CN106443513A - 集成电路、电机组件及应用设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供集成电路、电机组件及应用设备，所述集成电路包括：自集成电路壳体伸出的输入端口和输出端口和设于半导体基片上的电子线路，输入端口用于连接外部交流电源，电子线路包括：输出端口连接的输出控制电路，输出控制电路被配置为当集成电路符合预定条件时响应于一控制信号，在自输出端口向外部流出负载电流的第一状态和自外部向输出端口流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行，当不符合预定条件时在阻止第一状态和第二状态的第三状态下运行；第三状态的出现频率与交流电源的频率成正比。

Description

集成电路、电机组件及应用设备

技术领域

本发明涉电子电路技术领域，尤其涉及集成电路。

背景技术

磁传感器广泛用于现代工业和电子产品中以感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数。电机行业中是磁传感器的一个重要应用领域，在电动机中，可以用磁传感器作转子磁极位置传感。

现有技术中，磁传感器通常只能输出磁场检测结果，具体工作时还需要额外设置外围电路，对所述磁场检测结果进行处理，因此整体电路成本较高，可靠性较差。

发明内容

本发明实施例一方面提供一种集成电路，包括：壳体、设于壳体内的半导体基片、自所述壳体伸出的输入端口和输出端口以及设于半导体基片上的电子线路，所述输入端口用于连接外部交流电源，所述电子线路包括：

与所述输出端口连接的输出控制电路，所述输出控制电路被配置为当所述集成电路符合预定条件时响应于一控制信号，在自所述输出端口向外部流出负载电流的第一状态和自外部向所述输出端口流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行，当不符合所述预定条件时在阻止所述第一状态和第二状态的第三状态下运行；其中，所述第三状态的出现频率与所述交流电源的频率成正比。

优选的，上述集成电路中，所述电子线路还包括磁场检测电路，用于检测并输出与外部磁场相匹配的磁场感应信号，所述控制信号为所述磁场感应信号。

优选的，上述集成电路中，所述磁场检测电路包括：

磁感知元件，用于检测并输出与外部磁场相匹配的模拟电信号；

信号处理单元，用于对所述模拟电信号进行放大和去干扰处理；

模数转换单元，用于将经过放大和去干扰处理后的模拟电信号转换为所述磁场感应信号，所述磁场感应信号为开关型数字信号。

优选的，上述集成电路中，所述输出控制电路被配置为当所述集成电路符合所述预定条件时，依据所述交流电源的极性和所述磁场感应信号，控制所述磁传感器集成电路在所述第一状态和第二状态间交替运行。

优选的，上述集成电路中，所述输出控制电路被配置为：当所述磁场感应信号表征所述外部磁场为第一磁极性且所述交流电源的极性为第一电极性时，控制电流自所述输出端口向外部流出，当所述磁场感应信号表征所述磁场极性为与所述第一磁极性相反的第二磁极性，且所述交流电源的极性为与第一电极性相反的第二电极性时，控制电流自外部流入所述输出端口。

优选的，上述集成电路中，所述第三状态的出现频率是所述交流电源的频率的两倍。

优选的，上述集成电路中，所述电子线路还包括用于对所述交流电源进行全波整流的整流器，所述第三状态的出现频率与所述整流器的输出电压的频率相等。

优选的，上述集成电路中，所述输出控制电路被配置为当所述集成电路符合所述预定条件时，至少依据所述控制信号，在所述第一状态和第二状态之间交替运行。

优选的，上述集成电路中，所述第三状态的出现频率与所述第一状态或第二状态的出现频率成正比。

优选的，上述集成电路中，所述第三状态的出现频率是所述第一状态或第二状态的出现频率的二倍。

优选的，上述集成电路中，所述输出控制电路运行在第三状态时对所述控制信号无响应或流经所述输出端口的电流小于所述负载电流的四分之一。

优选的，上述集成电路中，所述输出控制电路包括第一开关和第二开关，所述第一开关与所述输出端口连接在第一电流通路中，所述第二开关与所述输出端口连接在与所述第一电流通路方向相反的第二电流通路中，所述第一开关和第二开关在所述控制信号的控制下选择性地导通。

优选的，上述集成电路中，所述第一开关为二极管，所述第二开关为二极管或三极管。

优选的，上述集成电路中，所述输出控制电路具有自所述输出引脚向外流出电流的第一电流通路、自所述输出引脚向内流入电流的第二电流通路、以及连接在所述第一电流通路和第二电流通路其中一个通路中的开关，所述开关由所述磁场检测电路输出的磁场检测信息控制，使得第一电流通路和第二电流通路选择性导通。

优选的，所述第一电流通路和第二电流通路其中另一个通路中不设开关。

优选的，上述集成电路中，所述电子线路还包括延时电路，用于当获取到预定触发信号后开始计时，当计时时长达到预定时长时，表明所述集成电路符合预定条件，当计时时长达未到预定时长时，表明所述集成电路不符合预定条件。

优选的，上述集成电路中，所述电子线路还包括电压检测电路，用于当检测到所述集成电路中的特定电压达到预设阈值时，向所述延时电路输出所述触发信号。

本发明实施例另一方面提供一种集成电路，包括：壳体、设于壳体内的半导体基片、自所述壳体伸出的输入端口和输出端口以及设于半导体基片上的电子线路，所述输入端口用于连接外部交流电源，所述电子线路包括：

