[发明专利]一种集成霍尔磁传感器封装应力补偿电路和方法

说明书

本发明公开了一种集成霍尔磁传感器封装应力补偿电路和方法，整体电路包括应力检测电路、偏置电路以及应力补偿电路。应力检测电路包括应力传感器、差分‑差分放大器(DDA)和模数转换器(ADC)三部分电路。偏置电路包括基准电流、镜像电流源、比例微电流源三部分。偏置电路和霍尔传感器集成在同一芯片上的应力传感器产生与封装应力成正比的微弱的电信号，与应力传感器的失调补偿电压V_off一起传输到DDA，经DDA放大后输入ADC进行信号的模数转换，转换后的数字信号接入应力补偿电路并控制应力补偿电流的大小与极性，产生的应力补偿电流与偏置电流I₀一起输入霍尔器件，最终消除霍尔器件中应力产生的电流。

技术领域

本发明涉及一种对集成霍尔磁传感器封装应力进行补偿和消除的电路和方法，属于传感器技术领域。

背景技术

霍尔传感器是一种基于霍尔效应的磁电转换元件,凭借其工艺简单、体积小、生产成本低、安装简便、工作电压范围宽、使用寿命长、测量精度高以及防尘、防油等优点,已经广泛地应用到工业变频控制、交通运输、医疗系统、电子消费品和各类智能仪表等领域。

但是由于很多原因，霍尔传感器会受到应力的影响并最终使传感器性能发生较明显的变化。例如：在晶圆制造工艺、封装过程、将封装片焊接到电路板的过程、塑料密封模块的注塑过程以及外部应力等等。在诸多原因中，封装应力最为常见，封装应力不仅会通过压阻效应使霍尔片产生与应力相关的失调，而且产生的压电效应会使霍尔传感器的灵敏度发生相应的变化，影响霍尔传感器的正常工作。

应力补偿电路可以采用数字电路技术，即：预先将机械应力引起的霍尔信号变化存入存储器中，将产生的霍尔信号与其相减以消除压电效应的影响。这种方法操作简便，无需引入复杂的电路，但是，其缺点是如果预先存储的数据不完善，最终补偿的效果将不太理想。而本发明采用基于模拟电路技术的应力补偿电路，能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于解决了上述现有技术的不足，提出了一种集成霍尔磁传感器封装应力补偿电路，该电路结构简单，容易实现，能够有效地消除集成霍尔传感器封装应力对磁场灵敏度的影响。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：针对集成霍尔传感器封装应力产生的压电效应对霍尔片磁场灵敏度的影响，本发明提出了一种基于模拟信号技术的封装应力补偿电路，整体电路包括应力检测电路、偏置电路以及应力补偿电路，整体电路结构示意图如图1所示。应力检测电路包括应力传感器、差分-差分放大器(DDA)和模数转换器(ADC)。偏置电路包括基准电流、镜像电流源、比例微电流源。应力传感器和霍尔传感器集成在同一芯片上，产生与封装应力成正比的微弱的电信号，与应力传感器的失调消除信号V_off一起传输到DDA，经DDA放大后输入ADC进行信号的模数转换，转换后的数字信号接入应力补偿电路并控制应力补偿电流的大小与极性，产生的应力补偿电流与偏置电流I₀一起输入霍尔器件，最终抵消霍尔器件受封装应力的影响。