包括星形连接的磁阻元件的角度传感器桥制造技术

本公开提供了包括星形连接的磁阻元件的角度传感器桥。一种角度传感器可以包括包含第一半桥的感测元件，其中第一半桥的电阻器的磁性参考方向沿着第一参考轴线。感测元件可以包括第二半桥，其中第二半桥的电阻器的磁性参考方向沿着第二参考轴线。感测元件可以包括第三半桥，其中第三半桥的电阻器的磁性参考方向沿着第三参考轴线。第一参考轴线、第二参考轴线或第三参考轴线中的至少两个可以彼此不正交。

【技术实现步骤摘要】
包括星形连接的磁阻元件的角度传感器桥
本专利技术涉及角度传感器。
技术介绍
磁性角度传感器可以用于确定由磁体产生的磁场的取向(例如，在零度到三百六十度之间的角度)。磁性角度传感器可以是霍尔效应传感器、基于磁阻(MR)的传感器、可变磁阻传感器(VRS)、磁通门传感器等。
技术实现思路
根据一些可能的实现，一种角度传感器可以包括感测元件，感测元件包括：与第一参考轴线相关联的第一半桥，第一半桥包括第一电阻器和第二电阻器，其中第一电阻器的磁性参考方向与第二电阻器的磁性参考方向相反，其中第一电阻器的磁性参考方向和第二电阻器的磁性参考方向沿着第一参考轴线；与第二参考轴线相关联的第二半桥，第二半桥包括第三电阻器和第四电阻器，其中第三电阻器的磁性参考方向与第四电阻器的磁性参考方向相反，其中第三电阻的磁性参考方向和第四电阻器的磁性参考方向沿着第二参考轴线；以及与第三参考轴线相关联的第三半桥，第三半桥包括第五电阻器和第六电阻器，其中第五电阻器的磁性参考方向与第六电阻器的磁性参考方向相反，其中第五电阻器的磁性参考方向和第六电阻器的磁性参考方向沿着第三参考轴线，并且第一参考轴线、第二参考轴线或第三参考轴线中的至少两个彼此不正交。根据一些可能的实现，一种装置可以包括感测元件，其用于：提供第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号，感测元件包括相对于第一参考轴线、第二参考轴线和第三参考轴线布置的MR元件的集合，该MR元件的集合包括与第一参考轴线相关联的第一半桥、与第二参考轴线相关联的第二半桥和与第三参考轴线相关联的第三半桥，并且第一参考轴线、第二参考轴线或第三参考轴线中的至少一个参考轴线与第一参考轴线、第二参考轴线和第三参考轴线中的至少一个其他参考轴线不正交。该装置还可以包括处理器，其用于：接收第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号；并且基于第一电压信号、第二电压信号和第三电压信号来确定施加到感测元件的磁场的旋转角度。根据一些可能的实现，一种磁传感器可以包括用于提供第一输出信号、第二输出信号和第三输出信号的感测元件，感测元件包括：具有沿着第一参考轴线的磁性参考方向的至少两个MR元件、具有沿着第二参考轴线的磁性参考方向的至少两个MR元件、以及具有沿着第三参考轴线的磁性参考方向的至少两个MR元件，其中第一参考轴线、第二参考或第三参考轴线中的至少一个参考轴线与第一参考轴线、第二参考轴线和第三参考轴线中的至少一个其他参考轴线不正交。磁传感器还可以包括用于基于第一输出信号、第二输出信号和第三输出信号来执行与磁传感器相关联的功能安全检查的处理器。附图说明图1是本文中描述的示例实现的概述的图；图2是其中可以实现本文中描述的系统和/或方法的示例环境的图；图3是被包括在图2的示例环境中的角度传感器的示例元件的图；图4A至图4E是与被包括在图2的角度传感器中的感测元件的示例实现相关联的图；图5A至图5D是与被包括在图2的角度传感器中的感测元件的另一示例实现相关联的图；图6A和图6B是与被包括在图2的角度传感器中的感测元件的附加示例实现相关联的图；图7是与被包括在图2的角度传感器中的感测元件的另一示例实现相关联的图；以及图8是与被包括在图2的角度传感器中的感测元件的另一示例实现相关联的图。具体实施方式示例实现的以下详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。