[发明专利]适于汽车应用的集成霍尔传感器和电流检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及电流测量技术，特别涉及一种结构紧凑的集成霍尔传感器和基于该集成霍尔传感器的电流检测装置。

背景技术

电流检测技术在汽车领域已经得到了广泛的应用。目前最为普遍的是采用霍尔传感器来测量电流。在典型的霍尔电流传感器中，当电流流经主电路时，将产生一强度正比于电流大小的磁场，该磁场在霍尔元件内感应出电压信号，该信号经功率放大器放大后输出，通过测量信号的大小即可确定主电路内的电流。

图1示出了利用霍尔元件检测电流的原理。如图1所示，霍尔元件是一种半导体薄片，当沿薄片的横向通过电流Ic时，在垂直于薄片表面的磁场B的作用下，极性不同的载流子在洛仑兹力的驱动下将在薄片的上下两侧分别累积，从而在上下两侧之间产生大小与磁感应强度B成正比的霍尔电势。由于磁感应强度B与待测电流的大小成正比，因此通过测量霍尔电势可以确定出待测电流的强度。

上述传统的霍尔元件的灵敏度较低，输出信号有偏置电压和噪声，对于处理电路要求高，系统成本高。而且传统的霍尔传感器如果使用不当，它的霍尔电压与磁感应强度为非线性关系，从而严重影响检测精度。在汽车应用中，霍尔传感器需要工作在复杂的电气和温度环境下，这使得上述问题更为突出。

在汽车用电负载中，诸如空调器、音响、车窗升降控制器、座椅加热器、风扇马达之类的电器数量众多，这类用电设备的安装空间比较局促。然而，目前一般都使用聚集磁场的装置(例如铁心)来提高霍尔传感器的灵敏度，这些装置需要耗费金属材料，而且体积较大，因此不利于测量装置的小型化。

由上可见，迫切需要一种能够克服上述缺点的霍尔电流传感器。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种适于汽车应用的集成霍尔传感器，其具有高灵敏度和易于小型化等优点。

上述目的可以由下述技术方案实现。

一种集成霍尔传感器，包括：

衬底，在其中一个表面上形成有霍尔传感元件和处理电路；

形成于所述衬底另一个表面上的铁磁层；以及

将所述衬底和铁磁层封装在其内的壳体，

其中，所述铁磁层被分为两部分，所述霍尔传感元件位于所述两部分的其中一个的下方。

优选地，在上述集成霍尔传感器中，所述铁磁层的两部分在相互面对的一侧的轮廓呈对称的外凸曲线的形状，所述霍尔传感元件被设置在所述外凸曲线的凸点之间的连线上。

优选地，在上述集成霍尔传感器中，所述外凸曲线以下列曲线方程表示：

y＝-ax⁴+bx²+c

这里，x和y为所述轮廓的任一点的坐标，a、b和c＞0。

优选地，在上述集成霍尔传感器中，所述外凸曲线以下列曲线方程表示：

y=asinxx]]>

这里，x和y为所述轮廓的任一点的坐标，a＞0。

上述目的还可以由下述技术方案实现。

一种集成霍尔传感器，包括：

衬底，在其中一个表面上形成有两个霍尔传感元件和处理电路；

形成于所述衬底另一个表面上的铁磁层；以及

将所述衬底和铁磁层封装在其内的壳体，

其中，所述铁磁层被分为两部分，该两部分在相互面对的一侧的轮廓呈对称的外凸曲线的形状，所述两个霍尔传感元件分别位于所述两部分的下方并且相对于所述两部分之间的空隙对称分布在所述外凸曲线的凸点之间的连线上，并且所述处理电路被配置为按照下列方式运行：

将所述两个霍尔传感元件的输出信号相减；以及

根据相减后的信号确定被测电流的大小。

本发明的另一个目的是提供一种适于汽车应用的电流检测装置，其具有高灵敏度和易于小型化等优点。

上述目的可以由下述技术方案实现。

一种适于汽车应用的电流检测装置，包括：

印刷电路板；

安装在所述印刷电路板上的集成霍尔传感器，包含：

衬底，在其中一个表面上形成有霍尔传感元件和处理电路；

形成于所述衬底另一个表面上的铁磁层；以及

将所述衬底和铁磁层封装在其内的壳体，被安装在所述印刷电路板的布线附近，