与所述输出端口连接的输出控制电路，所述输出控制电路被配置为当所述集成电路符合预定条件时响应于一控制信号，在使所述输出端口流过负载电流的状态下运行，当不符合所述预定条件时在阻止所述输出端口流过负载电流的另一状态下运行；其中，所述另一状态的出现频率与所述交流电源的频率成正比。

本发明再一方面提供一种电机组件，包括由一交流电源供电的电机、磁传感器集成电路及与所述电机串联的双向交流开关，所述磁传感器集成电路包括：壳体、设于壳体内的半导体基片、自所述壳体伸出的输入端口和输出端口以及设于半导体基片上的电子线路，所述输入端口用于连接所述交流电源，所述输出端口与所述双向交流开关的控制端连接，所述电子线路包括：

磁场检测电路，用于检测并输出与外部磁场相匹配的磁场感应信号，所述控制信号为所述磁场感应信号；

输出控制电路，被配置为当所述磁传感器集成电路符合预定条件时至少响应所述磁场感应信号，在自所述输出端口向所述双向交流开关的控制端流出负载电流的第一状态和自所述双向交流开关的控制端向所述输出端口流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行，当不符合所述预定条件时在阻止所述第一状态和第二状态的第三状态下运行；其中，所述第三状态的出现频率与所述交流电源的频率成正比。

优选的，上述电机组件中，所述电机包括定子及永磁转子，所述定子包括定子铁心及缠绕于所述定子铁芯上的单相绕组。

优选的，上述电机组件中，所述电机为同步电机。

本发明实施例再一方面提供一种电机组件，包括电机及电机驱动电路，所述电机驱动电路具有上述的集成电路。

本发明实施例再一方面提供具有上述电机组件的应用设备。

较佳的，所述应用设备为泵、风扇、家用电器或车辆。

本发明实施例提供的上述方案，通过预先设定一预设条件，在所述集成电路满足该预设条件之前，阻止输出控制电路在使输出端口流过负载电流的状态下运行，以避免集成电路输出错误信号。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例公开的一种磁传感器集成电路的结构示意图；

图2为本申请另一实施例公开的一种磁传感器集成电路的结构示意图；

图3为本申请另一实施例公开的一种磁传感器集成电路的结构示意图；

图4为本申请实施例公开的一种输出控制电路的结构示意图；

图5为本申请另一实施例公开的一种输出控制电路的结构示意图；

图6为本申请另一实施例公开的一种磁传感器集成电路的结构示意图；

图7示出本申请一实施例中整流器的一种较佳的实现电路；

图8为本申请另一实施例公开的一种磁传感器集成电路的结构示意图；

图9为本申请另一实施例公开的一种磁传感器集成电路的结构示意图；

图10为本申请另一实施例公开的一种磁传感器集成电路的结构示意图；

图11为本申请实施例公开的一种电机组件的结构示意图；

图12为本申请实施例公开的一种电机的结构示意图；

图13示出本申请一实施例中交流电源和整流器的输出电压的波形。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，依据本发明一实施例的集成电路包括：壳体100、设于壳体内的半导体基片(图中未示出)、自所述壳体伸出的一对输入端口(A1和A2)和输出端口B以及设于半导体基片上的电子线路，所述电子线路包括控制信号产生电路110和与所述输出端口B连接的输出控制电路120。所述输入端口可连接一外部电源。本发明中，输入端口连接外部电源既包括输入端口与外部电源两端直接连接的情形，也包括输入端口与外部负载串接于外部电源两端的情形。

控制信号产生电路110用于检测输入到集成电路的预定被检测信号，并响应该检测信号，产生相应的控制信号。所述被检测信号可以是通过物理连接输入到集成电路的电信号，还可以是与集成电路磁耦合的磁信号或其他类型的被检测信号。

所述输出控制电路120被配置为当所述集成电路符合预定条件时响应于所述控制信号，在使所述输出端口B流过负载电流的状态下运行，当不符合所述预定条件时在阻止所述输出端口B流过负载电流的另一状态下运行。本发明一较佳实施例中，输入端口可连接一外部交流电源，所述另一状态的出现频率与所述交流电源的频率成正比。

当使用本申请上述实施例公开的集成电路时，预先设定一预设条件，在所述集成电路满足该预设条件之前，阻止输出控制电路120在使输出端口B流过负载电流的状态下运行，以避免集成电路输出错误信号。

其中，上述实施例中“在使所述输出端口B流过负载电流的状态下运行”可以是自所述输出端口B向外部流出负载电流的第一状态，也可以是自外部向所述输出端口B流入负载电流的第二状态，还可以是上述第一状态和第二状态交替运行。由此，在本发明另一实施例中，所述输出控制电路120更进一步的可被配置为：当所述集成电路符合预定条件时响应于一控制信号，在自所述输出端口B向外部流出负载电流的第一状态和自外部向所述输出端口B流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行，当不符合所述预定条件时在阻止所述第一状态和第二状态的第三状态下运行。在一个较佳的实例中，所述第三状态的出现频率与所述交流电源的频率成正比。

在本申请上述实施例公开的技术方案中，可以通过控制信号实现所述输出控制电路120在第一状态和第二状态的运行，下面以被检测信号为外部磁场信号为例，对本发明提供的一种磁传感器集成电路的实施例进行详细描述，此时，参见图2，所述磁传感器集成电路中，控制信号产生电路可以是磁场检测电路130，用于检测并输出与外部磁场相匹配的磁场感应信号，所述控制信号为所述磁场感应信号。

