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磁传感器集成电路中的动态正交偏移消除技术解析

电子设计 2021-04-28 16:37 次阅读

抽象的

该技术文章介绍了单片式磁传感器集成电路(IC),其操作,并说明了其如何使用一种称为动态正交偏移消除的技术。偏置电压及其温度漂移和产品扩散通常会降低磁性霍尔传感器IC的零电平稳定性和再现性,可以使用单个霍尔板和用于周期性排列电源和输出触点对的开关装置来降低偏置电压及其温度漂移和产品扩散。本工作描述了具有±0.1 T满量程的基于斩波器的5 V单片式线性霍尔传感器IC,其中该动态板偏移消除技术已与具有成本效益的信号调节器一起使用。该器件使用2 µm常规BiCMOS工艺和尺寸为1.5×1.5 mm的最终芯片进行了集成,图3显示了在使用3针塑料封装进行包装后,残留偏移量与生产差异以及温度引起的漂移比当前使用的多板DC正交抵消方法小了五到十倍。该设备不需要外部组件,并且输出不含HF残留物。

介绍

整体式磁传感器IC通常使用Si霍尔元件,该元件易于与放大或处理产生的较低电压所需的放大器或信号调节器电路集成在一起。霍尔效应,其特性和应用已在文献中广泛讨论。可以在Baltes和Popovic的著作中找到许多参考文献的出色回顾。

最简单的霍尔元件使用一块正方形板,例如采用双极或BiCMOS工艺制成的Epi-pocket,带有两对正交取向的触点,如图1所示。当在一对触点(例如,a,c)上施加电源电压Vs时,垂直于极板的磁通密度B会在另一对触点b,d上产生电压VH,从而:

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其中Sv是每单位电源电压的霍尔元件灵敏度。VH⁄B×Vs给出的灵敏度,其中T(特斯拉; 1 T = 1×104高斯)是磁通密度(感应)的米·千克·秒(mks)单位,大约是一个常数参数,仅取决于硅层的迁移率以及板和接触的几何形状。Sv的典型值在0.04至0.08之间,这意味着,对于典型的5V电源和最小磁通密度1 mT,输出电压为200至400 µV。

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图1基本霍尔板

在所有直流应用中,能够通过此类极板精确测量的最小磁通密度取决于B = 0时极板输出触点上出现的偏移电压Vop。从电气角度来看,极板会因电阻而显示出不可避免的失衡梯度,几何不对称,压阻效应等,产生不可忽略的失调电压。由于极板偏移Vop相对较大,因此对于5V电源,其偏移范围可能在0.5至5mV之间,并且取决于温度,电源电压和应力。已经努力消除或最小化其影响。

偏移抵消不能通过像在放大器中使用的那样的开关技术来执行,因为除了切断磁场外,没有可以将Vop与VH隔离的可用状态,这当然是不可行的。

注意,从直流的角度来看,霍尔板可以看作是分布式电阻惠斯通电桥。当前大多数商用霍尔传感器IC通过使用两个或更多个适当互连的板来消除偏移,其中电流方向从一个板到另一个板旋转了90°。如果不平衡源保持不变并固定在实心空间中,则任何一对板的偏移量将相等,但极性相反,从而实现所需的消除效果。另一方面,多板装置的有用信号保持等于单板的信号。

替代地,已经提出了在通过周期性的供应和输出接触排列来产生正交状态的同时仅使用一块板。尽管这种动态失调消除技术在霍尔开关板之后需要更复杂的信号调节器,但与多板传感器IC相比,它具有减少残留失调及其生产范围的优势。在最后一种情况下,由于物理上不同的印版之间的印版偏移不匹配,零电平偏差会降低。这些失配主要是由与温度有关的塑料封装内置应力产生的。

这项工作描述了使用动态失调对消技术的5V BiCMOS单片线性霍尔传感器IC,其中,由具有成本效益的信号调节器来执行恢复有用信号和消除失调所需的各种功能。

首选BiCMOS技术是因为它具有简单,高增益,开环放大器,低失调,精确的温度编程电路以及低成本的高输出电流源能力。

编辑:hfy

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NCP1592 同步降压稳压器 PWM 6.0 A 集成FET

