一種開關型霍爾芯片的制作方法
【專利摘要】本發明實施例公開了一種開關型霍爾芯片，包括用于生成具有正溫度系數的激勵源的激勵源產生電路；比較器；與比較器的輸出端相連的輸出驅動電路；第一激勵電流端接激勵源產生電路、第二激勵電流端接地、第一霍爾輸出端接比較器的反相輸入端、第二霍爾輸出端接比較器的同相輸入端的霍爾元件；用于抽取具有負溫度系數的磁場遲滯的閾值電流的磁場閾值控制電路；連接磁場閾值控制電路和第二霍爾輸出端的第二受控開關；連接磁場閾值控制電路和第一霍爾輸出端的第一受控開關；以及分別與輸出驅動電路、第一受控開關和第二受控開關相連的邏輯控制電路，以實現對所述開關型霍爾芯片的開啟閾值和關閉閾值進行溫度補償。
【專利說明】一種開關型霍爾芯片
【技術領域】
[0001]本發明涉及溫度補償【技術領域】，更具體地說，涉及一種具備溫度補償功能的開關型霍爾芯片。
【背景技術】
[0002]以放置于空間直角坐標系中的三維半導體薄片為例，沿所述三維半導體薄片的橫軸方向施加激勵源Vs、豎軸方向施加磁感應強度為B的磁場，則在縱軸方向上就會產生一個輸出電壓VH，我們將這種磁電效應稱為霍爾效應，將所述輸出電壓Vh稱為霍爾電壓，將所述三維半導體薄片稱為霍爾元件。目前最為常用的霍爾元件材料為N型摻雜半導體材料。
[0003]在分析具有霍爾元件的電路時，我們通常將霍爾元件等效為圖1示出的阻值均為Rh的四臂電阻電橋，該四臂電阻電橋具有4個接線端子，分別是位于一組對角上的2個激勵電流端以及位于另一組對角上的2個霍爾輸出端。
[0004]開關型霍爾芯片正是利用所述霍爾元件制作的電子元件，參見圖2，現有的開關型霍爾芯片包括:順次相連的激勵源產生電路10、霍爾元件20、放大器30、遲滯比較器40以及輸出驅動模塊50。
[0005]參見圖3示出的該開關型霍爾芯片的傳輸特性曲線，可知該開關型霍爾芯片的工作特性為:若B > Bop則輸出驅動模塊50的輸出電壓Vout為低電平Vlow ;若B < BRP則Vout為高電平Vhigh。其中，B為作用于霍爾元件20的磁感應強度，Bop為開啟閾值，Bep為關閉閾 值且Bot=-Bkp=Vt^Ns/ (μη*?^>，式中，\為磁場遲滯的閾值電壓，也即遲滯比較器40的門限
電壓，μ η為霍爾元件20的電子遷移率，Ns為與霍爾元件20等效的方塊電阻的電阻數，%為激勵源產生電路10施加給霍爾元件20的恒壓激勵源。
[0006]但是，μ ?會隨著溫度的升高而快速降低,致使Bw和Bkp受溫度影響較大，因此有必要對Btff和Bkp進行溫度補償。
【發明內容】
[0007]有鑒于此，本發明提供一種開關型霍爾芯片，以實現對所述開關型霍爾芯片的開啟閾值和關閉閾值進行溫度補償。
[0008](與權利要求書相對應，技術方案確認后再補充)
[0009]從上述的技術方案可以看出，本發明利用激勵源產生電路為霍爾元件提供具有正溫度系數的激勵源，同時利用磁場閾值控制電路從霍爾輸出端抽取具有負溫度系數的磁場閾值的遲滯電流，在第一受控開關和第二受控開關的交錯閉合下，得到穩定性同時受電子遷移率的負溫度系數、所述遲滯電流的負溫度系數以及所述激勵源的正溫度系數影響的開啟閾值和關閉閾值，由此，便可利用所述激勵源的正溫度系數和所述遲滯電流的負溫度系數來共同制約所述電子遷移率的負溫度系數對所述開啟閾值和所述關閉閾值造成的影響，從而實現了對所述開啟閾值和所述關閉閾值的溫度補償。【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0011]圖1為現有技術公開的一種霍爾元件等效電路結構示意圖；