较佳的，在本申请上述实施例公开的技术方案中，还可以包括一个用于判断所述磁传感器集成电路是否满足所述预设条件的状态控制电路140，通过所述状态控制电路140控制所述输出控制电路120的工作状态，此时，参见图2，所述电子线路包括：

磁场检测电路130，用于实时检测所述磁传感器集成电路所位于的外部磁场的磁场，并输出与所述外部磁场相匹配的磁场感应信号，通过对所述磁场感应信号进行判定，可确定所述外部磁场的磁场极性和/或磁场强弱等信息；

连接于所述磁场检测电路130与所述输出端口B之间的输出控制电路120；

与所述输出控制电路120相连的状态控制电路140，所述状态控制电路140用于依据预设的控制规则控制所述输出控制电路120的工作状态。具体的，所述状态控制电路140用于当所述磁传感器集成电路符合预定条件时，控制所述输出控制电路120响应至少所述磁场感应信号(当然还可以包括同时响应所述磁场感应信号以及其他信号)，在自所述输出端口B向外部流出负载电流的第一状态和自外部向所述输出端口B流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行，当所述磁传感器集成电路不符合所述预定条件时，控制所述输出控制电路120在阻止所述第一状态和第二状态的第三状态下运行。

可以理解的是，在电路设计时，所述输出控制电路120的具体配置可以依据所述磁传感器集成电路对应的设备需求而设定。例如，所述输出控制电路120可以只具有一种工作状态和一种高阻状态，所述一种工作状态指的是所述第一状态或所述第二状态，所述高阻状态指的是所述第三状态。当所述输出控制电路120只配置有一种工作状态时，其可被配置为当所述磁传感器集成电路符合所述预定条件时，在至少与所述磁场感应信号相匹配的工作状态下运行，其中与所述磁场感应信号相匹配的工作状态指的是所述输出控制电路120当前配置的第一状态或第二状态，所述第一状态和第二状态可以只匹配一种外部磁场的极性，例如，所述第一状态只与外部磁场为第一极性时的磁场感应信号相匹配，所述第二状态只与外部磁场为与第一极性相反的第二极性时的磁场感应信号相匹配，此时，磁传感器集成电路可以只在外部磁场为第一极性(或第二极性)时使所述输出端口B流过负载电流,在磁传感器集成电路不符合所述预定条件或外部磁场为第二极性(或第一极性)时阻止输出端口B流过负载电流；当然，所述输出控制电路120也可以配置有第一状态、第二状态和第三状态，此时，所述输出控制电路120可以被配置为：当所述磁传感器集成电路符合所述预定条件时，至少依据所述磁场感应信号(所述磁场感应信号可以视为一种控制信号)，使得所述磁传感器集成电路在所述第一状态和第二状态之间切换，即，所述外部磁场的一种极性对应一种磁场感应信号，所述第一状态和第二状态分别对应一种磁场感应信号，由于可使得所述输出控制电路120的工作状态随所述外部磁场的极性变化而变化,实现通过所述外部磁场的磁场极性控制所述输出控制电路120在所述第一状态和第二状态之间切换。

值得说明的是，本发明实施例中，磁传感器集成电路在第一状态和第二状态间切换运行，并不限于其中一个状态结束后立即切换为另一个状态的情形，还包括其中一个状态结束后间隔一定时间再切换为另一个状态的情形。在一个较佳的应用实例中，两个状态切换的间隔时间内磁传感器集成电路的输出端口无输出。

其中，本申请上述实施例公开的磁传感器集成电路中，所述输出控制电路120的第三状态的状态类型可以根据用户需求自行配置，只要能够阻止所述输出控制电路120进入第一状态和第二状态即可，例如，当所述输出控制电路120运行在第三状态时对所述磁场感应信号无响应(可以理解为获取不到所述磁场感应信号)或使所述输出端口B的电流远小于所述负载电流(例如小于所述负载电流的四分之一，此时该电流相对于所述负载电流基本上可以忽略不计)，而不足以驱动外部负载。

在本申请上述实施例公开的技术方案中，所述磁场检测电路130可以根据用户需求自行设定，参见图3，在本申请上述实施例公开的技术方案中，所述磁场检测电路130可以包括：

磁感知元件131，用于检测并输出与外部磁场相匹配的模拟电信号，本发明实施例中，所述磁感知元件131可以为霍尔板；

信号处理单元132，用于对所述模拟电信号进行放大和去干扰处理，可使得检测到的信号的精准度更高；

模数转换单元133，用于将经过放大和去干扰处理后的模拟电信号转换为所述磁场感应信号，对于仅需要识别外部磁场的磁场极性的应用而言，所述磁场感应信号可以为开关型数字信号。

