[实用新型]一种高精度闭环型霍尔电流传感器用电子线路

说明书

技术领域

本实用新型涉及霍尔电流传感器用电子线路领域，尤其涉及一种高精度闭环型霍尔电流传感器用电子线路。 

背景技术

电流传感器是一种应用十分广泛的电子组件,它被广泛应用于各种变流技术、交流数控装置等以电流作为控制对象的自控领域中。 

对电流的非接触测量和监控方法很多,霍尔电流传感器因其优异的性价比被广泛应用而形成产业化；霍尔电流传感器通常有开环、闭环两种工作模式,闭环型霍尔电流传感器由用软磁材料制成带气隙的环形磁芯、霍尔元件、次级线圈及适当的功率放大电路组成，在这里霍尔元件起指零器的作用，因此其灵敏度越高越好，一般选InSb材料制作的高灵敏度霍尔元件，其相关特性如图1、图2所示。现有闭环型霍尔电流传感器电子线路图如图3，宽电源范围闭环型霍尔电流传感器电子线路图如图4，这两种电子线路存在以下问题：1，如图1，InSb霍尔元件的不平衡电压在恒压工作条件下其温度特性非常平坦。而在图3、图4中，当传感器供电电压一定时，两种电子线路中霍尔元件都在恒流条件下工作，当工作温度低于0℃时，传感器的零点温漂将会很大，严重影响传感器的电流测量精度，从而限制了传感器的工作温度范围。 

2.两种电子线路中运算放大器的输出端驱动无偏置的射极跟随器，因此用这种电子线路的电流传感器在测量交变电流时，其输出波形中存在非常严重的交越失真！在图3中，无偏置的射极跟随器输出结构，使电流传感器的输出电压无法达到轨至轨（rail to rail），影响了电流传感器对电流的线性测量范围及抗饱和能力。 

3.如图4，从放大器的输出端看，放大器输出直接控制一个无偏置的压控电流源（VCS），其压控负载电阻由电流传感器的电源电压直接偏置，压控电流源（VCS）的输出电流越大其静态功耗越大，压控负载电阻上的功耗越大，因此压控负载电阻必须是大功率电阻。 

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种测量范围大、功耗小、精度高的高精度闭环型霍尔电流传感器用电子线路。 

本实用新型的完整技术方案是，一种高精度闭环型霍尔电流传感器用电子线路，从 运算放大器电源端取电流信号并加电平转移和对输出三极管进行静态偏置；运算放大器与输出三极管组成压控电流源并带可变电流放大倍数；运算放大器输出端直接驱动或驱动带电平转移的压控负载电阻；对霍尔元件采用恒压工作，对多个霍尔元件的输出电压求算术平均值； 

所述运算放大器输出端直接驱动或驱动带电平转移的压控负载电阻，压控负载电阻大小的选择根据电流传感器的输出电流值大小变化而选择，压控电流源输出三极管分别选择为0.5W-1W的小功率三极管、3W的中功率三极管、5W的大功率三极管中的一种；

所述霍尔元件的偏置电压采用0.6V-2.0V。

由上可见，本实用新型与现在技术相比有如下有益效果： 

1、本实用新型的从运算放大器电源端取电流信号并加电平转移和对输出三极管进行静态偏置，使输出三极管输出无畸变和传感器的工作电源电压更宽；运算放大器与三极管组成压控电流源（VCS）并带可变电流放大倍数，运算放大器输出端直接驱动或驱动带电平转移的压控负载电阻，使霍尔元件的输出电压直接驱动压控电流源（VCS），使信号传输级数越少，传输时间越短，传感器的响应速度越快、工作频带越宽，并以非常小的功率驱动更大的功率且静态功耗很小。

2、对霍尔元件采用恒压工作模式，对多个霍尔元件输出求算术平均值，使传感器输出的温度稳定性越好，工作温度范围更宽；传感器对电流的测量位置误差越小、测量精度越高、测量下限越低；生产效率越高，制造成本越低，真正做到了价廉物美！其零点温漂为30ppm/℃～100ppm/℃；工作温区达到-40～85℃。 

3、采用实用新型人申请的另一专利--穿芯式高精度霍尔闭环型霍尔电流传感器用同轴双环路磁芯线圈组件与图9、图10两种电路配合，使小电流（25A以下的待测电流）实现了穿芯式高精度测量，测量精度达到0.2%FS以内，50A以上的大电流测量精度达到0.1%FS以内。 

附图说明 

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1是InSb霍尔元件的不平衡电压的温度特性图；

图2是InSb霍尔元件的输出电压的温度特性图；

图3是现有闭环型霍尔电流传感器电子线路图；

图4是现有宽电源范围的闭环型霍尔电流传感器电子线路图；