[发明专利]一种全极霍尔开关电路

说明书

本发明提供了一种全极霍尔开关电路，包括检测磁场强度并根据所述磁场强度输出差分电压信号的霍尔传感模块、根据所述差分电压信号中的第一电压信号与第二电压信号的比较结果输出第一控制信号的选通电压比较器、根据所述第一控制信号输出一输出信号的选通模块、根据所述选通模块的输出信号获得开关控制信号的输出电压比较器。本发明能简化电路结构、降低电路功耗，还能克服南极和北极的磁工作点和磁释放点难以完全相同的问题，从而显著提高磁场检测精度。

技术领域

本申请涉及磁性传感器控制领域，具体涉及一种全极霍尔开关电路。

背景技术

霍尔效应传感器是一种磁感应器件，可以用于检测电流、温度、压力、位置、速度等，广泛应用于工业控制，汽车等行业。单片集成的霍尔元件通常基于硅材料，这样可以将放大器和信号处理电路集成在一起。霍尔效应传感器内部的检测机理为，霍尔器件中流过的电流在磁场中会发生偏转，通过检测相应偏移电压的大小，可以得到磁场的大小和极性，相应的表达式为V_H＝S_V*B*V_S，其中V_H是霍尔器件的输出电压，S_V是霍尔器件的敏感度，B是磁场强度，V_S是加到霍尔器件的电压。

典型的霍尔开关内部框图如图1所示，集成了电压整流模块为霍尔元件和内部电路供电。霍尔元件HP(Hall Plate)检测外部磁场，输出信号送给第一运算放大器A₁，信号放大后经过电压比较器VC(VoltageComparator)转换成数字信号，并驱动输出晶体管，应用时会连接一个外置电阻到电源电压。霍尔开关的输出特性有很多种，其中一种如图2所示。当磁场强度B大于磁工作点(B_OP)时，输出晶体管打开，输出V_OUT被拉到低；当磁场强度低于磁释放点(B_RP)时，输出晶体管关断，外置上拉电阻会将输出电压V_OUT上拉到电源电压。磁工作点B_OP和磁释放点B_RP之间的差值是迟滞窗口B_HYS。设置迟滞窗口可以避免当输入磁场有波动时，输出电压V_OUT的抖动。

一般地，全极霍尔开关的输出特性曲线如图3所示。正的磁场强度B表示外部磁体的南极对着芯片内的霍尔元件HP，负的磁场强度B表示外部磁场的北极对着芯片内的霍尔元件HP；全极霍尔开关可以响应外部磁体的南极或者北极产生的磁场，只要霍尔元件HP所处位置磁场强度高于磁工作点输出晶体管就打开，反之低于磁释放点输出晶体管就关断。相应地，全极霍尔开关的磁工作点有两个：南极磁工作点B_OPS和北极磁工作两点B_OPN；磁释放点也有两个：南极磁释放点B_RPS和北极磁释放点B_RPN。为了提高全极霍尔开关的精度，设计时需要让两个磁工作点的绝对值相同，两个磁释放点的绝对值相同。