在本申请上述实施例公开的磁传感器集成电路中，所述输出控制电路120的具体电路结构可以根据配置需求灵活设计，只要能够保证所述输出控制电路120能够实现上述配置功能即可。在输出控制电路120的一种实现方案中，参见图4，所述输出控制电路120可以包括第一开关K1和第二开关K2。所述第一开关K1与所述输出端口B连接在第一电流通路中，所述第二开关K2与所述输出端口B连接在与所述第一电流通路方向相反的第二电流通路，所述第一开关K1和第二开关K2在磁场感应信号的控制下选择性地导通。第一电流通路和第二电流通路具有联接点。第三开关K3连接于联接点和输出端口B之间，磁传感器集成电路满足所述预定条件时第三开关K3导通，磁传感器集成电路不满足所述预定条件时第三开关K3断开。具体的，所述第一开关K1和第二开关K2的类型可以根据用户需求自行选取，只要能够保证所述第一开关K1和第二开关K2能够在磁场感应信号的控制下选择性地导通，相应控制所述第一电流通路或第二电流通路导通即可。例如，如图4所示，所述第一开关K1和第二开关K2为一对互补的半导体开关。所述第一开关K1可以为高电平导通的开关，所述第二开关K2可以为低电平导通的开关，两个开关的控制端均连接磁场感应信号，第一开关K1的电流输入端接较高电压(例如直流电源)，电流输出端与第二开关K2的电流输入端连接，第二开关K2的电流输出端接较低电压(例如地)，第一开关K1的电流输出端和第二开关K2的电流输入端的连接点与输出端口B之间设第三开关K3。第三开关K3导通时，若磁场感应信号输出高电平，第一开关K1导通，第二开关K2断开，负载电流自较高电压经第一开关K1、第三开关K3和输出端口B向外流出，若磁场感应信号输出低电平，第二开关K2导通，第一开关K1断开，负载电流自外部流入输出端口B并依次流经第三开关K3和第二开关K2。

在本发明的另一个实施例中，所述输出控制电路120具有自所述输出引脚向外流出电流的第一电流通路、自所述输出引脚向内流入电流的第二电流通路、以及连接在所述第一电流通路和第二电流通路其中一个通路中的开关，所述开关由所述磁场检测电路输出的磁场检测信息控制，使得第一电流通路和第二电流通路选择性导通。较佳的，所述第一电流通路和第二电流通路其中另一个通路中不设开关。

图5示例性地示出输出控制电路120的另一种实现方案，包括：一单向导通开关D，所述一单向导通开关D与所述输出端口B连接在第一电流通路,所述单向导通开关D的电流输入端可连接所述磁场检测电路130的输出端，所述磁场检测电路130的输出端还可经一电阻R与所述输出端口B连接在与所述第一电流通路方向相反的第二电流通路中。第一电流通路和第二电流通路具有联接点，第三开关K3连接于联接点和输出端口B之间，磁传感器集成电路满足所述预定条件时第三开关K3导通，磁传感器集成电路不满足所述预定条件时第三开关K3断开。所述单向导通开关D在所述磁场感应信号为高电平时导通，负载电流经单向导通开关D、第三开关K3和输出端口B向外流出，所述磁场感应信号为低电平时单向导通开关D断开，负载电流自外部流入输出端口B并依次流经第三开关K3和电阻R。作为一种替代，所述第二电流通路中的电阻R也可以替换为与单向导通开关D反向并联的另一单向导通开关。这样，自输出端口流出的负载电流和流入的负载电流较为平衡。

可以理解，第三开关K3也可连接于磁场检测电路130的输出端与第一/第二电流通路之间，磁传感器集成电路不满足所述预定条件时第三开关K3断开，此时输出控制电路120对于磁场感应信号无响应。

在本申请上述实施例公开的技术方案中，所述磁传感器集成电路的供电电源可以为交流电源，参见图6，此时：所述输入端口被配置为连接外部交流电源；所述磁传感器集成电路还包括与所述输入端口相连的整流器150，可以将交流电转换成直流电，此时，所述磁场检测电路130、状态控制电路140及输出控制电路120的电源可直接或间接来自所述整流电路的输出电压。

图7示出整流器150的一种较佳的实现电路，整流器150包括全波整流桥以及与所述全波整流桥连接的稳压单元，其中，所述全波整流桥用于将所述交流电源输出的交流信号转换成直流信号，所述稳压单元用于将所述全波整流桥输出的直流信号稳定在预设值范围内。稳压单元包括连接于全波整流桥的两个输出端之间的稳压二极管DZ。所述全波整流桥包括：串联的第一二极管D1和第二二极管D2以及串联的第三二极管D3和第四二极管D4；所述第一二极管D1和所述第二二极管D2的公共端与所述第一输入端口VAC+电连接；所述第三二极管D3和所述第四二极管D4的公共端与所述第二输入端口VAC-电连接。

其中，所述第一二极管D1的输入端与所述第三二极管D3的输入端电连接形成整流桥的接地输出端，所述第二二极管D2的输出端与所述第四二极管D4的输出端电连接形成整流桥的电压输出端VDD，稳压二极管DZ连接于所述第二二极管D2和第四二极管D4的公共端与所述第一二极管D1和所述第三二极管D3的公共端之间。在一个较佳实现例中，所述输出控制电路120的电源端子可与全波整流桥的电压输出端直接电连接。

在本实施例的磁传感器集成电路采用交流电源供电时，所述输出控制电路120除了响应所述磁场感应信号之外，还可以响应所述交流电源的电极性，即，当所述磁传感器集成电路符合预定条件时使所述输出控制电路120响应至少所述磁场感应信号和交流电源(可以视为一种控制信号)，在自所述输出端口B向外部流出负载电流的第一状态和自外部向所述输出端口B流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行。较佳的，所述输出控制电路120可以被配置为当所述磁传感器集成电路符合所述预定条件时，响应所述交流电源的电极性和所述磁场感应信号所表征的磁场极性，控制所述磁传感器集成电路在所述第一状态和第二状态间切换运行。