[0012]圖2為現有技術公開的一種開關型霍爾芯片結構示意圖；
[0013]圖3為現有技術公開的一種開關型霍爾芯片傳輸特性曲線圖；
[0014]圖4為本發明實施例一公開的一種開關型霍爾芯片結構不意圖；
[0015]圖5為本發明實施例一公開的一種激勵源產生電路結構不意圖；
[0016]圖6為本發明實施例一公開的一種磁場閾值控制電路結構不意圖；
[0017]圖7為本發明實施例二公開的一種磁場閾值控制電路結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0019]參見圖4，本發明實施例一公開了一種開關型霍爾芯片，以實現對所述開關型霍爾芯片的開啟閾值和關閉閾值進行溫度補償，包括激勵源產生電路100、霍爾元件200、比較器300、輸出驅動電路400、磁場閾值控制電路500、邏輯控制電路600、第一受控開關Kl和第二受控開關K2，其中:
[0020]激勵源產生電路100具有激勵源輸出端Vs，用于輸出溫度系數為正值的激勵源；
[0021]霍爾元件200的第一激勵電流端T接激勵源輸出端Vs、第二激勵電流端B接地、第一霍爾輸出端L接比較器300的反相輸入端、第二霍爾輸出端R接比較器300的同相輸入端;
[0022]比較器300的輸出端接輸出驅動電路400 ；
[0023]磁場閾值控制電路500具有電流抽取端K，用于抽取具有負溫度系數的磁場遲滯的閾值電流；
[0024]第一受控開關Kl連接于電流抽取端K和第一霍爾輸出端L之間；
[0025]第二受控開關K2連接于電流抽取端K和第二霍爾輸出端R之間；
[0026]邏輯控制電路600分別接輸出驅動電路400、第一受控開關Kl和第二受控開關K2(圖4未示出邏輯控制電路600與第一受控開關K1、第二受控開關K2之間的連接關系)，用于在檢測到輸出驅動電路400輸出高電平時，控制第一受控開關Kl斷開、第二受控開關K2閉合；在檢測到輸出驅動電路400輸出低電平時，控制第一受控開關Kl閉合、第二受控開關K2斷開。
[0027]具體的，參見圖5，激勵源產生電路100包括第一運算放大器Al、第一電阻R1、第二電阻R2、第一三極管Q1、第二三極管Q2，以及型號相同的第一 P溝道MOS管Ml、第二 P溝道MOS管M2和第三P溝道MOS管M3，其中:
[0028]第一 P溝道MOS管Ml的漏極接第一運算放大器Al的反相輸入端，第二 P溝道MOS管M2的漏極接第一運算放大器Al的同相輸入端，第三P溝道MOS管M3的漏極接激勵源輸出端Vs ;
[0029]第一 P溝道MOS管Ml、第二 P溝道MOS管M2和第三P溝道MOS管M3的源極均接電源輸入端VDD，柵極均接第一運算放大器Al的輸出端；
[0030]第一三極管Ql的集電極和基極接地，其發射極接第一運算放大器Al的反相輸入端;
[0031]第二三極管Q2的集電極和基極接地，其發射極經第一電阻Rl接第一運算放大器Al的同相輸入端；
[0032]第二電阻R2 —端接地、另一端接激勵源輸出端\。
[0033]分析激勵源產生電路100的電路結構，可知:
[0034]由于第一運算放大器Al具有“虛短”特性，因此第一運算放大器Al的同相輸入端與反相輸入端電位相等，同時由于第一 P溝道MOS管Ml、第二 P溝道MOS管M2和第三P溝道MOS管M3的型號完全相同，因此流經第一三極管Ql、第二三極管Q2和第二電阻R2所在支路的電流均相等，記該電流值為I，則I = (Vbel-Vbe2) /Rl，式中，Vbel為第一三極管Ql的BE結導通壓降，Vbe2為第二三極管Q2的BE結導通壓降；
[0035]進而，計算得到激勵源輸出端Vs所輸出的激勵源為:
