[发明专利]芯片中的冗余霍尔角测量

说明书

本公开的实施例涉及芯片中的冗余霍尔角测量。一种磁角度传感器包括半导体芯片，该磁角度传感器包括：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的一对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第一横向霍尔传感器信号的第一对横向霍尔传感器元件；被配置为响应于撞击在其上的磁场而生成第二横向霍尔传感器信号的第二对横向霍尔传感器元件；以及传感器电路，该传感器电路被配置为：基于垂直霍尔传感器信号来确定与磁场的取向相对应的第一角度值，基于第一横向霍尔传感器信号和第二横向霍尔传感器信号来确定与磁场的取向相对应的第二角度值，并且确定第一角度值和第二角度值是否在彼此的可接受的公差范围内。

技术领域

本公开总体上涉及磁角度传感器，并且更具体地涉及集成在芯片中的各种磁角度传感器。

背景技术

如今，车辆具有依赖于磁位置和角度传感器的众多安全、车身和动力总成应用。磁角度传感器可以用于检测轴或其他可旋转物体的旋转位置或运动。例如，在电动助力转向(EPS)中，磁角度传感器可以用于测量转向角和转向扭矩，以进行方向盘感应。现代动力总成系统可以依赖于凸轮轴、曲轴和变速器应用中的磁角度传感器。

此外，鉴于现代汽车的自动化和半导体含量的增加，汽车乘用车中的电子系统的功能安全是一个重要的主题。对于部署在该系统中的安全关键部件，希望具有可靠和安全的功能。

在这种安全性至关重要的应用中可能经常存在的一个要求是，传感器设备的故障必须由系统可检测，例如由从传感器设备接收信号的实体。换言之，根据这种要求，必须能够检测例如是否由于传感器设备的故障而导致传感器设备传递错误的值。确保这一点的一种方法是提供冗余，例如提供两个单独的传感器以测量相同的物理量。两个传感器设备的测量之间的偏差超过阈值可以指示所提供的两个传感器中的至少一个发生故障。

同时，成本也是一个因素。功能安全性应当经济高效地集成。为了降低成本，期望增加系统中的集成密度。因此，可能需要将两个角度传感器集成在单个芯片中以提供冗余。

发明内容

实施例涉及将不同的磁角度传感器集成在单个芯片中。

实施例还提供了一种磁角度传感器，该磁角度传感器包括：半导体芯片；与半导体芯片集成并且每个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的一对垂直霍尔传感器元件；与半导体芯片集成并且每个被配置为响应于撞击在其上的磁场而生成第一横向霍尔传感器信号的第一对横向霍尔传感器元件；与半导体芯片集成并且每个被配置为响应于撞击在其上的磁场而生成第二横向霍尔传感器信号的第二对横向霍尔传感器元件；以及与半导体芯片集成的传感器电路。传感器电路被配置为：基于垂直霍尔传感器信号来确定与磁场的取向相对应的第一角度值；基于第一横向霍尔传感器信号和第二横向霍尔传感器信号来确定与磁场的取向相对应的第二角度值；确定第一角度值和第二角度值是否在彼此的可接受的公差范围内；以及在第一角度值和第二角度值不在彼此的可接受的公差范围内的情况下，生成错误指示。

该对垂直霍尔传感器元件包括对在第一方向上对准的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第一方向正交的第二方向上对准的磁场的第二磁场分量敏感的第二垂直霍尔传感器元件。第一对横向霍尔传感器元件包括均对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。第二对横向霍尔传感器元件包括均对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。