作为一种具体实例，所述输出控制电路120可以被配置为当所述磁传感器集成电路满足预设条件时，若所述磁场感应信号表征所述外部磁场为第一磁极性且所述交流电源的极性为第一电极性，使得负载电流自所述输出端口B向外部流出；若所述磁场感应信号表征所述磁场极性为与所述第一磁极性相反的第二磁极性，且所述交流电源的极性为与第一电极性相反的第二电极性，使得负载电流自外部流入所述输出端口B。值得说明的是，外部磁场为第一磁极性且交流电源为第一电极性，或者外部磁场为第二磁极性且交流电源为第二电极性时，所述输出端口流出或流入负载电流既包括上述两种情况整个持续时间段内输出端口都有负载电流流过的情形，也包括上述两种情况下仅部分时间段内输出端口有负载电流流过的情形。

本发明中，所述输出控制电路120是在第一状态或第二状态下运行还是在第三状态下运行，取决于所述磁传感器集成电路是否满足预设条件，该预设条件可以依据用户需求自行设定，只要保证当所述磁传感器集成电路在满足所述预设条件之前，能够生成并输出正确的信号即可。例如，参见图8，在一种实施例中，可以通过一延时电路141判断是否满足所述预设条件，所述状态控制电路140包括：

延时电路141，用于当获取到预定触发信号后开始计时，当计时时长达到预定时长时，表明所述磁传感器集成电路符合预定条件，当计时时长达未到预定时长时，表明所述磁传感器集成电路不符合预定条件。

更为具体的，所述预定触发信号可以为磁传感器集成电路中特定电压上升达到预定阈值时生成的触发信号，其中，所述特定电压例如可以是磁场检测电路130的供电电压，该预定阈值例如可以是所述磁场检测电路中各模块能够正常工作的电压，该预定阈值可以是低于所述特定电压的稳定值的一个值。相应的，参见图8，所述状态控制电路140还包括：

电压检测电路142，用于当检测到磁传感器集成电路中的特定电压达到预设阈值时，向所述延时电路141输出所述预定触发信号；

以及逻辑电路143，用于当所述延时电路141的计时时长达到预定时长后，使所述输出控制电路120响应所述磁场感应信号，进而使输出端口B有负载电流流过。

本实施例中，磁场检测电路130的供电电压达到预定阈值后，其各模块能够正常运行，但仍然需要一定的处理时间才能保证其输出的是正确的信号，因此配置了延时电路141进行计时，在一定时长后才使输出控制电路120响应磁场感应信号，从而保证输出端口B的状态是准确可靠的。

图9示例性地示出了上述结构的状态控制电路140和输出控制电路120的一种具体电路。其中，状态控制电路140的逻辑电路143包括与门AND，与门AND的一个输入端连接磁场感应信号，另一个输入端连接延时电路141的输出端。输出控制电路120包括三个高电平导通的开关M0、M1和M2以及二极管D5。开关M0的控制端与与门AND的输出端相连，开关M0的输入端经电阻R1与整流器150的电压输出端(OUTAD+)相连，输出端与所述整流器150的接地输出端(OUTAD-)相连。开关M1的控制端与开关M0的输入端相连，开关M1的输入端经电阻R2与整流器150的电压输出端相连，输出端与输出端口B相连。二极管D5的输入端与开关M0的输入端相连，二极管D5的输出端与输出端口B连接。开关M2与开关M0并联，其控制端通过反相器X与所述延时电路141的输出端相连。

本实施例中，开关M2的等效电阻大于开关M0，从功能上可被视为状态控制电路140的一部分。当延时电路141的延时时长未达到预定时长时，磁传感器集成电路处于第三状态，延时电路141输出低电平，与门AND始终输出低电平，开关M0和M1断开，开关M2导通，电流自外部流入输出端口B并流过二级管D5和开关M2，开关M2的等效电阻较大，因此此时电流非常小，可基本上忽略不计。当延时电路141的延时时长达到预定时长时，延时电路141输出高电平，磁场检测电路130输出的磁场感应信号可以通过与门AND输出到开关M0，当交流电源输出的信号位于正半周期且所述磁场检测电路130输出低电平时，开关M0和M2断开，开关M1导通，负载电流依次经开关M1自输出端口B向外流出；当交流电源输出的信号位于负半周期且所述磁场检测电路130输出高电平时，开关M0导通，开关M1和M2断开，负载电流自外部流入输出端口B并流经二极管和开关M0。

图10示例性地示出状态控制电路140和输出控制电路120的一种具体电路。其中，状态控制电路140的逻辑电路143具有两个信号输入端和两个信号输出端。其中，一个信号输入端连接延时电路141的输出端，另一个信号输入端连接磁场感应信号。逻辑电路143的控制逻辑可作配置如下：当延时电路141的延时时长未达到预定时长时，延时电路141输出低电平，逻辑电路143的两路输出信号均是低电平。当延时电路141的延时时长达到预定时长时，延时电路141输出高电平，逻辑电路143的两路输出信号反相且其中一路是磁场感应信号；不允许逻辑电路143的两路输出信号均为高电平。

