本发明专利技术公开了一种具有快速瞬态响应的霍尔电流传感器，该传感器包括霍尔效应敏感器件以及霍尔效应敏感器件的信号读出电路，信号读出电路包括高精度信号通路及其负反馈回路，高精度信号通路包括顺序电连接的第一低噪声放大器、第一斩波器以及低通滤波器，高精度信号通路两端并联有快速信号通路，包括顺序电连接的高通滤波器、第三斩波器及第一放大器，高精度信号通路的增益远大于快速信号通路的增益，使得所述快速信号通路自身的失调电压折算到所述霍尔效应敏感器件输出端的等效失调电压近似为零。本发明专利技术实现的霍尔效应电流传感器，使得传感器的瞬态输出更快地接近稳态输出，能够显著地提高传感器的瞬态响应速度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于集成电路领域，更具体地，涉及一种具有快速瞬态响应的霍尔效应电流传感器。
技术介绍
霍尔效应电流传感器在非接触式电流检测领域有广泛应用。霍尔效应电流传感器一般由霍尔效应敏感器件和信号读出电路组成。在非接触式电流检测应用中，通过检测电流产生的磁场强度可以推算出待测电流，其基于的原理是:霍尔效应敏感器件产生一个和所测磁场相关的一个微小电压，信号读出电路把这个微小电压放大输出。如图1所示，是现有技术中的一种霍尔效应电流传感器的系统结构组成示意图，其主要包括一个霍尔效应敏感器件、一个基于仪表放大器的高精度信号通路和一个反馈回路。在上述架构组成中，为了保证传感器精度，通常采用斩波稳定技术动态控制霍尔效应敏感器件和仪表放大器，把霍尔效应敏感器件和仪表放大器的失调电压和低频噪声调制到高频，再通过低通滤波器来滤除调制后的失调电压和低频噪声。然而，在一些特定的应用场合，例如实时过流保护，要求霍尔效应电流传感器具有快速瞬态响应，能够快速及时地检测到电流的变化由此实现快速的过流保护，然而霍尔效应传感器中的低通滤波器的低带宽限制了霍尔效应电流传感器的瞬态响应速度。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种具有快速瞬态响应的霍尔效应电流传感器，其目的在于解决特定应用情况下的实时保护的技术问题。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种具有快速瞬态响应的霍尔电流传感器，该传感器包括霍尔效应敏感器件以及所述霍尔效应敏感器件的信号读出电路，所述信号读出电路包括高精度信号通路及其负反馈回路，所述高精度信号通路包括顺序电连接的第一低噪声放大器、第一斩波器以及低通滤波器，所述负反馈回路包括分压电阻，以及电连接所述分压电阻分压端与所述高精度信号通路输入端的第二斩波器，其特征在于，所述高精度信号通路两端并联有快速信号通路，所述快速信号通路包括顺序电连接的高通滤波器、第三斩波器及第一放大器，所述高精度信号通路与所述快速信号通路之后还电连接有第二放大器，所述第二放大器与所述分压电阻输入端相连，所述高精度信号通路的增益远大于所述快速信号通路的增益，使得所述快速信号通路自身的失调电压折算到所述霍尔效应敏感器件输出端的等效失调电压近似为零，同时通过所述信号读出电路的低频信号无法通过所述快速信号通路，而被调制到斩波频率的所述霍尔效应敏感器件产生的霍尔信号可以通过所述快速信号通路。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，由于增加了快速响应信号通路，能够取得下列有益效果:(I)采用快速响应信号通路来制造一个快速通路从而使得待测瞬态信号不必通过低通滤波器也能快速地输出；(2)并且对高精度信号通路与快速响应信号通路的增益进行了巧妙地设计，使得该并联通路的存在并没有影响稳态信号的读出精度；(3)能够显著地增强快速瞬态响应，进一步提高实时保护的响应速度。【附图说明】图1是现有技术中已有的一种霍尔效应电流传感器的系统架构图；图2是按照本专利技术实现的具有快速响应通路的霍尔效应电流传感器的系统架构图；图3是按照本专利技术实现的霍尔效应电流传感器的响应信号波形图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。图2所示为本专利技术所提出的具有快速瞬态响应的霍尔效应电流传感器的系统架构图。本专利技术电路主要包括霍尔效应敏感器件、高精度信号通路、快速信号通路及负反馈回路。