磁场检测装置及磁场检测方法与流程

本申请涉及磁场传感器领域，特别是涉及一种磁场检测装置及磁场检测方法。

背景技术：

1、集磁式霍尔芯片(integrated magnetic concentrator，简称imc)，可以将平行于芯片表面的磁场转化为垂直方向的磁场，并根据霍尔效应的原理，进一步确定磁场的相关参数。因此，常被用于磁场检测、位移测量等用途。

2、然而，目前的集磁式霍尔芯片普遍采用单霍尔进行信息采集，单霍尔采集信息后需要经过多级放大，才能进行处理。然而，多级放大容易形成零点噪声，从而导致零点不稳定，进而导致检测结果不够准确。同时，现有的集磁式霍尔芯片不能对外部磁场进行检测，无法对外部磁场的方向进行判定。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种磁场检测装置及磁场检测方法，可以不用多级放大，进而可以提高磁场检测的灵敏度以及准确度；同时可以对外部磁场的方向进行判定。

2、一方面，本申请一些实施例提供了一种磁场检测装置，包括：第一集磁片、第二集磁片、第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第四霍尔元件、第五霍尔元件及第六霍尔元件。其中，第一集磁片与第二集磁片沿第一方向间隔排布，第一集磁片及第二集磁片均为轴对称图形；第一集磁片沿第一方向的中心轴与第二集磁片沿第一方向的中心轴相重合；第一霍尔元件与第三霍尔元件均位于第一集磁片的边缘上，且位于第一集磁片沿第一方向的中心轴上；第四霍尔元件与第六霍尔元件均位于第二集磁片的边缘上，且位于第二集磁片沿第一方向的中心轴上；第二霍尔元件位于第一集磁片上，且位于第一集磁片沿第二方向的中心轴上，第二方向与第一方向相垂直；第五霍尔元件位于第二集磁片上，且位于第二集磁片沿第二方向的中心轴上。

3、在一些实施例中，第一霍尔元件、第二霍尔元件及第三霍尔元件均位于第一集磁片沿第一方向的中心轴上；第四霍尔元件、第五霍尔元件及第六霍尔元件均位于第二集磁片沿第一方向的中心轴上。

4、在一些实施例中，第三霍尔元件与第四霍尔元件相接触。

5、在一些实施例中，第一集磁片包括八面体、四面体或圆柱体；第二集磁片包括八面体、四面体或圆柱体。

6、在一些实施例中，第一集磁片的材料包括：硅钢、金属铁、金属镍及金属钴中的至少一种；第二集磁片的材料包括：硅钢、金属铁、金属镍及金属钴中的至少一种。

7、在一些实施例中，所述磁场检测装置还包括：载板、副边框架、封装体以及原边导体。其中，载板位于第一集磁片及第二集磁片的下方；第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第四霍尔元件、第五霍尔元件及第六霍尔元件均嵌入至载板内；副边框架位于载板远离第一集磁片及第二集磁片的表面；封装体塑封第一集磁片、第二集磁片、第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第四霍尔元件、第五霍尔元件、第六霍尔元件、载板及副边框架；副边框架延伸至封装体的外侧；原边导体位于封装体的一侧，且位于副边框架远离载板的一侧。

8、在一些实施例中，所述磁场检测装置还包括：屏蔽罩。该屏蔽罩位于封装体、原边半导体及副边框架的外围。

9、在一些实施例中，屏蔽罩包括u型屏蔽罩。

10、另一方面，本申请一些实施例提供了一种磁场检测方法，基于前述一些实施例中所述的磁场检测装置而执行。前述一些实施例中所述的磁场检测装置所具备的技术优势，该检测方法也均具备，此处不再详述。所述磁场检测方法包括如下步骤。

11、使用第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第四霍尔元件、第五霍尔元件及第六霍尔元件对外部磁场进行测量，以得到测量值；

12、基于第一霍尔元件的测量值、第二霍尔元件的测量值、第三霍尔元件的测量值、第四霍尔元件的测量值、第五霍尔元件的测量值及第六霍尔元件的测量值判断外部磁场的方向。

13、在一些实施例中，所述基于第一霍尔元件的测量值、第二霍尔元件的测量值、第三霍尔元件的测量值、第四霍尔元件的测量值、第五霍尔元件的测量值及第六霍尔元件的测量值判断外部磁场的方向，包括如下步骤。

14、若第一霍尔元件的测量值与第六霍尔元件的测量值互为相反数，第三霍尔元件的测量值与第四霍尔元件的测量值互为相反数，且第二霍尔元件的测量值与第五霍尔元件的测量值的加和等于0，则判定外部磁场为水平磁场；

