一种车规级霍尔芯片的GND断线保护电路的制作方法

本发明涉及gnd断线保护，具体涉及一种车规级霍尔芯片的gnd断线保护电路。

背景技术：

1、gnd断线保护对车规级霍尔芯片是必不可少的安全保护功能，如图1所示，车规电流传感器使用磁芯对待测电流产生的磁场进行汇聚，再把采用to94长引脚封装的线性霍尔芯片安装到磁芯气隙中间，通过感应气隙中的磁场强度来间接感应导线中的电流大小。如果芯片gnd引脚断裂或脱焊会造成vout输出电压状态不确定，vout电压也不能正常反应当前的导线电流值，造成后续主控单元错误判断造成失效，甚至发生不可逆损坏。

2、然而，传统的vout输出运算放大器由于存在到gnd端的esd器件，当gnd浮空时，vout引脚esd器件内在的寄生二极管通路会把vout上拉到gnd-0.7v，所以传统芯片无断线保护功能。

技术实现思路

1、基于背景技术中所提出的技术问题，本发明的目的在于提供一种车规级霍尔芯片的gnd断线保护电路及应用方法，新增gnd断线保护模块，通过断线保护电路在gnd引脚断线后，使outgnd变成高阻态，从而实现车规级霍尔芯片的断线保护，解决了传统芯片无断线保护，造成后续主控单元错误判断造成失效，甚至发生不可逆损坏的问题。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、本发明提供了一种车规级霍尔芯片的gnd断线保护电路，包括：

4、用于霍尔信号链电路的传统地gnd和用于输出运放的局部地outgnd；

5、其中，所述传统地gnd与所述局部地outgnd之间设置有gnd断线保护模块；

6、当车规级霍尔芯片的gnd引脚未断线时，所述gnd断线保护模块导通将局部地outgnd短路到所述传统地gnd；

7、当车规级霍尔芯片的gnd引脚断线后，所述gnd断线保护模块关断使所述局部地outgnd变成高阻态。

8、在上述技术方案中，针对传统芯片没有gnd断线保护功能的问题，上述技术方案在传统芯片的基础上新增gnd断线保护模块，把芯片地切分成两块：一个地为霍尔信号链电路使用的传统地gnd；第二个地为局部地outgnd，gnd断线保护电路位于传统地gnd和局部地outgnd之间。在车规级霍尔芯片的gnd引脚未断线时，gnd断线保护模块导通将局部地outgnd短路到传统地gnd；当车规级霍尔芯片的gnd引脚断线后，gnd断线保护模块关断使所述局部地outgnd变成高阻态，所以vout引脚的负载电阻很容易把vout电压上拉到vcc或下拉到0v，从而实现了gnd断线保护功能。解决了传统芯片无断线保护，造成后续主控单元错误判断造成失效，甚至发生不可逆损坏的问题。

9、在一种可选的实施例中，所述gnd断线保护模块包括：mos开关m0、mos开关m1、mos开关m2、mos开关m3、二极管d0、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、电阻r1、电阻r2和电阻r3；

10、以及，节点vg0、节点vg1、节点vg2、节点vs1、节点vs3和节点vd3；

11、其中，所述mos开关m0的漏极连接车规级霍尔芯片的gnd引脚，源极和衬底连接所述运放局部地outgnd；所述mos开关m1的漏极连接所述节点vg0，栅极连接所述节点vg1，源极和衬底均连接节点vs1；所述mos开关m2的源极和衬底与所述节点vs1连接，栅极与所述节点vg2连接，漏极与所述节点vs3连接；所述mos开关m3的源极和衬底连接所述节点vs3，栅极连接vcc引脚，漏极连接所述节点vd3；

12、所述电阻r1的一端连接车规级霍尔芯片的vcc引脚，另一端连接节点vg0；所述电阻r2的一端连接所述节点vd3，另一端连接车规级霍尔芯片的out引脚；所述电阻r3的两端分别连接传统地gnd和节点vg1；

13、所述二极管d0的正极连接所述运放局部地outgnd，负极连接车规级霍尔芯片的out引脚；所述二极管d2和所述二极管d3连接；所述二极管d4的阳极连接所述节点vs1，阴极连接所述节点vg1。

