[发明专利]磁场传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁场传感器。

背景技术

磁场传感器当前被用在许多用来确定磁场的大小、磁场的角度或者与磁场相关的其他特性的多种应用中。这样的应用实例包括：电流传感器，其通过由电流生成的磁场测量电流；角度传感器，用于感测诸如由可旋转元件生成的磁场的可旋转磁场的角度；或者速度传感器，用于通过测量磁场来确定元件的旋转或其他速度。已知各种类型的传感器可用于测量磁场。除霍尔传感器(Hall sensor)之外，XMR传感器对于测量磁场来说变得越来越重要。XMR传感器是基于磁阻效应的磁阻传感器，其中，“X”表示各种类型的磁阻效应的占位符。例如，XMR传感器包括GMR传感器(GMR＝巨磁阻)、AMR传感器(AMR＝各向异性磁阻)、CMR传感器(CMR＝庞磁电阻)和TMR传感器(TMR＝隧道磁阻)。

发明内容

根据本发明的一个实施方式，提供了一种方法，所述方法包括：除测量磁场之外生成辅助磁场，使得辅助磁场和测量磁场的最终合成磁场在XMR元件处超过XMR元件的饱和极限；用XMR元件感测最终合成磁场；基于最终合成磁矢量的感测来确定测量磁场的至少一个特性。

本发明的另一个实施方式，提供了一种磁感测装置，所述磁感测装置包括：XMR元件；磁场发生器，除测量磁场之外生成辅助磁场，使得辅助磁场和测量磁场的最终合成磁场在XMR元件处超过XMR元件的饱和极限；其中，XMR元件被配置为感测合成磁场，基于感测的合成磁场确定测量磁场的至少一个特性的单元。

根据本发明的再一个实施方式，提供了一种用于确定可旋转元件的角度或旋转特性的传感器，所述传感器包括：磁场发生器，除测量磁场之外生成辅助磁场，其中，测量磁场指示可旋转元件的角度或旋转；至少一个XMR元件，生成XMR检测信号；以及计算单元，基于XMR检测信号和辅助磁场确定角度或旋转特性。

附图说明

图1示出了根据实施方式的框图；

图2A、图2B和图2C为示出了XMR传感器的操作的实例图；

图3A和图3B为示出了根据实施方式的磁矢量的实例；

图4A和图4B示出了根据具有多个XMR元件的实施方式的示图；以及

图5示出了根据实施方式的流程图。

具体实施方式

以下详细描述说明了本发明的示例性实施方式。该描述并不用于限制，而只是为了示出实施方式的一般原理，同时保护范围由所附权利要求来确定。

在附图和以下描述所示的示例性实施方式中，附图或下文中所示的功能模块、装置、部件或其它物理或功能单元之间的任何直接连接或耦合还可以通过间接连接或耦合来实现。可以以硬件、固件、软件或它们的组合来实现功能模块。

此外，应该理解的是，除非另有特别的指定，否则本文所描述的各种示例性实施方式的特征可以相互组合。

在多个附图中，相同或类似的实体、模块、装置等可以由相同的参考标号表示。

现在，参照图1，示出了用于测定测量磁场(measurement magnetic field)的至少一种特性的示例性磁场传感器100的框图。通过磁场传感器100测量的测量磁场通常可以为外部磁场，诸如通过物体的移动或旋转而引起的磁场。在一些实施方式中，例如，测量磁场可以包括依赖于或允许确定元件的特定位置或旋转角度的磁场。在一些实施方式中，例如，磁场传感器100可以为允许识别元件的旋转角度的能够测量磁场的旋转或空间方向的角度传感器或者用于测量元件的旋转速度的速度传感器。然而，磁场传感器100不限于上述类型。

磁场传感器100包括用于感测磁场的XMR感测元件110。XMR感测元件110可以为任何已知的XMR类型，包括但不限于GMR(巨磁阻)、AMR(各向异性磁阻)、CMR(庞磁电阻)、TMR(隧道磁阻)等。XMR感测元件110例如可以包括单个XMR条、多个XMR条(它们例如可以以特定结构进行配置，诸如Wheatstone桥式结构或者用于感测磁场的其他类型或结构)。XMR感测元件110被配置为通过电阻的改变来感测XMR感测元件110处存在的磁场。根据具体的结构，XMR感测元件110通常可以通过提供表示在XMR感测元件110处存在的磁场的至少一种特性的输出电压或输出电流来感测磁场。

图2A示出了作为磁场的函数的GMR感测元件的典型的电阻特性。

从图2A可以看出，对于大小大于饱和极限Blim的磁场，电阻表现出饱和。在饱和区域中，电阻根据磁场的方向而处于最低值Rmin或处于最大值Rmax，并且近似保持在各自的饱和水平。