[发明专利]一种霍尔电流传感器温度补偿电路设计方法

说明书

本发明提出了一种协同补偿的霍尔电流传感器温度补偿电路设计方法，根据补偿电路和器件特性参数建立了协同补偿的数学模型。引入了稳压管输出参考电压温漂系数项，利用二极管和稳压管的温漂特性共同实现对霍尔元件进行温度补偿，解决了传统设计方法中忽略稳压管输出参考电压温漂系数项，只能选用低温漂稳压管的缺点。通过该模型能够精确地算出补偿所需的电路参数，实现补偿电路性能的提高和成本的降低。该方法数学模型精确度高、通用性强。

技术领域

本发明涉及开环霍尔电流传感设计领域，采用稳压管和PN结器件进行温度补偿的设计，特别涉及一种霍尔电流传感器温度补偿电路设计方法。

背景技术

半导体材料受温度改变输出变化明显，成为影响霍尔传感器精度的主要方面，因此，温度补偿电路是霍尔电流传感器的必要部分。

目前，常采用不等位电势补偿、恒流补偿和恒压补偿等方式对输出进行补偿，但民用市场上的霍尔传感器普遍存在输出温漂过大问题。军用霍尔电流传感器温度特性好，但价格昂贵。军用霍尔电流传感器中，由稳压管和PN结器件组成的恒流补偿电路，其结构简单、电路可靠和性能优异而常被采用，但对稳压管的温漂特性要求较高，造成成本较高，不利于市场推广。如何利用低性能的器件实现与高性能器件相同效果的温度补偿，降低成本，成为军转民需要解决的一大难题。

传统的设计方法都是建立在忽略稳压管的温漂特性基础上的，不适用于稳压管温度特性较差的场合。查阅相关文献发现，王进,阳桂蓉.直测式5V供电霍尔电流传感器设计[J].仪表技术,2016(12):42-45.提出了利用高温票稳压管进行补偿的概念，但未给出实际实用的模型与设计方法。

发明内容

本发明提出了一种霍尔电流传感器温度补偿电路设计方法，具体提出了协同补偿法，建立了一个关于温度补偿设计的数学模型，利用三端稳压管和二极管的温漂特性协同为霍尔元件进行补偿，用于降低霍尔电流传感器的成本。

为实现上述目的与其他相关目的，本发明提供一种协同补偿法的数学模型，该模型主要由以下参数组成：稳压管偏置电流I_BIAS、稳压管输出参考电压E、稳压管参考电压E的温度漂移系数β、二极管的正向导通压降V_on、二极管的正向导通压降V_on的温度漂移系数γ、霍尔元件的驱动电流I_C、霍尔元件输出电压V_H、霍尔元件输出电压V_H的温度漂移系数α、霍尔元件的霍尔系数K_H、霍尔元件不等位电势V_os、磁通密度B、电阻R1、电阻R2。包括以下几个步骤：S1：根据霍尔元件输出电压V_H公式和输出电压温度漂移系数α的定义推导出霍尔元件霍尔系数K_H的温度漂移系数；S2：根据霍尔元件输出电压V_H温度漂移系数α的定义，结和霍尔系数K_H的温度漂移系数，建立温度漂移补偿后输出电压V_H温度漂移系数α′的公式；S3：对建立的温度漂移系数α′的公式进行变换、化简，在α′＝0的目标函数约束条件下，求出温度补偿参数方程组；S4：对方程组进行求解，求出电路所需的补偿参数。

该数学关系模型中，通过稳压管参考电压E的温度漂移系数β和二极管正向导通压降V_on的温度漂移系数γ共同实现对霍尔元件输出电压V_H温度漂移系数α的补偿，电阻R1和R2用来设置β与γ的补偿比例。相较于传统采取单一温度漂移系数γ进行补偿设计方法，协同补偿法具有通用性强、准确度高、设计灵活的优点，同时，在硬件电路的选择上，不局限于高性能等级的器件，适用于低成本、高性能霍尔电流传感器的设计。

附图说明

图1是本发明提出的数学模型硬件电路示意图。

具体实施方式