向霍尔传感器元件,以及

所述第二对横向霍尔传感器元件包括均对所述第二磁场分量敏感的第三横向霍尔传感器元件和第四横向霍尔传感器元件。

15.一种磁角度传感器系统,包括:

磁体,被配置为围绕旋转轴线旋转并且被配置为产生磁场;

半导体芯片;

一对垂直霍尔传感器元件,与所述半导体芯片集成,并且每个垂直霍尔传感器元件被配置为响应于撞击在其上的所述磁场而生成垂直霍尔传感器信号;

第一对横向霍尔传感器元件,与所述半导体芯片集成,并且每个横向霍尔传感器元件被配置为响应于撞击在其上的所述磁场而生成第一横向霍尔传感器信号;

第二对横向霍尔传感器元件,与所述半导体芯片集成,并且每个横向霍尔传感器元件被配置为响应于撞击在其上的所述磁场而生成第二横向霍尔传感器信号;以及

传感器电路,与所述半导体芯片集成,所述传感器电路被配置为:

基于所述垂直霍尔传感器信号来确定与所述磁场的取向相对应的第一角度值;

基于所述第一横向霍尔传感器信号和所述第二横向霍尔传感器信号来确定与所述磁场的所述取向相对应的第二角度值;

确定所述第一角度值和所述第二角度值是否在彼此的可接受的公差范围内,以及

在所述第一角度值和所述第二角度值不在所述彼此的可接受的公差范围内的情况下,生成错误指示。

16.根据权利要求15所述的磁角度传感器系统,其中:

所述一对垂直霍尔传感器元件包括对在第一方向上对准的所述磁场的第一磁场分量敏感的第一垂直霍尔传感器元件和对在与所述第一方向正交的第二方向上对准的所述磁场的第二磁场分量敏感的第二垂直霍尔传感器元件,

所述第一对横向霍尔传感器元件包括均对所述第一磁场分量敏感的第一横向霍尔传感器元件和第二横向霍尔传感器元件,以及

所述第二对横向霍尔传感器元件包括均对所述第二磁场分量敏感的第三横向霍尔传感器元件和第四横向霍尔传感器元件。

17.根据权利要求16所述的磁角度传感器系统,其中:

所述第一横向霍尔传感器元件和所述第二横向霍尔传感器元件与所述旋转轴线的延伸部等距,

所述第一横向霍尔传感器元件和所述第二横向霍尔传感器元件与所述旋转轴线的所述延伸部等距,以及

所述第三横向霍尔传感器元件和所述第四横向霍尔传感器元件与所述旋转轴线的所述延伸部等距。

18.一种用于确定磁场的取向角的方法,所述方法包括:

由与所述半导体芯片集成的一对垂直霍尔传感器元件响应于撞击在其上的所述磁场而生成垂直霍尔传感器信号;

由与所述半导体芯片集成的第一对横向霍尔传感器元件响应于撞击在其上的所述磁场而生成第一横向霍尔传感器信号;

由与所述半导体芯片集成的第二对横向霍尔传感器元件响应于撞击在其上的所述磁场而生成第二横向霍尔传感器信号;

由与所述半导体芯片集成的传感器电路基于所述垂直霍尔传感器信号来确定与所述磁场的取向相对应的第一角度值;

由所述传感器电路基于所述第一横向霍尔传感器信号和所述第二横向霍尔传感器信号来确定与所述磁场的所述取向相对应的第二角度值;

由所述传感器电路确定所述第一角度值和所述第二角度值是否在彼此的可接受的公差范围内;以及

在所述第一角度值和所述第二角度值不在所述彼此的可接受的公差范围内的情况下,由所述传感器电路生成错误指示。

19.根据权利要求18所述的方法,其中:

所述一对垂直霍尔传感器元件包括对在第一方向上对准的所述磁场的第一磁场分量敏感的第一垂直霍尔传感器元件和对在与所述第一方向正交的第二方向上对准的所述磁场的第二磁场分量敏感的第二垂直霍尔传感器元件,

所述第一对横向霍尔传感器元件包括均对所述第一磁场分量敏感的第一横向霍尔传感器元件和第二横向霍尔传感器元件,以及

所述第二对横向霍尔传感器元件包括均对所述第二磁场分量敏感的第三横向霍尔传感器元件和第四横向霍尔传感器元件。

20.根据权利要求18所述的方法,还包括:

由与所述半导体芯片集成的第一电压调节器向所配置的第一霍尔电压源提供第一经调节的电压;

由与所述半导体芯片集成的所述第一霍尔电压源通过使用所述第一经调节的电压向所述一对垂直霍尔传感器元件提供第一偏置电压;

由与所述半导体芯片集成的第二电压调节器向第二霍尔电压源提供第二经调节的电压;以及

由与所述半导体芯片集成的所述第二霍尔电压源通过使用所述第二经调节的电压向所述第一对横向霍尔传感器元件和所述第二对横向霍尔传感器元件提供第二偏置电压。

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