[0036]Vs = I*R2 = (Vbel-Vbe2)/R1*R2 (公式 1.1),
[0037]其中，設R2=M*R1、Vbel-Vbe2 = AVbe，則公式 1.1 可變形為:
[0038]Vs = Μ* Δ Vbe (公式 1.2)，
[0039]式中，Vs為激勵源，AVbe為第一三極管Ql與第二三極管Q2的BE結導通壓降的差值，M為第二電阻R2與第一電阻Rl的阻值之比。
[0040]由公式1.2可知，激勵源Vs的溫度系數即為AVbe的溫度系數，且已知AVbe的溫度系數為正值，由此得到結論:激勵源輸出電壓\的溫度系數為正值。
[0041 ] 參見圖6,磁場閾值控制電路500包括第一 N溝道MOS管麗1、第二運算放大器A2、第三電阻R3、第三三極管Q3、由第四P溝道MOS管M4和第五P溝道MOS管M5構成的比例鏡像為1:1的第一鏡像電流源電路45，以及由第二 N溝道MOS管麗2和第三N溝道MOS管麗3構成的比例鏡像為1:2的第二鏡像電流源電路23 ;其中:
[0042]第二運算放大器A2的同相輸入端接電源輸入端VDD、反相輸入端經第三電阻R3接地、輸出端接第一 N溝道MOS管麗I的柵極；
[0043]第一 N溝道MOS管麗I的漏極接第四P溝道MOS管M4的漏極、源極接第二運算放大器A2的反相輸入端；
[0044]第四P溝道MOS管M4和第五P溝道MOS管M5的源極均接電源輸入端VDD ；
[0045]第二 N溝道MOS管麗2的漏極和柵極、第三N溝道MOS管麗3的柵極同時接第五P溝道MOS管M5的漏極，第三N溝道MOS管麗3的漏極接電流抽取端K ；
[0046]第二 N溝道MOS管麗2和第三N溝道MOS管麗3的源極均接地；
[0047]第三三極管Q3的基極和集電極接地、發射機接第二運算放大器A2的同相輸入端。
[0048]分析磁場閾值控制電路500的電路結構，可知:[0049]假設流經第三電阻R3的電流值為It，則電流抽取端K從第一霍爾輸出端R或第二霍爾輸出端L抽取的電流大小為2IT，所述2ΙΤ即為所述磁場遲滯的閾值電流；
[0050]此外，由于第一運算放大器Al具有“虛短”特性，因此第一運算放大器Al的同相輸入端與反相輸入端電位相等，記其同相輸入端電位為U —、反相輸入端電位為U+，則電流It滿足
[0051]It = U — /R3 = U+/R3 (公式 2.1)；
[0052]設Vbe3為第三三極管Q3的BE結導通壓降，則Vbe3 = U+;同時設R3= Ρ*Ν3，式中，N3為與第三電阻R3等效的方塊電阻的電阻數，P為方塊電阻的電阻率，則公式2.1可變形為
[0053]Ix=Vbe3/ P /N3 (公式 2.2)。
[0054]其中，It的溫度系數即為Vbe3的溫度系數，已知Vbe3的溫度系數為負值，由此得到結論:所述磁場遲滯的閾值電流2ΙΤ的溫度系數為負值。
[0055]仍參見圖4，當向霍爾元件20施加垂直紙面向里的N極磁場時，根據霍爾效應和左手定則可判斷出第一霍爾輸出端L為霍爾電壓的高電位、第二霍爾輸出端R為霍爾電壓的低電位；此時，比較器300的同相輸入端電位低于其反相輸入端電位,使得比較器300輸出低電平，輸出驅動電路400中的三極管截止，輸出驅動電路400的輸出端(記為芯片輸出端Vwt)輸出高電平Vhigh。
[0056]由于邏輯控制電路600在檢測到Vtjut=Vhigh時，會控制第二受控開關K2閉合、第一受控開關Kl斷開，使得邏輯控制電路600通過電流抽取端K從霍爾元件200的第二霍爾輸出端R抽取磁場遲滯的閾值電流2IT，那么，在撤掉所述N極磁場后，必然存在\ > Vk且Vt=Vl - Ve = Ιτ*ρ*Νη，式中，Vk為第二霍爾輸出端R的電位，八為第一霍爾輸出端L的電位，Nh為與第三電阻Rh等效的方塊電阻的電阻數，P為方塊電阻的電阻率，It為流經第三電阻R3的電流大小；