15、若第一霍尔元件的测量值与第六霍尔元件的测量值相等，第三霍尔元件的测量值与第四霍尔元件的测量值相等，且第二霍尔元件的测量值与第五霍尔元件的测量值的加和大于0，则判定外部磁场为竖直磁场；

16、若第一霍尔元件的测量值与第六霍尔元件的测量值不等，第三霍尔元件的测量值与第四霍尔元件的测量值不等，且第二霍尔元件的测量值与第五霍尔元件的测量值的加和大于0，则判定外部磁场为倾斜磁场。

17、本申请实施例中，通过分别于第一集磁片和第二集磁片上设置有特定排列形式的多个霍尔元件(例如，于第一集磁片上设置有第一霍尔元件、第二霍尔元件以及第三霍尔元件；于二集磁片上设置有第四霍尔元件、第五霍尔元件以及第六霍尔元件)，无需多级放大即可实现对磁场信号更为灵敏且精确地检测，从而有效抑制零点噪声，进而确保检测结果的准确性。

18、并且，通过对第一集磁片、第二集磁片以及各霍尔元件的形状、相对位置关系的特定设置(例如，设置第一集磁片与第二集磁片沿第一方向间隔排布，且二者均为轴对称图形，二者沿第一方向的中心轴重合；第一霍尔元件与第三霍尔元件均位于第一集磁片沿第一方向的中心轴的边缘上；第四霍尔元件与第六霍尔元件均位于第二集磁片沿第一方向的中心轴的边缘上；第二霍尔元件位于第一集磁片沿第二方向的中心轴上，第二方向与第一方向相垂直；第五霍尔元件位于第二集磁片沿第二方向的中心轴上)，可以对外部磁场的方向进行判定，从而为抗外部杂磁提供参考依据，进一步确保检测结果的准确性。

技术特征：

1.一种磁场检测装置，其特征在于，包括：第一集磁片、第二集磁片、第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第四霍尔元件、第五霍尔元件及第六霍尔元件；其中，

2.根据权利要求1所述的磁场检测装置，其特征在于，所述第一霍尔元件、所述第二霍尔元件及所述第三霍尔元件均位于所述第一集磁片沿所述第一方向的中心轴上；所述第四霍尔元件、所述第五霍尔元件及所述第六霍尔元件均位于所述第二集磁片沿所述第一方向的中心轴上。

3.根据权利要求1所述的磁场检测装置，其特征在于，所述第三霍尔元件与所述第四霍尔元件相接触。

4.根据权利要求1所述的磁场检测装置，其特征在于，所述第一集磁片包括八面体、四面体或圆柱体；所述第二集磁片包括八面体、四面体或圆柱体。

5.根据权利要求1所述的磁场检测装置，其特征在于，所述第一集磁片的材料包括：硅钢、金属铁、金属镍及金属钴中的至少一种；所述第二集磁片的材料包括：硅钢、金属铁、金属镍及金属钴中的至少一种。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的磁场检测装置，其特征在于，所述磁场检测装置还包括：

7.根据权利要求6所述的磁场检测装置，其特征在于，还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩位于所述封装体、所述原边半导体及所述副边框架的外围。

8.根据权利要求7所述的磁场检测装置，其特征在于，所述屏蔽罩包括u型屏蔽罩。

9.一种磁场检测方法，其特征在于，所述磁场检测方法基于如权利要求1至8中任一项所述的磁场检测装置而执行，所述磁场检测方法包括：

10.根据权利要求9所述的磁场检测检测方法，其特征在于，基于所述第一霍尔元件的测量值、所述第二霍尔元件的测量值、所述第三霍尔元件的测量值、所述第四霍尔元件的测量值、所述第五霍尔元件的测量值及所述第六霍尔元件的测量值判断所述外部磁场的方向，包括：

技术总结
本申请涉及一种磁场检测装置及磁场检测方法。该磁场检测装置包括：第一集磁片、第二集磁片、第一霍尔元件、第二霍尔元件、第三霍尔元件、第四霍尔元件、第五霍尔元件及第六霍尔元件。第一集磁片与第二集磁片沿第一方向间隔排布，且二者均为轴对称图形，二者沿第一方向的中心轴重合；第一霍尔元件与第三霍尔元件均位于第一集磁片沿第一方向的中心轴的边缘上；第四霍尔元件与第六霍尔元件均位于第二集磁片沿第一方向的中心轴的边缘上；第二霍尔元件位于第一集磁片沿第二方向的中心轴上，第二方向与第一方向相垂直；第五霍尔元件位于第二集磁片沿第二方向的中心轴上。所述磁场检测装置无需多级放大，可以确保检测结果的准确性。

技术研发人员：刘春森
受保护的技术使用者：上海兴感半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14