输出控制电路120包括三个开关M3、M4和M5。开关M3和M5是高电平导通开关，开关M4是低电平导通开关。开关M3和M5的控制端分别连接逻辑电路143的两个信号输出端，开关M3的输入端与电阻R3的一端连接，输出端与所述整流器150的接地输出端(OUTAD-)相连。开关M4的控制端与电阻R3的另一端连接，输入端与整流器150的电压输出端(OUTAD+)连接，开关M4的输出端与开关M5的输入端相连，开关M5的输出端接地。开关M4的输出端与开关M5的输入端的连接点与输出端口B连接。开关M4的控制端与保护二极管D6的正极连接，输入端与保护二极管D6的负极连接，开关M4的控制端与输入端之间还连接有与保护二极管D6并联的电阻R4。当延时电路141的延时时长未达到预定时长时，磁传感器集成电路处于第三状态，延时电路141输出低电平，逻辑电路143的两路输出信号均是低电平，开关M3、M4和M5均断开，输出端口B无电流流过。当延时电路141的延时时长达到预定时长时，延时电路141输出高电平，逻辑电路143的两路输出信号反相且其中一路是磁场感应信号。当交流电源输出的信号位于正半周期且所述磁场检测电路130输出高电平时，开关M3和M4导通，开关M5断开，负载电流经开关M4自输出端口B向外流出；当交流电源输出的信号位于负半周期且所述磁场检测电路130输出低电平时，开关M3和M4断开，开关M5导通，负载电流自外部流入输出端口B并流经开关M5。

如图11所示，本发明实施例还提供了一种电机组件，所述电机组件包括：由一交流电源供电的电机M；与所述电机M串联的双向可控交流开关(也称为双向导通开关)200；以及依据本发明上述任意一实施例所提供的磁传感器集成电路IC，所述磁传感器集成电路IC的输出端口B与所述双向交流开关200的控制端电连接。优选的，双向导通开关200可以是三端双向可控硅开关(TRIAC)。可以理解，双向导通开关也可由其他类型的合适的开关实现，例如可以包括反向并联的两个硅控整流器，并设置相应的控制电路，依据磁传感器集成电路的输出端口的输出信号经所述控制电路按照预定方式控制这两个硅控整流器。

优选的，所述电机组件还包括降压电路300，用于将所述交流电源降压后提供给所述磁传感器集成电路IC。磁传感器集成电路IC靠近电机的转子安装以感知转子的磁场变化。

在上述实施例的基础上，在本发明的一个具体实施例中，所述电机为同步电机，可以理解，本发明的磁传感器集成电路不仅适用于同步电机，也适用于其他类型的永磁电机如直流无刷电机。图13示出所述同步电机的一种具体实例，所述同步电机包括定子和可相对定子旋转的转子M1。定子具有定子铁心M2及绕设于定子铁心M2上的单相定子绕组M3。定子铁心M2可由纯铁、铸铁、铸钢、电工钢、硅钢等软磁材料制成。转子M1具有永磁铁，定子绕组M3与交流电源串联时转子在稳态阶段以60f/p圈/分钟的转速恒速运行，其中f是所述交流电源的频率，p是转子M1的极对数。定子铁心M2具有两相对的极部。每一极部具有极弧面(M4和M5)，转子M1的外表面与极弧面(M4和M5)相对，两者之间形成不均匀气隙。其中，定子极部的极弧面(M4和M5)上设内凹的起动槽，极弧面上除起动槽以外的部分则与转子同心。上述配置可形成不均匀磁场，保证转子在静止时其极轴相对于定子极部的中心轴倾斜一个角度，允许电机M在集成电路IC的作用下每次通电时转子可以具有起动转矩。其中转子M1的极轴指转子两个极性不同的磁极之间的分界线，定子极部的中心轴指经过定子两个极部中心的连线。本实施例中，定子和转子M1均具有两个磁极。可以理解的，在更多实施例中，定子和转子M1的磁极数也可以不相等，且具有更多磁极，例如四个、六个等。

在本发明的一个实施例中，当磁传感器集成电路IC符合前述预定条件时，输出控制电路120被配置为在所述交流电源为正半周期且所述磁场检测电路130检测永磁转子M1的磁场为第一极性、或者所述交流电源为负半周期且所述磁场检测电路130检测所述永磁转子M1的磁场为与所述第一极性相反的第二极性时，使所述双向交流开关200导通。当所述交流电源为负半周期且永磁转子M1为所述第一极性，或者所述交流电源为正半周期且所述永磁转子M1为第二极性时,使所述双向交流开关200截止。

优选的，所述输出控制电路120被配置为在所述交流电源输出的信号位于正半周期且所述磁场检测电路130检测所述永磁转子M1的磁场为第一极性时，控制电流由所述集成电路IC流向所述双向导通开关200，并在所述交流电源输出的信号位于负半周期且所述磁场检测电路130检测所述永磁转子M1的磁场为与所述第一极性相反的第二极性时，控制电流由所述双向导通开关200流向所述集成电路IC。可以理解，永磁转子为第一磁极性且交流电源为正半周期，或者永磁转子为第二磁极性且交流电源为负半周期时，所述集成电路流出或流入电流既包括上述两种情况整个持续时间段内都有电流流过的情形，也包括上述两种情况下仅部分时间段内有电流流过的情形。