[0057]此時，比較器300的同相輸入端電位仍低于其反相輸入端電位，比較器300仍輸出低電平，芯片輸出端Vrat仍保持高電平輸出，通過抽取磁場遲滯的閾值電流2ΙΤ得到的磁場遲滯的閾值電壓的大小即為Vt、其方向與施加所述N極磁場后產生的霍爾電壓的方向相同。
[0058]其中，所述> Vk且Vt = It* P *Νη”的推導過程參見下述步驟①-③:
[0059]①首先，在未施加所述N極磁場且第二受控開關Κ2和第一受控開關KI均處于斷開狀態的初始情況下，可知第一霍爾輸出端L的電位' 與第二霍爾輸出端R的電位Vk相
? J=L Vl = Ve = Vs/2。
[0060]接下來，在施加所述N極磁場并隨后撤去該N極磁場的情況下，由于第二受控開關K2已閉合、第一受控開關KI已斷開，磁場閾值控制電路500從霍爾元件200的第二霍爾輸出端R抽取電流，致使第二霍爾輸出端R的電位\降低、第一霍爾輸出端L的電位\始終不變；
[0061]那么，設第二霍爾輸出端R的電位Vk的變化量為Vx，則此時必然滿足
[0062]Vl = Vs/2 (公式 3.1)，
[0063]Veb = Ve = Vs/2 — Vx (公式 3.2)，
[0064]Vte = Vs/2 + Vx (公式 3.3)，
[0065]第二霍爾輸出端 R到第二激勵電流端B的電流Ieb = VebAh (公式3.4)，[0066]I TE = Vtb/Rh (公式 3.5),
[0067]又由于磁場閾值控制電路500從第二霍爾輸出端R抽取的電流大小為2IT，則可知Ieb= Ite - 2ΙΤ (公式 3.6)，
[0068]由此，綜合公式3.1-3.5，可計算得到Ve = Vs/2 — IT*RH (公式3.7)。
[0069]②根據公式3.1和公式3.7可推導得出\ > VK。
[0070]③設Rh = P *Nh，則綜合公式3.1、公式3.2和公式3.7可得到
[0071]Vt = Vl — Ve = Vs/2 — (Vs/2 — IT*RH) = IT*RH = IT* P *NH (公式 3.8),
[0072]式中，Nh為與第三電阻Rh等效的方塊電阻的電阻數，P為方塊電阻的電阻率，It為流經第三電阻R3的電流大小。
[0073]而當向霍爾元件200施加垂直紙面向外、磁感應強度為B的S極磁場時，根據霍爾效應和左手定則可判斷出第一霍爾輸出端L為霍爾電壓的低電位、第二霍爾輸出端R為霍爾電壓的高電位；此時，比較器300的同相輸入端電位高于其反相輸入端電位，使得比較器300輸出高電平，輸出驅動電路400中的三極管導通，芯片輸出端Vtjut輸出低電平Vlw;
[0074]已知芯片輸出端Vwt輸出電平翻轉的臨界條件為比較器300的同相輸入端電位等于其反相輸入端電位，且由于施加所述S極磁場后產生的霍爾電壓的方向與撤去所述N極磁場后存在的磁場遲滯的閾值電壓的方向相反，所以所述芯片輸出端Vtjut輸出電平翻轉的臨界條件即為:撤去所述N極磁場后存在的磁場遲滯的閾值電壓的大小(即為Vt)等于施加所述S極磁場后產生的霍爾電壓的大小(記為VH)。
[0075]根據霍爾效應，已知霍爾元件200的霍爾電壓的大小滿足
[0076]νΗ=μη*ν5*Β/Ν5 (公式 3.9)，
[0077]式中，μ ?為電子遷移率，Ns為與霍爾元件200等效的方塊電阻的電阻數，Vs為激勵輸出端\的輸出電壓；