14、在一种可选的实施例中，所述gnd断线保护模块还包括维持电容c1，所述维持电容c1的正极板连接vcc引脚，负极板连接所述节点vs1。

15、在一种可选的实施例中，所述mos开关m0、所述mos开关m1、所述mos开关m2和所述mos开关m3均采用隔离nmos管。

16、在一种可选的实施例中，所述二极管d0采用隔离二极管，所述二极管d1和所述二极管d2均采用延迟导通二极管，所述二极管d3采用齐纳二极管。

17、在一种可选的实施例中，所述二极管d0为车规级霍尔芯片的out引脚的esd二极管。

18、在一种可选的实施例中，所述电阻r1、所述电阻r2和所述电阻r3均采用多晶硅电阻。

19、在一种可选的实施例中，所述电阻r2的阻值远小于所述电阻r1的阻值。

20、在一种可选的实施例中，所述二极管d2和所述二极管d3连接采用背对背连接方式连接；

21、其中，所述二极管d2的阳极与所述二极管d3的阴极短接后与所述节点vg1连接；

22、所述二极管d2的阴极和所述二极管d3的阳极短接后与所述节点vg2连接。

23、在一种可选的实施例中，所述gnd断线保护模块还包括powerclamp esd单元，vcc引脚通过所述powerclamp esd单元分别连接out引脚和gnd引脚。

24、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

25、1、在车规级霍尔芯片的gnd引脚发生断裂或者脱焊时，out引脚输出状态确定为大于vcc-0.1v的高电平或者为小于0.1v的低电平，从而实现了gnd断线保护功能；

26、2、后级主控单元从out电压判断出芯片工作异常，进而执行下一步保护动作，从而解决了传统芯片无断线保护，造成后续主控单元错误判断造成失效，甚至发生不可逆损坏的问题；

27、3、本发明在增加断线保护电路技术同时，不会对芯片正常工作和esd性能带来任何负面影响。

技术特征：

1.一种车规级霍尔芯片的gnd断线保护电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种车规级霍尔芯片的gnd断线保护电路，其特征在于，所述gnd断线保护模块包括：mos开关m0、mos开关m1、mos开关m2、mos开关m3、二极管d0、二极管d1、二极管d2、二极管d3、二极管d4、电阻r1、电阻r2和电阻r3；

3.根据权利要求2所述的一种车规级霍尔芯片的gnd断线保护电路，其特征在于，所述gnd断线保护模块还包括维持电容c1，所述维持电容c1的正极板连接vcc引脚，负极板连接所述节点vs1。

4.根据权利要求2所述的一种车规级霍尔芯片的gnd断线保护电路，其特征在于，所述mos开关m0、所述mos开关m1、所述mos开关m2和所述mos开关m3均采用隔离nmos管。

5.根据权利要求2所述的一种车规级霍尔芯片的gnd断线保护电路，其特征在于，所述二极管d0采用隔离二极管，所述二极管d1和所述二极管d2均采用延迟导通二极管，所述二极管d3采用齐纳二极管。

6.根据权利要求5所述的一种车规级霍尔芯片的gnd断线保护电路，其特征在于，所述二极管d0为车规级霍尔芯片的out引脚的esd二极管。

7.根据权利要求6所述的一种车规级霍尔芯片的gnd断线保护电路，其特征在于，所述二极管d2和所述二极管d3连接采用背对背连接方式连接；

8.根据权利要求2所述的一种车规级霍尔芯片的gnd断线保护电路，其特征在于，所述电阻r1、所述电阻r2和所述电阻r3均采用多晶硅电阻。

9.根据权利要求8所述的一种车规级霍尔芯片的gnd断线保护电路，其特征在于，所述电阻r2的阻值远小于所述电阻r1的阻值。

10.根据权利要求2所述的一种车规级霍尔芯片的gnd断线保护电路，其特征在于，所述gnd断线保护模块还包括powerclamp esd单元，vcc引脚通过所述powerclamp esd单元分别连接out引脚和gnd引脚。

技术总结本发明公开了一种车规级霍尔芯片的GND断线保护电路，在传统芯片的基础上新增GND断线保护模块，将GND断线保护电路位于传统地GND和局部地OUTGND之间。在车规级霍尔芯片的GND引脚未断线时，GND断线保护模块导通将局部地OUTGND短路到传统地GND；当车规级霍尔芯片的GND引脚断线后，GND断线保护模块关断使局部地OUTGND变成高阻态，所以VOUT引脚的负载电阻容易把VOUT电压上拉到VCC或下拉到0V，实现了GND断线保护功能，解决了传统芯片无断线保护，造成后续主控单元错误判断错误，发生不可逆损坏的问题。技术研发人员：刘学,赵斌,肖云升受保护的技术使用者：成都芯进电子股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/27