NCV8843 降压稳压器 1.5 A 340 kHz 具有同步功能

3是一款1.5 A降压稳压器IC,工作频率为340 kHz。该器件采用V 2 ™控制架构,提供无与伦比的瞬态响应,最佳的整体调节和最简单的环路补偿。 NCV8842可承受4.0 V至40 V的输入电压,并包含同步电路。片上NPN晶体管能够提供最小1.5 A的输出电流,并通过外部升压电容进行偏置,以确保饱和,从而最大限度地降低片内功耗。保护电路包括热关断,逐周期电流限制和频率折返短路保护。 特性 优势 V 2 ™控制架构 超快速瞬态响应,改进调节和简化设计 2.0%误差放大器参考电压容差 严格的输出调节 逐周期限流 限制开关和电感电流 开关频率短路时减少4:1 降低短路功耗 自举操作(BOOST) 提高效率并最大限度地降低片内功耗 与外部时钟同步(SYNC) 与外部时钟同步(SYNC) 1.0 A关闭静态电流 当SHDNB为最小时电流消耗最小化断言 热关机 保护IC免于过热 软启动 在启动期间降低浪涌电流并最大限度地减少输出过冲 无铅封装可用 应用 终端产品 汽车 工业 直流电源 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 01:02 109次 阅读
NCV8843 降压稳压器 1.5 A 340 kHz 具有同步功能

NCP81255 用于IMVP8的单相稳压器

55是一款高性能,低偏置电流,单相稳压器,集成了功率MOSFET,旨在支持各种计算应用。该器件能够通过英特尔专有接口接口在可调输出上提供高达14 A的TDC输出电流。在高达1.2 MHz的高开关频率下工作允许采用小尺寸电感器和电容器。该控制器利用安森美半导体的专利高性能RPM操作。 RPM控制可最大化瞬态响应,同时允许不连续频率调节操作和连续模式全功率操作之间的平滑过渡。 NCP81255具有一个超低偏移电流监视放大器,具有可编程偏移补偿,用于高精度电流监视。 特性 优势 高电流状态下的自动DCM操作 效率更高 高性能RPM控制系统 更易于补偿 IMVP8英特尔专有接口支持 与英特尔CPU兼容 超低偏移IOUT监视器 准确性 动态VID前馈 可编程下垂增益 Ze ro Droop Capable 数字控制工作频率 这些设备无铅,无卤素/ BFR免费且符合RoHS标准 应用 工业嵌入式系统 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-30 00:02 260次 阅读
NCP81255 用于IMVP8的单相稳压器

NCV51411 降压转换器 低电压 1.5 A 26​​0 kHz 具有同步功能

11是一款1.5A降压稳压器IC,工作频率为260 kHz。该器件采用V2控制架构,提供无与伦比的瞬态响应,最佳的整体调节和简单的环路补偿。 NCV51411可承受4.5V至40V的输入电压,并包含一个与外部振荡器同步的输入。 NCV51411已通过汽车应用认证,也可作为CS51411商用级。 特性 优势 V2架构 提供超快速瞬态响应,改进调节和简化设计 2.0%误差放大器参考电压容差 准确的输出电压 开关频率下降短路条件下4:1 降低短路功耗 BOOST引​​脚为片上NPN powertransistor提供额外的驱动电压 允许自举操作最大限度地提高效率 同步功能 并行供电操作或噪音最小化 睡眠模式的关闭引脚 提供掉电选项(...
发表于 07-30 00:02 160次 阅读
NCV51411 降压转换器 低电压 1.5 A 26​​0 kHz 具有同步功能

SG3525A PWM控制器

A PWM控制器用于控制所有类型的开关电源,可提供更高的性能和更少的外部元件数量。片内+5.1 V基准电压调整为+/- 1%,误差放大器的输入共模电压范围包括参考电压,因此无需外部分压电阻。振荡器的同步输入使多个单元可以从属,或者单个单元与外部系统时钟同步。通过连接在CT和放电引脚之间的单个电阻可以编程大范围的死区时间。该器件还具有内置软启动电路,仅需外接定时电容。关断引脚控制软启动电路和输出级,通过脉冲关断的PWM锁存器提供瞬时关断,以及具有更长关断命令的软启动循环。当VCC低于标称值时,欠压锁定会禁止输出和软启动电容的变化。输出级采用图腾柱设计,能够吸收和输出超过200 mA的电流。 SG3525A的输出级具有NOR逻辑,导致关闭状态的低输出。 特性 8.0 V至35 V操作 5.1 V +/- 1.0%修剪参考 100 Hz至400 kHz振荡器范围 单独的振荡器同步引脚 可调节死区时间控制 输入欠压锁定 锁存PWM以防止多个脉冲 逐脉冲关机 双源/灌电流输出:+/- 400 mA峰值 无铅封装可用* 应用 半桥 推拉式 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 21:02 811次 阅读
SG3525A PWM控制器

