[发明专利]一种用于巨磁电阻效应电流传感器的温度补偿器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于巨磁电阻效应电流传感器的温度补偿器，属于电力系统量测技术领域。

背景技术

巨磁电阻效应电流传感器是基于巨磁电阻效应磁场测量技术的用于交流、直流电流测量的传感器，具有频率响应宽、体积小、低成本、高灵敏度等特点。

巨磁电阻效应器件是一种磁敏器件，对温度也有一定的敏感性。在电压源供电的情况下，巨磁电阻效应器件随着温度上升，输出响应逐渐衰减，对巨磁电阻效应器件的测量性能有很大影响，因此必须对巨磁电阻效应器件采取相应的温度补偿。

用于巨磁电阻效应器件的温度补偿方法可以有侵入式和非侵入式两类。侵入式的温度补偿方法主要是通过CMOS电路工艺设计，改变芯片内部的结构，添加相关电路结构和工艺，达到温度补偿的目的。非侵入式的温度补偿则主要是在芯片的外围搭建相关温度补偿电路，如利用通用阻抗变换器变换的温控恒流源为巨磁电阻效应器件供电，达到温度补偿的效果。

侵入式温度补偿方法技术难度高，工艺复杂，难以实现。非侵入式温度补偿可以采用不同的技术方案予以实现：利用通用阻抗变换器变换原理实现的温度补偿电路结构较为复杂，对温控恒流电源要求较高，实用性不强；采用电压源形式温度补偿结构，可以通过较为简单的电路结构，实现较为理想的温度稳定性。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于巨磁电阻效应电流传感器的温度补偿器，采用负温度系数热敏电阻作为补偿器件，通过运算放大器跟随放大进行温度补偿，并利用惠斯通电桥结构的自补偿特性，以提高巨磁电阻效应电流传感器的温度稳定性。

本发明提出的用于巨磁电阻效应电流传感器的温度补偿器，包括：直流电压源、运算放大器、负温度系数热敏电阻、第一高精密低温度系数电阻和第二高精密低温度系数电阻；所述的运算放大器的反相输入端与直流电压源的正极相连，负温度系数热敏电阻的一端与第一高精密低温度系数电阻的一端相互串联，负温度系数热敏电阻的另一端与运算放大器的同相输入端相连，第一高精密低温度系数电阻的另一端接地；所述的第二高精密低温度系数电阻并联在运算放大器的同相输入端与输出端之间；所述的运算放大器的输出端与巨磁电阻效应电流传感器的电源端相连。

本发明提出的用于巨磁电阻效应电流传感器的温度补偿器，基于巨磁电阻效应电流传感器的输出响应与供给电源的电压成正比的原理，利用一个对温度敏感的电压源给巨磁电阻效应电流传感器供电，对其进行相应的温度补偿，改善了巨磁电阻效应电流传感器的温度特性，提高了巨磁电阻效应电流传感器的测量精度，对传感器的温度特性改善非常明显。并且通过调节高精密低温度系数电阻和热敏电阻的比值，可以适用于不同温度特性的巨磁电阻效应芯片。而且本发明的温度补偿器具有成本低、结构简单、稳定性好等优点，显著提高了巨磁电阻效应电流传感器的精度。

附图说明

图1是本发明提出的用于巨磁电阻效应电流传感器的温度补偿器的电路原理图。

图1中，V_S为直流电压源，AMP为运算放大器，R_C1是第一高精密低温度系数电阻，R_C2是第二高精密低温度系数电阻，(该电阻的温漂比巨磁电阻效应芯片低2个数量级以上)，R_T为负温度系数热敏电阻(该电阻的温度系数比巨磁电阻效应芯片高1个数量级)。

图2是本发明温度补偿器的效果图。

图3是本发明温度补偿器中所用的巨磁电阻效应电流传感器的电路原理图。

图4是图3中非晶合金磁环的结构尺寸示意图。

图3中，1是被测导线，2是非晶合金磁环，3是直流偏磁线圈，GMR为多层膜巨磁电阻效应芯片NVE-AA002-02，A为仪表放大器INA102，AMP为运算放大器，R为电压跟随电阻，A/D为模数转换模块，LED为数码管显示电路，DC为直流恒流源。

图4中：r＝5cm，l＝1cm，d＝1cm，h＝2cm。

具体实施方式