磁场感测制造技术

本公开涉及磁场感测。例如，提供了一种感测元件，包括检测第一磁场分量的磁性传感器、以给定频率向磁性传感器施加至少一个附加磁场分量的至少一个AC磁场发生器，其中，第一磁场分量和至少一个附加磁场分量彼此正交，至少一个解调器使用给定频率来确定感测元件相对于至少一个附加磁场分量的灵敏度。此外，提出了操作这种感测元件的多种方法。

【技术实现步骤摘要】
磁场感测
本专利技术的实施例涉及磁场的感测，具体地，涉及即使存在磁串扰，也感测至少一个磁场分量。
技术介绍
磁场感测技术应用广泛。然而，在存在磁串扰的情况下，磁场感测难以顺利实现。
技术实现思路
目的是改善对磁场分量的感测。这根据独立权利要求的特征来解决。进一步的实施例来自从属权利要求。本文建议的示例尤其可基于以下解决方案中的至少一个。可利用以下特征的组合来实现期望结果。方法的特征可与设备、装置或系统的任何特征组合，反之亦然。提出了一种感测元件，包括：–磁性传感器，检测第一磁场分量，–至少一个AC磁场发生器，以给定频率向磁性传感器施加至少一个附加磁场分量，–其中第一磁场分量和至少一个附加磁场分量彼此正交，–至少一个解调器，使用给定频率来确定感测元件相对于至少一个附加磁场分量的灵敏度。根据一个实施例，基于由至少一个AC磁场发生器提供的至少一个附加磁场分量和检测至少一个附加磁场分量的至少一个附加磁场传感器来确定第一磁场分量。应注意，至少一个磁场分量可以是基带外的电子信号，并且由至少一个附加磁场分量检测的磁场分量可以在该基带内。因此，附加传感器不检测由AC磁场发生器生成的磁场分量。根据一个实施例，确定第一磁场分量Bi包括：–基于解调并且可选地滤波的输出信号Sij·B′j除以由AC磁场发生器施加的附加磁场分量B′j，确定灵敏度Sij，其中i，j∈{x，y，z}且i≠j，–将灵敏度Sij乘以由附加磁性传感器确定的附加磁场分量Bj。根据一个实施例，基于以下方程确定磁场分量Bi其中j可以是与方向i正交的任何方向，并且其中Souti是感测元件的输出信号。应注意，灵敏度Sij可通过设计已知。可选地，i可以是笛卡尔坐标系中的y坐标，以及j可以是x或z坐标中的任一个。根据一个实施例，每个AC磁场发生器与磁性传感器电屏蔽。根据一个实施例，磁性传感器是以下任一种：-垂直霍尔效应设备，-霍尔板，-MR传感器，尤其是以下传感器中的至少一种：–-AMR传感器，–-GMR传感器，–-TMR传感器。根据一个实施例，每个AC磁场发生器的频率或带宽不同于第一磁场分量的频率或带宽。用于驱动AC磁场发生器的频率可以足够低，以避免如引线框、传感器封装或电屏蔽的导电部分中的任何有害涡流。根据一个实施例，至少一个AC磁场发生器包括电线或线圈。与磁性传感器有关的电线或线圈的高精度对准可以是优选的。可选地，使用与磁性传感器相同的制造方法来制造电线或线圈。根据一个实施例，至少一个AC磁场发生器被实现为片上电线或线圈。因此，电线或线圈可位于还包括磁性传感器的芯片上。此外，提供了一种感测系统，用于确定至少一个磁场分量，包括：-第一磁性感测元件，检测y方向上的第一磁场分量By，所述第一磁性感测元件包括：-第一磁性传感器，-第一AC磁场发生器，向所述第一磁性传感器施加x方向上的磁场分量Bx'作为串扰信号，-提取信号Syx·B′x的信号路径，其中Syx是所述第一磁性传感器在x方向上的灵敏度，-第二磁性感测元件，检测x方向上的第二磁场分量Bx，包括：-第二磁性传感器，-第一AC磁场发生器，向所述第二磁场传感器施加y方向上的磁场分量By'作为串扰信号，-提取信号Sxy·B′y的信号路径，其中Sxy是所述第二磁性传感器在y方向上的灵敏度，-其中至少一个磁场分量Bx、By基于以下方程确定：其中，Soutx是所述第二磁性传感器的输出信号，Souty是所述第一磁性传感器的输出信号，其中基于信号Sij·B′j除以由相应AC磁场发生器施加的已知的磁场分量B′j来确定所述灵敏度Sij，其中i，j∈{x，y，z}且i≠j。