NCP81248 用于IMVP8的三轨降压控制器

48包含一个两相和两个单相降压控制器,针对Intel IMVP8兼容CPU进行了优化。两相控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位为IMVP8 CPU提供精确调节的电源。两个单相控制器利用安森美半导体的高性能RPM操作。 RPM控制最大限度地提供响应,同时允许在连续频率缩放操作和连续模式全功率操作之间进行平滑过渡。单相导轨具有低偏移电流监测放大器,具有可编程偏移补偿,用于高精度电流监测。 特性 Vin范围4.5 V至25 V 在避免虚假OVP的情况下启动预充电负载 可调节Vboot(导轨3除外) 高阻抗差分输出电压放大器 动态参考注入 可编程输出电压摆率 动态VID前馈 每相差分电流检测放大器 开关频率范围200 kHz - 1.2 MHz 数字化稳定的开关频率 应用 嵌入式系统 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 20:02 189次 阅读
NCP81248 用于IMVP8的三轨降压控制器

NCP81245 三轨输出控制器 兼容IMVP8

45是一款3轨多相降压解决方案,针对Intel IMVP8兼容CPU进行了优化,用户配置为3/2/1 + 3/2/1 + 1相,包括选项4/3/2 / 1 + 2/1 + 1.该控制器结合了真正的差分电压检测,电感器DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为笔记本电脑应用提供精确的稳压电源。多相轨控制系统基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)和DCR电流检测,以降低的系统成本提供对动态负载事件的最快初始响应。单相控制器可用于SA或GTUS导轨。它利用了安森美半导体的专利高性能RPM操作。 RPM控制可最大化瞬态响应,同时允许不连续频率缩放操作和连续模式全功率操作之间的平滑过渡。单相轨道具有超低偏移电流监视放大器,具有可编程偏移补偿,可实现超高精度电流监视。 特性 优势 多阶段计数配置 灵活的用户可配置选项允许一部分匹配所有功能 与Drmos或离散驱动程序兼容 使用Drmos或Discrete解决方案的灵活选项每个阶段 动态参考注射® 支持全MLCC输出电容 精确的总电流求和放大器 自动相位脱落 开关频率300kHz至1.2MHz 应用 嵌入式系统 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 20:02 294次 阅读
NCP81245 三轨输出控制器 兼容IMVP8

NCP81241 具有SVID接口的单相控制器 适用于台式机和笔记本CPU应用

41单相降压解决方案针对兼容Intel VR12.1的CPU进行了优化。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。单相控制器使用DCR电流检测,以降低的系统成本为动态负载事件提供最快的初始响应。 特性 优势 开关频率范围250 kHz - 1.2 MHz 引脚可编程 VIN范围4.5V-25V 涵盖桌面和笔记本应用程序 启动进入预充电负载 避免错误OVP 高性能操作误差放大器 数字软启动斜坡 应用 终端产品 CPU功率 笔记本电脑 台式电脑 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 19:02 185次 阅读
NCP81241 具有SVID接口的单相控制器 适用于台式机和笔记本CPU应用

NCP81610 采用PWM_VID和I2C接口优化的多相同步控制器 适用于新一代计算和图形处理器

10是一款多相同步控制器,针对新一代计算和图形处理器进行了优化。该器件可驱动多达8个相位,并集成差分电压和相电流检测,自适应电压定位和PWM_VID接口,为计算机或图形控制器提供精确调节的电源。集成的省电接口(PSI)允许处理器将控制器设置为三种模式之一,即所有相位开启,动态相位减小或固定低相位计数模式,以在轻载条件下获得高效率。双边沿PWM多相架构确保快速瞬态响应和良好的动态电流平衡。 特性 优势 符合NVIDIA OVR4i +规格 GPU Vcor​​e规范合规性 支持最多8个阶段 支持高相位数和大电流 2.8 V至20 V电源电压范围: 宽线路输入电压范围 250 kHz至1.2 MHz开关频率(8相) 宽工作频率范围 欠压保护(UVP) 过压保护(OVP) 每相过流限制(OCL) 系统过流保护(OCP) 在避免虚假OVP的情况下启动预充电负载 可配置载重线 每相的真差分电流平衡检测放大器 相间动态电流平衡 电流模式双边沿调制,用于快速初始响应瞬态负载 宝保存接口(PSI) 自动阶段使用用户...
发表于 07-29 18:02 414次 阅读
NCP81610 采用PWM_VID和I2C接口优化的多相同步控制器 适用于新一代计算和图形处理器

NCP6151 VR12 2相 3相 4相CPU控制器+ 1相GPU控制器

1 / NCP6151A双输出四加一相降压解决方案针对Intel VR12兼容CPU进行了优化。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。该控制系统基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)和DCR电流检测,可提供对动态负载事件的最快初始响应并降低系统成本。在轻负载运行期间它也会脱落到单相,并且可以在轻负载时自动进行频率调整,同时保持良好的瞬态性能。 特性 符合英特尔VR12 / IMVP7规范 电流模式双边沿调制,用于瞬态加载的最快初始响应 双高性能操作误差放大器 两个轨道的一个数字软启动斜坡 应用 台式机和笔记本电脑处理器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 293次 阅读
NCP6151 VR12 2相 3相 4相CPU控制器+ 1相GPU控制器

