[实用新型]基于CMOS工艺的霍尔开关温度补偿电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及霍尔开关电路，特别是涉及一种基于CMOS工艺的霍尔开关温度补偿电路。

背景技术

霍尔效应是磁电效应的一种，这一现象是美国物理学家霍尔(A.H.Hall，1855-1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。当电流垂直于外磁场通过导体时，在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差，这一现象便是霍尔效应，这个电势差也被叫做霍尔电压V_H，其大小为：

VH=BμHIρtδ(LW)---(1)]]>

式中：

B为垂直与霍尔薄片方向上的磁场强度；

μ_H为霍尔迁移率；

I为流过霍尔薄片的电流；

ρ为电阻率；

t为霍尔薄片的厚度；

σ(L/W)为霍尔薄片几何校正因子。

以霍尔效应为基础的霍尔传感器已发展成一个品种多样的磁传感器产品家族，被越来越广泛地应用于工业控制的各个领域。霍尔开关即是其中的一种应用，它利用通电的集成霍尔薄片检测外部磁场，将磁场的变化参量转变为数字电压的形式输出，使之具备开关的功能。

常规的霍尔开关电路构成模块如图1所示，包括稳压器101，霍尔薄片102，霍尔电压放大器103，迟滞比较器104和锁存输出单元105。霍尔薄片由半导体材料(如硅)制成，其电阻不可避免地随温度的升高呈现较大的增加，当施加在霍尔薄片上的电压固定不变的时候，流过霍尔薄片的电流将随温度的升高而逐渐减小，由式(1)可知，霍尔电压V_H也将随温度升高而逐渐减小，从而导致霍尔开关输出错误，这是不可接受的。为了在-40～150℃甚至更宽的温度范围内使用霍尔开关(如车用开关)，必须找到一种霍尔开关的温度补偿方法以使其保持对温度的相对稳定性。

中国专利公开号CN101290233A提出了一种霍尔开关温度补偿方法，该方法需要稳压器101提供与霍尔迁移率的温度系数变化成正比关系相互跟随的正温度系数电压作为霍尔薄片的偏置电压。这种方法不但二阶效应难以控制，而且没有考虑其它参数(如霍尔电压放大倍数、迟滞比较器阈值)随温度的变化，同时，增加了电路和工艺的复杂度，不易于在CMOS工艺下制作。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种基于CMOS工艺技术的霍尔开关电路温度补偿电路。

本实用新型所提出的霍尔开关电路的温度补偿电路，包括：霍尔薄片，感应磁信号并将其转化为霍尔电压信号；稳压器，将稳压后的电压施加在所述霍尔薄片上；信号处理单元，将所述霍尔电压信号转换为单端电压并进行失调电压的消除以得到处理后的电压信号；迟滞比较器，将处理后的电压信号与设定的阈值电压进行迟滞比较；时钟信号与逻辑控制单元，为信号处理单元、迟滞比较器提供时钟信号和逻辑控制信号；电压偏置单元，为信号处理单元和迟滞比较器提供偏置电压；所述电压偏置单元产生与霍尔薄片的霍尔迁移率的温度系数相等的偏置电压，并将该偏置电压连接到信号处理单元和迟滞比较器的输入端，用作迟滞比较器的阈值电压。

霍尔开关电路的温度补偿电路还包括接收所述霍尔电压信号并进行放大后输出到所述信号处理单元输入端的运算放大电路。

所述运算放大电路包括两个对称的第一、第二运算放大器，连接第一、第二运算放大器的反相输入端的第七电阻，连接第一运算放大器的反相输入端和输出端的第八电阻，以及连接第二运算放大器的反相输入端和输出端的第九电阻；所述第七、第八、第九电阻采用相同的材料制成，第一、第二运算放大器的正相输入端分别连到霍尔薄片的两个输出端。