诸如基于MR的角度传感器等磁性角度传感器可以包括被布置为提供与磁场(平行于感测元件的有源表面)的两个正交分量(诸如磁场的y分量和磁场的x分量)相对应的输出信号的两个感测元件(例如，一对惠斯通电桥)。角度传感器可以提供这些输出信号(例如，电压信号Vy和电压信号Vx)，并且生成磁场的磁体的旋转角度(α)(以及与磁体连接的旋转物体的旋转角度)可以基于与两个正交分量相对应的输出信号来被计算(例如，α＝arctan(Vy/Vx))。在一些情况下，功能安全检查可以在角度传感器中实现。例如，可以在角度传感器的操作期间监测与输出信号相关联的矢量长度(例如，等于Vx2+Vy2的矢量长度)作为功能安全检查。在这个示例中，如果矢量长度在角度传感器的操作期间(例如，在校准和/或温度补偿之后)保持基本上恒定，则可以假定角度传感器的安全操作。然而，这样的功能安全检查(例如，基于两个输出信号)由于取决于输出信号的绝对值而具有有限的准确度以及/或者可能具有不充足的诊断覆盖率。在一些情况下，可以通过在角度传感器中包括另一感测元件来改善功能安全，其中另一感测元件被布置为提供与磁场的另一分量(例如，磁场的与x分量和y分量不正交的分量，诸如与x分量和y分量成45度角的分量)相对应的输出信号。但是，增加另一感测元件增加了角度传感器的成本、复杂性和尺寸。本文中描述的实现提供了具有提供与磁场的多个(例如，三个或更多个)分量相关联的输出信号的感测元件的角度传感器，其中磁场的多个分量中的至少一个分量与磁场的多个分量中的一个或多个(例如，每个)其他分量不正交。与多个分量相关联的输出信号可以用于确定旋转角度，并且可以允许改进的和/或附加的功能安全检查、增加的可靠性、多样性和/或冗余度(例如，与没有这样的感测元件的角度传感器相比)。此外，该角度传感器的感测元件包括比上述角度传感器更少的元件(例如，电阻器、连接等)，从而降低了角度传感器的成本和/或复杂性，同时提供了改进的功能安全。图1是本文中描述的示例实现100的概述的图。如图1所示，磁体(例如，机械地连接到可旋转物体)可以围绕轴线(例如，穿过磁体中心的轴线)旋转并且产生旋转磁场(B)。如图所示，与测量磁体的旋转角度(α)相关联的角度传感器可以包括被布置为感测磁场的N(N≥2)个分量(例如，B1至BN)的感测元件。磁场的N个分量中的至少一个分量与N个分量中的每个其他分量不正交(例如，成大于或小于90度的角度)。在一些实现中，N个分量中的每个分量可以与其他N个分量中的每个分量不正交。另外地或替代地，N个分量可以相对于感测元件的有源表面在360度旋转上均匀地间隔开。下面描述关于这样的感测元件的示例的附加细节。如图所示，感测元件可以提供与磁场B1至BN的分量相对应的输出信号(例如，电压信号V1至VN)。如进一步所示，角度传感器可以基于输出信号来确定旋转角度。如进一步所示，角度传感器还可以基于输出信号来执行一个或多个功能安全检查。例如，可以在角度传感器的操作期间监测与输出信号相关联的和(例如，V1+V2+...+VN)作为功能安全检查。作为另一示例，可以在角度传感器的操作期间监测与输出信号相关联的矢量长度(例如，V12+V22+VN2)作为功能安全检查。作为另一示例，角度传感器可以基于输出信号来确定N个不同的旋转角度(例如，α1、α2、...、αN)，并且可以比较N个不同的旋转角度作为功能安全检查。如与不包括关于图1描述的感测元件的角度传感器相关联的功能安全检查相比，这样的功能安全检查(例如，基于N个输出信号)具有改进的准确度和/或改进的诊断覆盖率。此外，通过提供N个输出信号，传感器可以执行附加的功能安全检查并且实现增加的可靠性、多样性和/或冗余度，同时减小尺寸、成本和/或复杂性(例如，与没有关于图1描述的感测元件的角度传感器相比)。如上所述，图1仅作为示例提供。