灵敏度Sxx和Syy可通过设计已知，或者它们可基于附加AC磁场发生器来确定。第一磁性传感器和第二磁性传感器被布置为检测彼此正交的主磁场分量。在本示例中，By是第一磁性传感器的主磁场分量，而Bx是第二磁性传感器的主磁场分量。有利地，这种感测系统可用作角度感测系统，以确定磁场分量Bx和磁场分量By之间的角度。根据一个实施例，-所述第一磁性感测元件还包括：-第二AC磁场发生器，向所述第一磁性传感器施加z方向上的磁场分量Bz'作为串扰信号，-提取信号Syz·B′z的信号路径，其中Syz是所述第一磁性传感器在z方向上的灵敏度，-所述第二磁性感测元件还包括：-第二AC磁场发生器，向所述第二磁场传感器施加z方向上的磁场分量Bz'作为串扰信号，-提取信号Sxz·B′z的信号路径，其中Sxz是所述第二磁性传感器在z方向上的灵敏度，-提供第三磁性感测元件，以检测z方向上的第三磁场分量Bz，第三磁性感测元件包括：-第三磁性传感器，-两个AC磁场发生器，向所述第三磁性传感器施加x方向上的磁场分量Bx'和y方向上的磁场分量By'作为串扰信号，-提取信号Szx·B′x的信号路径，其中Szx是所述第三磁性传感器在x方向上的灵敏度，-提取信号Szy·B′y的信号路径，其中Szy是所述第三磁性传感器在y方向上的灵敏度，-其中至少一个磁场分量Bx、By、Bz基于以下方程确定：其中Soutz是所述第三磁性传感器的输出信号，其中基于信号Sij·B′j除以由相应AC磁场发生器施加的已知的磁场分量B′j来确定所述灵敏度Sij，其中i，j∈{x，y，z}且i≠j。灵敏度Sxx、Syy和Szz可通过设计已知，或者它们可基于附加AC磁场发生器来确定。第一磁性传感器、第二磁性传感器和第三磁性传感器可包括至少一个磁性传感器元件。第一磁性传感器、第二磁性传感器和第三磁性传感器被布置为检测彼此正交的主磁场分量。在该示例中，By是第一磁性传感器的主磁场分量，Bx是第二磁性传感器的主磁场分量，以及Bz是第三磁性传感器的主磁场分量。根据一个实施例，-每个AC磁场发生器以频率fj施加所述磁场分量B′j，-提取信号Sij·B′j的所述信号路径包括使用所述频率fj的解调器和可选的滤波器。根据一个实施例，每个AC磁场发生器的频率fj不同于磁场分量Bi的频率或带宽。根据一个实施例，对于每个磁性感测元件，AC磁场发生器与磁性传感器电屏蔽。根据一个实施例，磁性传感器是以下任一种：-垂直霍尔效应设备，-霍尔板。提出了一种用于计算第一磁场分量的方法，包括：-通过磁性传感器检测第一磁场分量，-经由至少一个AC磁场发生器以给定频率施加至少一个附加磁场分量，其中第一磁场分量和至少一个附加磁场分量彼此正交，-使用给定频率来确定感测元件相对于至少一个附加磁场分量的灵敏度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种感测元件(201)，包括：/n-磁性传感器(204)，检测第一磁场分量，/n-至少一个AC磁场发生器，以给定频率向所述磁性传感器施加至少一个附加磁场分量，/n-其中所述第一磁场分量和所述至少一个附加磁场分量彼此正交，/n-至少一个解调器，使用所述给定频率来确定所述感测元件相对于所述至少一个附加磁场分量的灵敏度。/n

