[发明专利]一种双霍尔元件结构的霍尔电流传感器电路

说明书

本发明提出了一种双霍尔元件结构的霍尔电流传感器电路，包括该电路包含恒流补偿电路(1)、调零电路(2)、霍尔元件模块(3)、差分放大电路(4)、输出保护电路(5)、稳压电路(6)、供电电路(7)和供电电路(8)；所述霍尔元件模块(3)由两个相同的霍尔元件串联组成，所述霍尔元件的驱动电流相同，补偿不等位电势；所述恒流补偿电路(1)为所述霍尔元件提供恒定的驱动电流，并对霍尔元件进行恒流补偿。本发明采用双霍尔元件差分输出的方式，有效地减小了霍尔元件不等位电势温度漂移对霍尔传感器输出电压的影响，解决了传统霍尔电流传感器零点漂移大的缺点，电路精简、输出零点漂移小、精度高、线性度高。

技术领域

本发明涉及开环霍尔电流传感设计领域，特别涉及采用双霍尔元件进行不等位电势温度漂移补偿的电路设计。

背景技术

霍尔电流传感器零点输出电压受温度改变变化明显，霍尔元件不等位电势是其主要的影响之一。不等位电势是霍尔元件自身固有误差，主要来源于生产过程中的工艺误差和内部载流子一系列的温度效应。不等位电势补偿是霍尔电流传感器常用的减小输出零点漂移方式，主要包括数字电路补偿和模拟电路补偿。在模拟电路补偿方面，查阅相关文献发现，Xu C,Liu J G,Zhang Q,et al.Investigation of the thermal drift of open-loopHall Effect current sensor and its improvement[C]//2015 IEEE InternationalWorkshop on Applied Measurements for Power Systems.IEEE,2015.提出了采用双霍尔集成电路的方式来减小零点漂移，但其针对的是霍尔集成电路，而非霍尔元件，与本发明提出的电路差异较大。

发明内容

本发明提出了一种开环霍尔电流传感器电路，具体提出了采用双霍尔元件进行不等位电势温度漂移补偿的电路，用于减小霍尔电流传感器的零点漂移电压，提高精度和线性度。

一种双霍尔元件结构的霍尔电流传感器电路，该电路包含恒流补偿电路(1)、调零电路(2)、霍尔元件模块(3)、差分放大电路(4)、输出保护电路(5)、稳压电路(6)、第一供电电路(7)和第二供电电路(8)；

所述霍尔元件模块(3)由两个相同的霍尔元件串联组成，所述霍尔元件的驱动电流相同，补偿不等位电势；

所述恒流补偿电路(1)为所述霍尔元件提供恒定的驱动电流，并对霍尔元件进行恒流补偿；

所述调零电路(2)为所述霍尔元件提供电压基准；

所述稳压电路(6)包括三极管，负供电电源电压漂移时调零电路电压不变；

所述差分放大电路(4)为调整输出阻抗和避免输出冲击损坏下位机；

所述第一供电电路(7)和所述第二供电电路(8)为所述差分放大电路(4)提供电压。

优选的，所述霍尔元件分为主霍尔元件和辅助补偿元件，所述主霍尔元件嵌在磁环的气息内，所述辅助补偿元件不嵌入磁环内。

优选的，所述霍尔元件模块(3)采用差分的输出方式实现补偿不等位电势。

优选的，所述霍尔元件模块(3)两端电阻分压的方式得到调零参考电压Vref。

优选的，两所述霍尔元件的输出端和分别接入运算放大器(4-5)，与电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13共同构成所述差分放大电路，其输出电压为：

优选的，所述稳压电路(6)的所述三极管(6-1)是PNP型三极管。

相较于传统单霍尔元件结构的开环霍尔电流传感器电路，双霍尔元件结构能够减小开环霍尔电流传感器的零点漂移，提高传感器的精度和线性度，适用于高性能霍尔传感器。