本发明一个较佳实施例中，双向导通开关200采用三端双向可控硅开关(TRIAC)，整流器150采用图7所示的电路，输出控制电路采用图4所示的电路，其中第一开关K1为高电平导通的开关，所述第二开关K2为低电平导通的开关，磁传感器集成电路IC满足前述预定条件时第三开关K3导通，磁传感器集成电路IC不满足预定条件时第三开关K3断开。输出控制电路中第一开关K1的电流输入端连接全波整流桥的电压输出端，第二开关K2的电流输出端连接全波整流桥的接地输出端。磁传感器集成电路IC满足前述预定条件时，若交流电源AC输出的信号位于正半周期且所述磁场检测电路130输出高电平，输出控制单元中第一开关K1导通而第二开关K2断开，电流从交流电源AC一端流出，依次流过电机M、降压电路300、集成电路IC的第一输入端子、全波整流桥的第二二极管D2电压输出端、输出控制电路120的第一开关K1，自输出端口B流向双向交流开关200回到交流电源AC。TRIAC200导通后，降压电路300和磁传感器集成电路IC形成的串联支路被短路，磁传感器集成电路IC因无供电电压而停止输出，而TRIAC 200由于流过其两个阳极之间的电流足够大(高于其维持电流)，在控制极与其第一阳极间无驱动电流的情况下，TRIAC200仍保持导通。若交流电源AC输出的信号位于负半周期且所述磁场检测电路130输出低电平，输出控制单元中第一开关K1断开而第二开关K2导通，电流从交流电源AC另一端流出，自双向交流开关200流入输出端口B，经输出控制电路120的第二开关K2、全波整流桥的接地输出端和第一二极管D1、集成电路IC的第一输入端子、降压电路300、电机M回到交流电源AC。同样的，TRIAC200导通后，磁传感器集成电路IC因被短路而停止输出短路，TRIAC200则可保持导通。若交流电源AC输出的信号位于正半周期且所述磁场检测电路130输出低电平，或者交流电源AC输出的信号位于负半周期且所述磁场检测电路130输出高电平，输出控制电路120中第一开关K1和第二开关K2均不能导通,TRIAC200截止。由此，所述输出控制电路120可基于交流电源AC的极性变化和磁场检测信息，使所述集成电路IC控制双向交流开关200以预定方式在导通与截止状态之间切换，进而控制定子绕组M3的通电方式，使定子产生的变化磁场配合转子的磁场位置，只沿单个方向拖动转子旋转，从而保证电机每次通电时转子M1具有固定的旋转方向。

本实施例中，整流器150中采用全波整流桥。图13的上半部分示出交流电源AC的输出电压波形，下半部分示出整流桥的输出电压波形。整流桥的输出电压的频率是交流电源AC的频率的两倍。依据前面对于磁传感器集成电路IC进入第一或第二状态需满足的预定条件的描述，电机达到稳态阶段后，在全波整流桥的每次上升过程中，在所述输出控制电路120每进入一次第一状态或第二状态之前，所述输出控制电路120均需进入一次第三状态，交流电压的每个正半周期磁传感器集成电路IC进入一次第一状态，交流电压的每个负半周期磁传感器集成电路IC进入一次第二状态。由此可见，所述第三状态出现的频率与所述第一状态或第二状态出现的频率成正比，也与交流电压的频率成正比。较佳的，所述第三状态出现的频率是所述第一状态或第二状态出现频率的二倍，也是交流电压的频率的两倍。

在本发明另一个实施例的电机组件中，电机可以与双向导通开关串联于外部交流电源两端之间，电机与双向导通开关串联形成的第一串联支路与降压电路和磁传感器集成电路形成的第二串联支路并联。磁传感器集成电路的输出端口与双向导通开关连接，控制双向导通开关以预定方式在导通与截止状态之间切换，进而控制定子绕组的通电方式。

本发明实施例中的电机组件可以用于但不限于泵、风扇、家用电器、车輌等设备中，所述家用电器例如可以是洗衣机、洗碗机、抽油烟机、排气扇等。

需要说明的是，虽然本发明实施例是以所述集成电路IC应用于电机中为例进行说明的，但本发明实施例所提供的集成电路的应用领域并不限于此。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (23)

1.一种集成电路，其特征在于，包括：壳体、设于壳体内的半导体基片、自所述壳体伸出的输入端口和输出端口以及设于半导体基片上的电子线路，所述输入端口用于连接外部交流电源，所述电子线路包括：

与所述输出端口连接的输出控制电路，所述输出控制电路被配置为当所述集成电路符合预定条件时响应于一控制信号，在自所述输出端口向外部流出负载电流的第一状态和自外部向所述输出端口流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行，当不符合所述预定条件时在阻止所述第一状态和第二状态的第三状态下运行；其中，所述第三状态的出现频率与所述交流电源的频率成正比。

2.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述电子线路还包括磁场检测电路，用于检测并输出与外部磁场相匹配的磁场感应信号，所述控制信号为所述磁场感应信号。