[0078]則綜合公式3.9和公式3.8，可得到開啟閾值
[0079]B0P=Ns*IT*p*NH/(y n*Vs)(公式 4.0),
[0080]將公式1.2和公式2.2代入公式4.0，可最終推導得出[0081 ] Bop=Ns* P *Vbe3/ ( μ η*Μ* Δ Vbe*NH)(公式 4.I),
[0082]式中，Ns為與霍爾元件200等效的方塊電阻的電阻數，P為方塊電阻的電阻率，Vbe3為第三三極管Q3的BE結導通壓降，μ η為霍爾元件200的電子遷移率，M為第二電阻R2與第一電阻Rl的阻值之比，AVbe為第一三極管Ql與第二三極管Q2的BE結導通壓降的差值，Nh為與第三電阻Rh等效的方塊電阻的電阻數；
[0083]在公式4.1中，已知μn會隨著溫度的升高而快速降低(即μη的溫度系數為負值)、Vbe3的溫度系數為負值、Avbe的溫度系數為正值，因此通過對第一三極管Ql、第二三極管Q2和第三三極管Q3進行合理選型，利用Vbe3的負溫度系數(也即磁場遲滯的閾值電流2ΙΤ的負溫度系數)和Λ Vbe的正溫度系數(也即激勵源輸出電壓Vs的正溫度系數)即可抵消1^的負溫度系數對開啟閾值帶來的影響， 從而實現了對開啟閾值的溫度補償，使得開啟閾值可在開關型霍爾芯片工作的溫度范圍內保持穩定。
[0084]當所述S極磁場的磁感應強度B增加到時，比較器300的同相輸入端電位等于其反相輸入端電位，芯片輸出端Vwt的輸出電平翻轉為低電平Vlw ;此時，邏輯控制電路600會控制第二受控開關Κ2斷開、第一受控開關Kl閉合，使得比較器300的同相輸入端Vk與反相輸入端\的電壓差滿足\ — \ = vT+vH;在撤去所述S極磁場后，該電壓差為ντ，比較器300的同相輸入端電位仍高于其反相輸入端電位。也就是是說，在撤去所述S極磁場后存在的磁場遲滯的閾值電壓的大小為Vt,其大小與撤去所述S極磁場后存在的磁場遲滯的閾值電壓的大小相等，方向相反。
[0085]當再次向霍爾元件200施加垂直紙面向里的N極磁場時，根據霍爾效應和左手定則可判斷出此時產生的霍爾電壓的方向與撤去所述S極磁場后存在的磁場遲滯的閾值電壓方向相反，當N極磁場的磁感應強度一B增加到Bkp時，芯片輸出端Vwt的輸出電平重新翻轉為高電平Vhigh,對應的關閉閾值Bkp滿足
[0086]Bkp=-Bop=-Ns* P *Vbe3/ ( μ η*Μ* Δ Vbe*NH)(公式 4.2 ),
[0087]在公式4.2中，利用磁場遲滯的閾值電流2ΙΤ的負溫度系數和激勵源輸出電壓Vs的正溫度系數即可抵消μ η的負溫度系數對關閉閾值Bkp帶來的影響，從而實現了對關閉閾值仏[)的溫度補償，使得關閉閾值Bkp可在開關型霍爾芯片工作的溫度范圍內保持穩定；
[0088]至此，最終得到了如圖3所示的理想的開關型霍爾芯片的傳輸特性曲線。
[0089]由上述描述可知，本實施例一利用激勵源產生電路為霍爾元件提供具有正溫度系數的激勵源，同時利用磁場閾值控制電路從霍爾輸出端抽取具有負溫度系數的磁場閾值的遲滯電流，在第一受控開關和第二受控開關的交錯閉合下，得到穩定性同時受電子遷移率的負溫度系數、所述遲滯電流的負溫度系數以及所述激勵源的正溫度系數影響的開啟閾值和關閉閾值，由此，便可利用所述激勵源的正溫度系數和所述遲滯電流的負溫度系數來共同制約所述電子遷移率的負溫度系數對所述開啟閾值和所述關閉閾值造成的影響，從而實現了對所述開啟閾值和所述關閉閾值的溫度補償，保證了所述開啟閾值和所述關閉閾值的穩定性； [0090]此外，由于所述遲滯電流的溫度系數為負值，因此所述激勵源產生電路生成的激勵源的溫度系數不需要很大，即便在高溫環境下所述激勵源的電壓值也不至于過高，從而提高了所述開關型霍爾芯片對低電源電壓以及高溫工作環境的適應能力。