【技术特征摘要】
20190116 DE 102019000254.71.一种感测元件(201)，包括：
-磁性传感器(204)，检测第一磁场分量，
-至少一个AC磁场发生器，以给定频率向所述磁性传感器施加至少一个附加磁场分量，
-其中所述第一磁场分量和所述至少一个附加磁场分量彼此正交，
-至少一个解调器，使用所述给定频率来确定所述感测元件相对于所述至少一个附加磁场分量的灵敏度。


2.根据权利要求1所述的感测元件，其中基于由所述至少一个AC磁场发生器提供的所述至少一个附加磁场分量和检测所述至少一个附加磁场分量的至少一个附加磁场传感器来确定所述第一磁场分量。


3.根据权利要求2所述的感测元件，其中确定所述第一磁场分量Bi包括：
-基于解调并且可选地滤波的输出信号Sij·B＇j除以由所述AC磁场发生器施加的附加磁场分量B＇j，确定所述灵敏度Sij，其中i，j∈{x，y，z}且i≠j，
-将所述灵敏度Sij乘以由所述附加磁性传感器确定的附加磁场分量Bj。


4.根据权利要求2所述的感测元件，其中基于以下方程确定所述磁场分量Bi



其中j可以是与方向i正交的任何方向，并且其中Souti是所述感测元件的输出信号。


5.根据前述权利要求中任一项所述的感测元件，其中每个AC磁场发生器与所述磁性传感器电屏蔽。


6.根据前述权利要求中任一项所述的感测元件，其中所述磁性传感器是以下任一种：
-垂直霍尔效应设备，
-霍尔板，
-MR传感器，尤其是以下传感器中的至少一种：
-AMR传感器，
-GMR传感器，
-TMR传感器。


7.根据前述权利要求中任一项所述的感测元件，其中每个AC磁场发生器的频率或带宽不同于所述第一磁场分量的频率或带宽。


8.根据前述权利要求中任一项所述的感测元件，其中所述至少一个AC磁场发生器包括电线或线圈。


9.根据前述权利要求中任一项所述的感测元件，其中所述至少一个AC磁场发生器实现为片上电线或线圈。


10.一种感测系统，用于确定至少一个磁场分量，包括：
-第一磁性感测元件(201)，检测y方向上的第一磁场分量By，所述第一磁性感测元件包括：
-第一磁性传感器(204)，
-第一AC磁场发生器，向所述第一磁性传感器施加x方向上的磁场分量Bx′作为串扰信号，
-提取信号Syx·B′x的信号路径，其中Syx是所述第一磁性传感器在x方向上的灵敏度，
-第二磁性感测元件(202)，检测x方向上的第二磁场分量Bx，所述第二磁性感测元件包括：
-第二磁性传感器(214)，
-第一AC磁场发生器，向所述第二磁场传感器施加y方向上的磁场分量By′作为串扰信号，
-提取信号Sxy·B′y的信号路径，其中Sxy是所述第二磁性传感器在y方向上的灵敏度，
-其中至少一个磁场分量Bx、By基于以下方程确定：



其中，
Soutx是所述第二磁性传感器的输出信号，
Souty是所述第一磁性传感器的输出信号，
其中基于信号Sij·B′j除以由相应AC磁场发生器施加的已知的磁场分量B′j来确定所述灵敏度Sij，其中i，j∈{x，y，z}且i≠j。


11.根据权利要求10所述的感测系统，
-其中所述第一磁性感测元件(201)还包括：
-第二AC磁场发生器，向所述第一磁性传感器施加z方向上的磁场分量Bz′作为串扰信号，
-提取信号Syz·B′z的信号路径，其中Syz是所述第一磁性传感器在z方向上的灵敏度，
-其中所述第二磁性感测元件(202)还包括：
-第二AC磁场发生器，向所述第二磁场传感器施加z方向上的磁场分量Bz′作为串扰信号，
-提取信号Sxz·B′z的信号路径，其中Sxz是所述第二磁性传感器在z方向上的灵敏度，
-所述感测系统包括第三磁性感测元件(202)，检测z方向上的第三磁场分量Bz，所述第三磁性感测元件包括：
-第三磁性传感器(214)，
-两个AC磁场发生器，向所述第三磁性传感器施加x方向上的磁场分量Bx′和y方向上的磁场分量By′作为串扰信号，
-提取信号Szx·B′x的信号路径，其中Szx是所述第三磁性传感器在x方向上的灵敏度，
-提取信号Szy·B′y的信号路径，其中Szy是所述第三磁性传感器在y方向上的灵敏度，
-其中至少一个磁场分量Bx、By、Bz基于以下方程确定：



其中
Soutz是所述第三磁性传感器的输出信号，
其中基于信号Sij·B＇j除以由相应AC磁场发生器施加的已知的磁场分量B′j来确定所述灵敏度Sij，其中i，j∈{x，y，z}且i≠j。


12.根据权利要求10或11中所述的感测系统，
-其中每个AC磁场...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·奥塞勒克纳，
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