其他示例是可能的并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种角度传感器，包括：感测元件，包括：第一半桥，与第一参考轴线相关联，所述第一半桥包括第一电阻器和第二电阻器，其中所述第一电阻器的磁性参考方向与所述第二电阻器的磁性参考方向相反，其中所述第一电阻器的磁性参考方向和所述第二电阻器的磁性参考方向沿着所述第一参考轴线；第二半桥，与第二参考轴线相关联，所述第二半桥包括第三电阻器和第四电阻器，其中所述第三电阻器的磁性参考方向与所述第四电阻器的磁性参考方向相反，其中所述第三电阻器的磁性参考方向和所述第四电阻器的磁性参考方向沿着所述第二参考轴线；以及第三半桥，与第三参考轴线相关联，所述第三半桥包括第五电阻器和第六电阻器，其中所述第五电阻器的磁性参考方向与所述第六电阻器的磁性参考方向相反，其中所述第五电阻器的磁性参考方向和所述第六电阻器的磁性参考方向沿着所述第三参考轴线，并且其中所述第一参考轴线、所述第二参考轴线或所述第三参考轴线中的至少两个参考轴线彼此不正交。

【技术特征摘要】
2017.06.12 US 15/620,4051.一种角度传感器，包括：感测元件，包括：第一半桥，与第一参考轴线相关联，所述第一半桥包括第一电阻器和第二电阻器，其中所述第一电阻器的磁性参考方向与所述第二电阻器的磁性参考方向相反，其中所述第一电阻器的磁性参考方向和所述第二电阻器的磁性参考方向沿着所述第一参考轴线；第二半桥，与第二参考轴线相关联，所述第二半桥包括第三电阻器和第四电阻器，其中所述第三电阻器的磁性参考方向与所述第四电阻器的磁性参考方向相反，其中所述第三电阻器的磁性参考方向和所述第四电阻器的磁性参考方向沿着所述第二参考轴线；以及第三半桥，与第三参考轴线相关联，所述第三半桥包括第五电阻器和第六电阻器，其中所述第五电阻器的磁性参考方向与所述第六电阻器的磁性参考方向相反，其中所述第五电阻器的磁性参考方向和所述第六电阻器的磁性参考方向沿着所述第三参考轴线，并且其中所述第一参考轴线、所述第二参考轴线或所述第三参考轴线中的至少两个参考轴线彼此不正交。2.根据权利要求1所述的角度传感器，其中所述第一参考轴线、所述第二参考轴线和所述第三参考轴线中的每个参考轴线与所述第一参考轴线、所述第二参考轴线和所述第三参考轴线中的每个其他参考轴线不正交。3.根据权利要求1所述的角度传感器，其中所述第一参考轴线与所述第二参考轴线之间的角度不同于所述第二参考轴线与所述第三参考轴线之间的角度，或者不同于所述第一参考轴线与所述第三参考轴线之间的角度。4.根据权利要求1所述的角度传感器，其中所述第一参考轴线与所述第二参考轴线之间的角度匹配所述第二参考轴线与所述第三参考轴线之间的角度。5.根据权利要求4所述的角度传感器，其中所述第一参考轴线与所述第二参考轴线之间的角度匹配所述第一参考轴线与所述第三参考轴线之间的角度。6.根据权利要求5所述的角度传感器，其中所述第一参考轴线与所述第二参考轴线之间的角度、所述第二参考轴线与所述第三参考轴线之间的角度以及所述第一参考轴线与所述第三参考轴线之间的角度大约等于120度。7.根据权利要求1所述的角度传感器，其中所述第一半桥、所述第二半桥和所述第三半桥各自连接到与输入电压相关联的电压端子。8.根据权利要求1所述的角度传感器，其中所述第一半桥、所述第二半桥和所述第三半桥分别连接到第一电源、第二电源和第三电源。9.根据权利要求1所述的角度传感器，其中所述第一半桥和所述第二半桥与提供第一输出电压相关联，所述第二半桥和所述第三半桥与提供第二输出电压相关联，并且所述第三半桥和所述第一半桥与提供第三输出电压相关联。10.根据权利要求9所述的角度传感器，其中与磁场相关联的旋转角度将基于所述第一输出电压、所述第二输出电压和所述第三输出电压来被确定。11.根据权利要求9所述的角度传感器，其中所述角度传感器的功能安全检查将基于所述第一输出电压、所述第二输出电压和所述第三输出电压来被执行。12.根据权利要求1所述的角度传感器，进一步包括：处理器，用于：确定第一电压信号的第一幅度的平方、第二电压信号的第二幅度的平方和第三电压信号的第三幅度的平方的矢量和，所述第一电压信号与所述第一半桥和所述第二半桥相关联，所述第二电压信号与所述第二半桥和所述第三半桥相关联，所述第三电压信号与所述第一半桥和...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·哈默施密特，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE