[实用新型]一种低功耗磁电阻开关传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，特别涉及一种低功耗磁电阻开关传感器。

背景技术

磁性开关传感器广泛用于消费电子、白色家电、三表(电表、水表、气表)、汽车以及工业应用领域。目前，主流的磁性开关传感器有霍尔传感器和AMR(各向异性磁阻)传感器。在消费电子和三表应用领域，霍尔开关传感器和AMR开关传感器的功耗可达几微安，其工作频率为十几赫兹，其开关点为几十高斯。霍尔开关传感器和AMR开关传感器在消费电子和三表应用领域的低功耗是通过牺牲其工作频率获得的。在汽车和工业应用等需要高工作频率的领域，霍尔开关传感器和AMR开关传感器的功耗为毫安级，其工作频率为千赫兹级。

近年来，以MTJ（磁隧道结）元件为敏感元件的新型磁电阻传感器开始应用于工业领域。MTJ元件利用的是磁性多层膜材料的隧道磁电阻效应，主要表现在：在磁性多层膜材料中，随着外磁场大小和方向的变化，磁性多层膜的电阻发生明显变化。在消费电子和三表等低功耗应用领域，以MTJ元件为敏感元件的开关传感器在工作频率为千赫兹级时的功耗为微安级，开关点为十几高斯；在汽车、工业应用等需要高工作频率的领域，以MTJ元件为敏感元件的开关传感器的工作频率可达兆赫兹级，其功耗仅为微安级。

在技术应用中，磁性开关设备的一些技术说明是众所周知的。美国专利2010/0026281A1公开了一种包括两个传感器的梯度仪，该梯度仪包括测量磁性目标的位置传感器和速度传感器。申请号为201110125153.5的中国专利申请公开了一种以MTJ元件为敏感元件的磁性开关传感器。本申请以上述两件专利为参考。

现有技术中的开关传感器，其在休眠和工作状态的功耗都较高，且其工作频率较低。因此，需要一种在休眠和工作状态均具有高灵敏度、低功耗、高响应频率、体积小的开关传感器。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种低功耗磁电阻开关传感器。

本实用新型提供的低功耗磁电阻开关传感器包括内部参考电压电路、复用器、磁电阻电桥电路、比较电路、电源稳压电路、数字控制电路和数字输出电路；

所述参考电压电路一端接地，其另一端电连接于所述电源稳压电路的输出端；

所述比较电路包括一个或多个比较器，其一端电连接于所述电源稳压电路，另一端接地，所述比较电路具有一个或多个输入端和一个或多个输出端，且所述比较电路的一个或多个输出端与所述数字控制电路中的一个输入端电连接；

所述磁电阻电桥电路一端与所述电源稳压电路电连接，其另一端接地，所述磁电阻电桥电路的输出端与所述比较电路的一个输入端连接；

所述复用器被所述数字控制电路控制，所述复用器用于决定所述参考电压电路的哪些输出端与所述比较电路的一个输入端电连接；

所述数字控制电路的运行状态随内部逻辑状态和输入信号的变化而变化，且所述数字控制电路与所述复用器和所述数字输出电路电连接。

优选地，在所述磁电阻电桥电路和所述参考电压电路与所述比较电路中间设有一低通滤波电路，所述低通滤波电路的输入端与所述磁电阻电桥电路的输出端和所述参考电压电路的输出端电连接，所述低通滤波电路的输出端与所述比较电路的输入端电连接，所述低通滤波电路用于减弱在截止频率以上的电压。

优选地，所述电源稳压电路的输出电压V_Bias小于电源电压。

进一步地，所述比较电路包括一个或多个比较器电源开关，所述比较器电源开关用于决定哪些电流源与所述比较电路的电源端电连接，所述电流源还与所述电源稳压电路电连接，所述比较器电源开关被所述数字控制电路控制。

优选地，所述数字控制电路为数字控制系统的一部分。

进一步地，所述数字控制系统包括多个逻辑运行模式和外加磁场的触发条件。

再进一步地，所述数字控制系统的输出依赖于磁场，所述数字控制系统的输出具有双极开关特性、单极开关特性或者全极开关特性。

优选地，所述磁电阻电桥电路包括第一磁电阻元件和第二磁电阻元件，且第一磁电阻元件和第二磁电阻元件电连接构成一推挽半桥。

进一步地，所述第一磁电阻元件和所述第二磁电阻元件各包括一个或多个串联和/或并联的MTJ元件。

进一步地，所述推挽半桥的敏感方向与所述第一磁电阻元件和所述第二磁电阻元件的磁性被钉扎层的磁矩方向平行。

优选地，所述数字输出电路包括锁存和驱动电路以及输出级，所述锁存和驱动电路的输入端与所述数字控制电路的输出端电连接，所述锁存和驱动电路的输出端与所述输出级电连接。

本实用新型具有如下有益效果：