[0091]此外基于實施例一，本發明實施例二公開了又一種開關型霍爾芯片，包括激勵源產生電路、霍爾元件、比較器、輸出驅動電路、磁場閾值控制電路、邏輯控制電路、第一受控開關和第二受控開關，其中:
[0092]參見圖7，所述磁場閾值控制電路包括第一 N溝道MOS管麗1、第二運算放大器Α2、第三電阻R3、第三三極管Q3、第一鏡像電流源電路45、第二鏡像電流源電路23，以及用于產生溫度系數可調的補償電壓的閾值電流補償電路；
[0093]具體的，所述閾值電流補償電路包括:連接于電源輸入端VDD和第二運算放大器Α2的同相輸入端之間的電流源I。以及連接第二運算放大器Α2的同相輸入端與第三三極管Q3的發射極的第四電阻R4。
[0094]此時，得到的流經第三電阻R3的電流值IT=(Vbe3+Vc)/p /N3，那么基于實施例一的推導原理，最終得到的開啟閾值和關閉閾值分別為:
[0095]Bop=Ns* P * (Vbe3+Vc) / ( μ η*Μ* Δ Vbe*NH),
[0096]Bkp=-Bop=-Ns* P * (Vbe3+Vc) / ( μ η*Μ* Δ Vbe*NH)。
[0097]在本實施例二，開啟閾值和關閉閾值Bkp的穩定性同時受到磁場遲滯的閾值電流2IT的溫度系數(包括Vbe3的負溫度系數和V。的溫度系數)、電子遷移率μ η的負溫度系數以及激勵源Vs的正溫度系數(gp Λ Vbe的正溫度系數)的影響；相較于實施例一來說，增加了Vc的溫度系數對開啟閾值和關閉閾值Bkp的影響；因此，通過適當的選擇補償電壓Vc的產生方法和補償電壓V。的溫度系數，即可對開啟閾值和關閉閾值Bkp進行更加精確的溫度補償；此外，當設置補償電壓Vc的溫度系數為負值時，還可以進一步提高所述開關型霍爾芯片對低電源電壓以及高溫工作環境的適應能力。
[0098]綜上所述，本發明本實施例利用激勵源產生電路為霍爾元件提供具有正溫度系數的激勵源，同時利用磁場閾值控制電路從霍爾輸出端抽取具有負溫度系數的磁場閾值的遲滯電流，在第一受控開關和第二受控開關的交錯閉合下，得到穩定性同時受電子遷移率的負溫度系數、所述遲滯電流的負溫度系數以及所述激勵源的正溫度系數影響的開啟閾值和關閉閾值，由此，便可利用所述激勵源的正溫度系數和所述遲滯電流的負溫度系數來共同制約所述電子遷移率的負溫度系數對所述開啟閾值和所述關閉閾值造成的影響，從而實現了對所述開啟閾值和所述關閉閾值的溫度補償，保證了所述開啟閾值和所述關閉閾值的穩定性。此外，由于所述遲滯電流的溫度系數為負值，因此所述激勵源產生電路生成的激勵源的溫度系數不需要很大，即便在高溫工作環境下所述激勵源的電壓值也不至于過高，從而提高了所述開關型霍爾芯片對低電源電壓以及高溫工作環境的適應能力。
[0099]本說明書中各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可。
[0100]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明實施例的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明實施例將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【權利要求】
