[发明专利]一种应用于磁电流传感器的快速过流检测电路

说明书

本发明涉及快速过流检测电路，具体为一种应用于磁电流传感器的快速过流检测电路，其能够实现过流提示性好的准确检测的同时保证快速响应，其包括串联连接的霍尔器件、开关组、放大器和信号处理电路，所述霍尔器件用于感应磁场信号，其特征在于，所述放大器与所述信号处理电路中间设置有过流信号检测模块，所述过流信号检测模块包括两组高速比较器，两组所述高速比较器的输入端连接所述放大器的输出端，两组所述高速比较器的输出端连接对应的门电路的输入端，所述门电路输出端连接数字处理模块的输入端，所述数字处理模块的输出端连接数字比较器的输入端，所述数字比较器的输出端输出过流指示信号。

技术领域

本发明涉及快速过流检测电路，具体为一种应用于磁电流传感器的快速过流检测电路。

背景技术

电流传感器芯片是利用半导体磁传感器（霍尔、磁阻）技术，通过感应芯片内部（或外部）通电导体形成的磁场来获得流经导体上电流信号的幅值及极性的芯片。这种芯片广泛地应用在工业控制、家电、电动车等应用领域。

由于半导体工艺的原因，霍尔器件在应用中存在较大的零漂电压。为了抑制该零漂电压对于输出信号的干扰，普遍采用旋转电流法等调制方式，将有效感应信号调制到较高的频率，从而可以与较低频率的零漂电压进行区隔。

由于电流传感器芯片在应用中会遇到待测电流值非正常升高，以至于危及系统中其它器件的程度。为了避免这种情况，电流传感器芯片需要快速检测并输出过流保护信号，以便于系统为那些易于损坏的器件提供保护。

图1显示了一种典型的霍尔器件旋转电流读取电路：其中100是霍尔器件；101是控制旋转电流及读取电路的开关组；102是放大器；104是后续的信号处理电路；105是导体中电流产生的感应磁场，106是感应磁场通过霍尔器件所产生的感应电压（这里假设为直流电压）；107是经过放大器放大后的理想信号（在103处）。由于磁传感器器本身的速度及放大器速度的限制，实际信号不是方波信号，而是类似于108所示的过阻尼建立非理想波形。其它传感器信号读出方法，比如：斩波方法，其波形与上面所示的类似。

由于霍尔器件性能限制及系统设计的要求，斩波或开关电流的时钟速率不会太快（通常在100kHz~1MHz左右）。同时，由于希望能够过滤掉不必要的噪声信号，电流传感器芯片通常都会在信号输出端（图1中的104之后）采用低通滤波器来保证良好的噪声特性，但低通滤波器会降低瞬态响应的速度。在通常可以接受的噪声特性条件下，信号输出端的瞬态响应速度一般大于5~10微秒。由于过流指示信号也是一种瞬态响应，所以带有低通滤波器的信号输出端信号难以满足提供高速过流指示信号的要求。

快速过流保护信号一般会通过模拟比较器判断波形是否超过规定阈值，如图2中201所示的两条水平虚线。在201、202中由于信号体现为规整的方波，所以采用比较器判断较为准确。但在实际电路中，波形将会类似于203，由于干扰和噪声产生毛刺（203中箭头所指），这些毛刺宽窄不同，但都容易误触发比较器，从而容易产生误报。

为了避免毛刺引发的误报，可以采用高速采样比较器对波形进行采样，并统计超过阈值的比较结果数量来判断是否应发出过流信号。但由于信号为过阻尼建立的非理想方波，其建立的快慢对统计的过阈值采样数量变化较大。另一方面，由于半导体工艺的波动性，不同批次的芯片建立波形有较大差别，从而导致快速准确地判断过流情况更加困难。

发明内容

为了解决无法快速准确进行过流检测的问题，本发明提供了一种应用于磁电流传感器的快速过流检测电路，其能够实现过流提示性好的准确检测的同时保证快速响应。