[实用新型]一种平铺结构的线性差分霍尔电压发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及霍尔传感器领域，具体的说是一种平铺结构的线性差分霍尔电 压发生器。

背景技术

电流传感器一般采用铁磁体与线性霍尔元件设计，因温度变化影响霍尔元件的 电压输出，电流传感器需要进行复杂的温度补偿和线性校正。补偿措施和线性校正 的方法很多，归纳起来大致分为电路补偿、软件补偿和多传感器融合技术补偿。这 些技术方法虽一定程度改善了传感器的稳定性和测量精度，但实现方法复杂，造价 高、精度低，没有充分利用霍尔元件的自身特性实现自补偿校正。

电路补偿技术一般用温度敏感器件取样环境温度，通过信号处理电路进行温度 补偿和线性校正。对于不同类型的半导体器件，温度特性很难保证一致性，可能造 成补偿不足或过补偿，虽然改善了传感器的测量精度，但同时也引入了与被测电流 无关的干扰信号。

软件补偿法是通过应用软件对传感器进行温度补偿和线性校正，省掉了电路补 偿，但软件补偿具有针对性，对电流传感器的一致性要求较高，难以保证统一。传 感器本身不具补偿功能，不具通用性。

多传感器融合技术补偿法更为复杂，通过电流传感器与温度传感器联合工作， 获取电流和温度信息，由应用软件进行数值融合，对测量数据进行实时修正而得到 补偿；也具有软件补偿的缺点。

综上所述，这些补偿方法复杂而难以保证测量精度，文献“线性霍尔元件的互 补组合及其差分式应用，自动化仪表2010.04”提出了线性霍尔元件的差分应用技 术，利用差分技术有效抑制了温度漂移和共模干扰，专利CN200920028862.X利用 这该技术设计了一种差分式霍尔组件，简化了电流传感器的补偿措施；发明人并用 这种组件设计了专利CN200920239770.6差分式霍尔电流传感器，显著提高了传感 器的性能。分析发现，这种组件采用的是重叠结构，组件的尺寸是两个霍尔元件厚 度，用于电流传感器设计时，必然造成铁磁体的气隙加大，导致磁阻增大，降低电 流传感器的灵敏度。因此，本实用新型设计一种平铺结构的线性差分霍尔电压发生 器，不仅能够从信号源头上抑制温度漂移和共模干扰，还能减小铁磁体的气隙，有 利于提高电流传感器的线性度、灵敏度和测量精度，对于简化补偿和校正措施，优 化设计、降低成本等，均具有重要的应用价值。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电路结构简单、使用方便、系统稳定 且测量精度高的平铺结构的线性差分霍尔电压发生器。

为解决上述技术问题，本实用新型的平铺结构的线性差分霍尔电压发生器的结 构特点是包括平铺在基板上且紧临的第一霍尔半导体片和第二霍尔半导体片，两个 半导体片的规格和电学性质均相同，第一霍尔半导体片和第二霍尔半导体片反向串 接在恒流源供电回路中，第一霍尔半导体片的电压输出端连接第一差分放大器，第 二霍尔半导体片的电压输出端连接第二差分放大器，第一差分放大器的输出端和第 二差分放大器的输出端连接至第三差分放大器。

电压发生器壳体上设置有与正电源连接的正电源端子、与负电源连接的负电源 端子、接地端子和电压发生器输出端子；所述恒流源供电回路由正电源经恒流源后 接地形成，三个差分放大器均由正电源和负电源驱动，电压发生器输出端子由第三 差分放大器的输出端引出。

两个半导体片均为矩形片，两矩形片位于同一平面且尺寸和厚度相同，两矩形 片边沿的间距≤1mm。

本实用新型的有益效果是：两个霍尔半导体片反向串接，其工作电流相同，方 向相反，其构成的两个霍尔电压发生器的输出极性相反，输出电压具有差模信号特 征，经放大后以电压求差的方式输出信号电压，具有差分特征。由于电压发生器的 输出具有差分输出特征，电压发生器自身能够抑制共模信号和温度漂移，具有自补 偿与线性校正的特点，改善了输出线性度，保证了信号处理系统的稳定性和测量精 度。同时，两个半导体片采用在同一平面平铺的结构，厚度与现有的单片式霍尔感 应单元相同，电压发生器采用四个引脚的结构，方便改装，更适于在电流传感器上 使用。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明：

图1为本实用新型的电路结构示意图；

图2为本实用新型的壳体封装结构示意图。

具体实施方式