NCP6131 IMVP7 1,2,3相CPU控制器+单相GPU控制器

1S / NCP6151SA / NCP6131S / NCP6131SA双输出四加一相降压解决方案针对Intel VR12兼容CPU进行了优化。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。控制系统基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)与DCR电流检测相结合,可提供对动态负载事件的最快初始响应并降低系统成本。在轻负载运行期间它也会脱落到单相,并且可以在轻负载时自动进行频率调整,同时保持良好的瞬态性能。 特性 符合英特尔VR12 / IMVP7规范 电流模式双边沿调制,用于瞬态加载的最快初始响应 双高性能操作误差放大器 两个轨道的一个数字软启动斜坡 应用 台式机和笔记本电脑处理器 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 402次 阅读
NCP6131 IMVP7 1,2,3相CPU控制器+单相GPU控制器

NCP81142 VR多相控制器

42多相降压解决方案针对具有用户可配置4/3/2/1相位的Intel VR12.5兼容CPU进行了优化。该控制器结合了真正的差分电压检测,差分电感DCR电流检测,输入电压前馈和自适应电压定位,为台式机和笔记本电脑应用提供精确调节的电源。该控制系统基于双边沿脉冲宽度调制(PWM)与DCR电流检测相结合,以降低的系统成本提供对动态负载事件的最快初始响应。它具有在轻负载运行期间脱落到单相的能力,并且可以在轻负载条件下自动调频,同时保持优异的瞬态性能。提供高性能操作误差放大器以简化系统的补偿。获得专利的动态参考注入无需在闭环瞬态响应和动态VID性能之间进行折衷,从而进一步简化了环路补偿。获得专利的总电流求和提供高精度的数字电流监控。 应用 终端产品 基于工业CPU的应用程序 信息娱乐,移动,自动化,医疗和安全 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 18:02 188次 阅读
NCP81142 VR多相控制器

NCP1579 低电压同步降压控制器

9是一款低成本PWM控制器,采用5V或12V电源供电。这些器件能够产生低至0.8V的输出电压。这些8引脚器件提供最佳集成度,以减小电源的尺寸和成本。 NCP1579提供1A栅极驱动器设计和内部设置的275kHz振荡器。栅极驱动器的其他效率增强特征包括自适应非重叠电路。 NCP1579还集成了外部补偿误差放大器和电容可编程软启动功能。保护功能包括可编程短路保护和欠压锁定。 特性 优势 输入电压范围4.5至13.2V 多功能性 电压模式PWM控制 易用性 0.8V +/- 2.0%内部参考电压 增强绩效 可调输出电压 多功能性 电容可编程软启动 易用性 内部1A门驱动器 增强性能 可编程电流限制 易用性 应用 终端产品 STB Blue-Ray DVD 液晶电视 DSP和FPGA电源 DC-DC稳压器模块 STB 蓝光DVD 液晶电视 电路图、引脚图和封装图...
发表于 07-29 17:02 358次 阅读
NCP1579 低电压同步降压控制器

NCP3012 同步PWM控制器

2是一款PWM器件,设计用于宽输入范围,能够产生低至0.8V的输出电压。 NCP3012提供集成栅极驱动器和内部设置的75kHz振荡器,能够与外部频率同步。 NCP3012具有外部补偿跨导误差放大器,内部固定软启动。 NCP3012将输出电压监控与电源良好引脚相结合,以指示系统处于稳压状态。双功能SYNC引脚使器件与更高频率(从模式)同步,或输出180度异相时钟信号以驱动另一个NCP3012(主模式)。保护功能包括无损耗电流限制和短路保护,输出过压和欠压保护以及输入欠压锁定。 NCP3012采用14引脚TSSOP封装。非常适合需要电源干扰最小的噪声敏感应用。 (医疗,网络等) 特性 优势 输入电压范围为4.7 V至28 V 能够运行各种输入电压 75 kHz操作 效率高 0.8 V +/- 1%参考电压 准确的系统调节 缓冲外部+1.25 V参考 附加调节1 mA输出以供额外使用 电流限制和短路保护 系统级保护 PowerGood输出引脚 电源排序功能 启用/禁用引脚 电源排序功能 输入和输出电压保护 增强的系统级保护 外部同步 能够同步到更高频率或180°异相 应用...
发表于 07-29 17:02 225次 阅读
NCP3012 同步PWM控制器