3.根据权利要求2所述的集成电路，其特征在于，所述磁场检测电路包括：

磁感知元件，用于检测并输出与外部磁场相匹配的模拟电信号；

信号处理单元，用于对所述模拟电信号进行放大和去干扰处理；

模数转换单元，用于将经过放大和去干扰处理后的模拟电信号转换为所述磁场感应信号，所述磁场感应信号为开关型数字信号。

4.根据权利要求2所述的集成电路，其特征在于，所述输出控制电路被配置为当所述集成电路符合所述预定条件时，依据所述交流电源的极性和所述磁场感应信号，控制所述磁传感器集成电路在所述第一状态和第二状态间交替运行。

5.根据权利要求2所述的集成电路，其特征在于，所述输出控制电路被配置为：当所述磁场感应信号表征所述外部磁场为第一磁极性且所述交流电源的极性为第一电极性时，控制电流自所述输出端口向外部流出，当所述磁场感应信号表征所述磁场极性为与所述第一磁极性相反的第二磁极性，且所述交流电源的极性为与第一电极性相反的第二电极性时，控制电流自外部流入所述输出端口。

6.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述第三状态的出现频率是所述交流电源的频率的两倍。

7.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述电子线路还包括用于对所述交流电源进行全波整流的整流器，所述第三状态的出现频率与所述整流器的输出电压的频率相等。

8.根据权利要求1所述的集成电路，其特征在于，所述输出控制电路被配置为当所述集成电路符合所述预定条件时，至少依据所述控制信号，在所述第一状态和第二状态之间交替运行。

9.根据权利要求8所述的集成电路，其特征在于，所述第三状态的出现频率与所述第一状态或第二状态的出现频率成正比。

10.根据权利要求8所述的集成电路，其特征在于，所述第三状态的出现频率是所述第一状态或第二状态的出现频率的二倍。

11.根据权利要求1至10任一项所述的集成电路，其特征在于，所述输出控制电路运行在第三状态时对所述控制信号无响应或流经所述输出端口的电流小于所述负载电流的四分之一。

12.根据权利要求1至10任一项所述的集成电路，其特征在于，所述输出控制电路包括第一开关和第二开关，所述第一开关与所述输出端口连接在第一电流通路中，所述第二开关与所述输出端口连接在与所述第一电流通路方向相反的第二电流通路中，所述第一开关和第二开关在所述控制信号的控制下选择性地导通。

13.根据权利要求1至10任一项所述的集成电路，其特征在于，所述输出控制电路具有自所述输出引脚向外流出电流的第一电流通路、自所述输出引脚向内流入电流的第二电流通路、以及连接在所述第一电流通路和第二电流通路其中一个通路中的开关，所述开关由所述磁场检测电路输出的磁场检测信息控制，使得第一电流通路和第二电流通路选择性导通。

14.根据权利要求13所述的集成电路，其特征在于，所述第一电流通路和第二电流通路其中另一个通路中不设开关。

15.根据权利要求1至10任一项所述的集成电路，其特征在于，所述电子线路还包括延时电路，用于当获取到预定触发信号后开始计时，当计时时长达到预定时长时，表明所述集成电路符合预定条件，当计时时长达未到预定时长时，表明所述集成电路不符合预定条件。

16.根据权利要求15所述的集成电路，其特征在于，所述电子线路还包括电压检测电路，用于当检测到所述集成电路中的特定电压达到预设阈值时，向所述延时电路输出所述触发信号。

17.一种集成电路，其特征在于，包括：壳体、设于壳体内的半导体基片、自所述壳体伸出的输入端口和输出端口以及设于半导体基片上的电子线路，所述输入端口用于连接外部交流电源，所述电子线路包括：

与所述输出端口连接的输出控制电路，所述输出控制电路被配置为当所述集成电路符合预定条件时响应于一控制信号，在使所述输出端口流过负载电流的状态下运行，当不符合所述预定条件时在阻止所述输出端口流过负载电流的另一状态下运行；其中，所述另一状态的出现频率与所述交流电源的频率成正比。

18.一种电机组件，其特征在于，包括由一交流电源供电的电机、磁传感器集成电路及与所述电机串联的双向交流开关，所述磁传感器集成电路包括：壳体、设于壳体内的半导体基片、自所述壳体伸出的输入端口和输出端口以及设于半导体基片上的电子线路，所述输入端口用于连接所述交流电源，所述输出端口与所述双向交流开关的控制端连接，所述电子线路包括：

磁场检测电路，用于检测并输出与外部磁场相匹配的磁场感应信号，所述控制信号为所述磁场感应信号；

输出控制电路，被配置为当所述磁传感器集成电路符合预定条件时至少响应所述磁场感应信号，在自所述输出端口向所述双向交流开关的控制端流出负载电流的第一状态和自所述双向交流开关的控制端向所述输出端口流入负载电流的第二状态至少其中一个状态下运行，当不符合所述预定条件时在阻止所述第一状态和第二状态的第三状态下运行；其中，所述第三状态的出现频率与所述交流电源的频率成正比。

19.根据权利要求18所述的电机组件，其特征在于，所述电机包括定子及永磁转子，所述定子包括定子铁心及缠绕于所述定子铁芯上的单相绕组。

20.根据权利要求19所述的电机组件，其特征在于，所述电机为同步电机。

21.一种电机组件，其特征在于，包括电机及电机驱动电路，所述电机驱动电路具有如权利要求1至17任一项所述的集成电路。

22.一种具有如权利要求21所述电机组件的应用设备。

23.根据权利要求22所述的应用设备，其特征在于，所述应用设备为泵、风扇、家用电器或车辆。