一种平铺结构的线性差分霍尔电压发生器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种平铺结构的线性差分霍尔电压发生器，其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。本实用新型专利技术具有电路结构简单、使用方便、系统稳定和测量精度高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术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。
技术介绍
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；专利技术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，本技术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。
技术实现思路
本技术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，本技术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。本技术的有益效果是：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技术作进一步详细说明：图1为本技术的电路结构示意图；图2为本技术的壳体封装结构示意图。具体实施方式参照附图，该平铺结构的线性差分霍尔电压发生器包括平铺在基板上且紧临的第一霍尔半导体片11和第二霍尔半导体片12，两个半导体片的规格和电学性质均相同。第一霍尔半导体片11和第二霍尔半导体片12反向串接在恒流源供电回路中，第一霍尔半导体片11的电压输出端连接第一差分放大器14，第二霍尔半导体片12的电压输出端连接第二差分放大器15，第一差分放大器14的输出端和第二差分放大器15的输出端连接至第三差分放大器16。电压发生器壳体上设置有与正电源VCC连接的正电源端子、与负电源VSS连接的负电源端子、接地端子GND和电压发生器输出端子。恒流源供电回路由正电源VCC经恒流源13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。在本技术中，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，同时，尽量减小两矩形片之间的中心间距，取边沿间距≤1mm。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。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。图1的左半部分是本技术中霍尔电压发生器原理图。图中两个半导体片11、12的电学性质相同，尺寸参数相同；13为恒流源，VCC为正电源；B为作用于11、12的磁感应强度，⊙表示方向；设流经11、12的工作电流为I，显然11、12的电流大小相等，方向相反；11、12的空间结构为平铺、对称分布在同一平面上，其间距足够小，可视为作用它们的磁感应强度相等；11输出的霍尔电压为U1，12输出的霍尔电压为U2。图1中的右半部分是本技术中差分放大器的原理图。图中A1、A2、A3代表运算放大器，R1-R12为电阻，其中A1与R1、R2、R3、R4构成第一差分放大器14，连接第一霍尔半导体片的输出，输入电压为U1、输出电压为U3；A2与R5、R6、R7、R8构成第二差分放大器15，连接第二霍尔半导体片的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平铺结构的线性差分霍尔电压发生器，其特征是包括平铺在基板上且紧临的第一霍尔半导体片（11）和第二霍尔半导体片（12），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（11）和第二霍尔半导体片（12）反向串接在恒流源供电回路中，第一霍尔半导体片（11）的电压输出端连接第一差分放大器（14），第二霍尔半导体片（12）的电压输出端连接第二差分放大器（15），第一差分放大器（14）的输出端和第二差分放大器（15）的输出端连接至第三差分放大器（16）。

【技术特征摘要】
1.一种平铺结构的线性差分霍尔电压发生器，其特征是包括平铺在基板上且紧临的第一霍尔半导体片（11）和第二霍尔半导体片（12），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（11）和第二霍尔半导体片（12）反向串接在恒流源供电回路中，第一霍尔半导体片（11）的电压输出端连接第一差分放大器（14），第二霍尔半导体片（12）的电压输出端连接第二差分放大器（15），第一差分放大器（14）的输出端和第二差分放大器（15）的输出端连接至第三差分放大器（16）。
2.如权利要求1所述的平铺...

【专利技术属性】
技术研发人员：张馨丹，邱召运，夏文涛，杜志宏，
申请(专利权)人：潍坊医学院，
类型：新型
国别省市：山东;37