1.一種開關型霍爾芯片，其特征在于，包括激勵源產生電路、霍爾元件、比較器、輸出驅動電路、磁場閾值控制電路、邏輯控制電路、第一受控開關和第二受控開關，其中: 所述激勵源產生電路具有激勵源輸出端，用于輸出具有正溫度系數的激勵源； 所述霍爾元件的第一激勵電流端接所述激勵源輸出端、第二激勵電流端接地、第一霍爾輸出端接所述比較器的反相輸入端、第二霍爾輸出端接所述比較器的同相輸入端；所述比較器的輸出端接所述輸出驅動電路； 所述磁場閾值控制電路具有電流抽取端，用于抽取具有負溫度系數的磁場遲滯的閾值電流； 所述第一受控開關連接于所述電流抽取端和所述第一霍爾輸出端之間； 所述第二受控開關連接于所述電流抽取端和所述第二霍爾輸出端之間； 所述邏輯控制電路分別接所述輸出驅動電路、所述第一受控開關和所述第二受控開關，用于在檢測到所述輸出驅動電路輸出高電平時，控制所述第一受控開關斷開、所述第二受控開關閉合；在檢測到所述輸出驅動電路輸出低電平時，控制所述第一受控開關閉合、所述第二受控開關斷開。
2.根據權利要求1所述的開關型霍爾芯片，其特征在于，所述激勵源產生電路包括第一運算放大器、第一電阻、第二電阻、第一三極管、第二三極管，以及型號相同的第一 P溝道MOS管、第二 P溝道MOS管和第三P溝道MOS管，其中: 所述第一 P溝道MOS管的漏極接所述第一運算放大器的反相輸入端，所述第二 P溝道MOS管的漏極接所述第一運算放大器的同相輸入端，所述第三P溝道MOS管的漏極接所述激勵源輸出端； 所述第一 P溝道MOS管、所述第二 P溝道MOS管和所述第三P溝道MOS管的源極均接電源輸入端，柵極均接所述第一運算放大器的輸出端； 所述第一三極管的集電極和基極接地，發射極接所述第一運算放大器的反相輸入端；所述第二三極管的集電極和基極接地，發射極經所述第一電阻接所述第一運算放大器的同相輸入端； 所述第二電阻一端接地、另一端接所述激勵源輸出端。
3.根據權利要求1所述的開關型霍爾芯片，其特征在于，所述磁場閾值控制電路包括第一 N溝道MOS管、第二運算放大器、第三電阻、第三三極管、由第四P溝道MOS管和第五P溝道MOS管構成的比例鏡像為1:1的第一鏡像電流源電路，以及由第二 N溝道MOS管和第三N溝道MOS管構成的比例鏡像為1:2的第二鏡像電流源電路；其中: 所述第二運算放大器的同相輸入端接電源輸入端、反相輸入端經所述第三電阻接地、輸出端接所述第一 N溝道MOS管的柵極； 所述第一 N溝道MOS管的漏極接所述第四P溝道MOS管的漏極、源極接所述第二運算放大器的反相輸入端； 所述第四P溝道MOS管和第五P溝道MOS管的源極均接所述電源輸入端； 所述第二 N溝道MOS管的漏極和柵極、所述第三N溝道MOS管的柵極同時接所述第五P溝道MOS管的漏極，所述第三N溝道MOS管的漏極接所述電流抽取端； 所述第二 N溝道MOS管和所述第三N溝道MOS管的源極均接地； 所述第三三 極管的基極和集電極接地、發射機接所述第二運算放大器的同相輸入端。
4.根據權利要求3所述的開關型霍爾芯片，其特征在于，所述磁場閾值控制電路還包括:閾值電流補償電路，用于產生溫度系數可調的補償電壓。
5.根據權利要求4所述的開關型霍爾芯片，其特征在于，所述閾值電流補償電路包括: 連接所述電源輸入端和所述第二運算放大器的同相輸入端的電流源； 連接所述第二運算放大器的同相輸入端`與所述第三三極管的發射機的電阻。
【文檔編號】H03K17/90GK103825591SQ201410091578
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月13日 優先權日:2014年3月13日
【發明者】單闖, 劉菁, 閆琳靜 申請人:北京經緯恒潤科技有限公司