高精度信号通路包括顺序相连的第一低噪声放大器6:、第一斩波器CH1和低通滤波器 LPF 0快速信号通路包括顺序相连的高通滤波器HPF、第三斩波器CH2和高速放大器G3。其中，快速信号通路和高精度信号通路为并联的关系，并且两个并联的通路后接第二低噪声放大器G2。负反馈回路包括分压电阻R^R2和第二斩波器CHfb，分压电阻仏的输入与第二低噪声放大器62的输出连接。其中，上述读出电路的信号处理如下:假设霍尔效应电流传感器中的霍尔效应敏感器件由待测磁场激励B产生的输出电压为Vh，霍尔效应敏感器件自身的失调电压为Vosh，高精度信号通路的增益为A1，高精度信号通路自身的失调电压为Vos1，快速信号通路的增益为如，快速信号通路自身的失调电压为Vos2，斩波频率为fCH。在适当的动态驱动下，Vh为一个被调制到的高频信号，Vqsh为一个直流信号。霍尔效应敏感器件自身的失调电压Vosh和高精度信号通路自身的失调电压Vos1被第一斩波器CH1调制到高频，进而被低通滤波器LPF滤除。快速信号通路自身的失调电压Vos2折算到霍尔效应敏感器件输出端的等效电压为VciS2^ =Vc)S2*A2/Ai。通过适当的设计使得Al远大于A2，VoS2^近似为零:例如在一个实施例中，使得Vos2 = 1mV,Al= 160dB，A2 = 80dB，则有VQS2，= luV。由于高通滤波器HPF的存在，霍尔效应敏感器件自身的失调电压Vqsh无法通过快速信号通路，而由于瞬间磁场变化而变化的Vh可以通过快速信号通路。图3为按照本专利技术实现的霍尔效应电流传感器的效果图示，虚线所示为只有高精度信号通路时的输出波形，实线所示为带有快速信号通路时的输出波形。并且由上述效果可知，快速信号通路使得传感器的瞬态输出更快地接近稳态输出，能够显著地提高瞬态响应速度。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。【主权项】1.一种具有快速瞬态响应的霍尔电流传感器，该传感器包括霍尔效应敏感器件以及所述霍尔效应敏感器件的信号读出电路，所述信号读出电路包括高精度信号通路及其负反馈回路，所述高精度信号通路包括顺序电连接的第一低噪声放大器、第一斩波器以及低通滤波器，所述负反馈回路包括分压电阻，以及电连接所述分压电阻分压端与所述高精度信号通路输入端的第二斩波器，其特征在于，所述高精度信号通路两端并联有快速信号通路，所述快速信号通路包括顺序电连接的高通滤波器、第三斩波器及第一放大器，所述高精度信号通路与所述快速信号通路之后还电连接有第二放大器，所述第二放大器与所述分压电阻输入端相连，所述高精度信号通路的增益远大于所述快速信号通路的增益，使得所述快速信号通路自身的失调电压折算到所述霍尔效应敏感器件输出端的等效失调电压近似为零，同时通过所述信号读出电路的低频信号无法通过所述快速信号通路，而被调制到斩波频率的所述霍尔效应敏感器件产生的霍尔信号可以通过所述快速信号通路。【专利摘要】本专利技术公开了一种具有快速瞬态响应的霍尔电流传感器，该传感器包括霍尔效应敏感器件以及霍尔效应敏感器件的信号读出电路，信号读出电路包括高精度信号通路及其负反馈回路，高精度信号通路包括顺序电连接的第一低噪声放大器、第一斩波器以及低通滤波器，高精度信号通路两端并联有快速信号通路，包括顺序电连接的高通滤波器、第三斩波器及第一放大器，高精度信号通路的增益远大于快速信号通路的增益，使得所述快速信号通路自身的失调电压折算本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有快速瞬态响应的霍尔电流传感器，该传感器包括霍尔效应敏感器件以及所述霍尔效应敏感器件的信号读出电路，所述信号读出电路包括高精度信号通路及其负反馈回路，所述高精度信号通路包括顺序电连接的第一低噪声放大器、第一斩波器以及低通滤波器，所述负反馈回路包括分压电阻，以及电连接所述分压电阻分压端与所述高精度信号通路输入端的第二斩波器，其特征在于，所述高精度信号通路两端并联有快速信号通路，所述快速信号通路包括顺序电连接的高通滤波器、第三斩波器及第一放大器，所述高精度信号通路与所述快速信号通路之后还电连接有第二放大器，所述第二放大器与所述分压电阻输入端相连，所述高精度信号通路的增益远大于所述快速信号通路的增益，使得所述快速信号通路自身的失调电压折算到所述霍尔效应敏感器件输出端的等效失调电压近似为零，同时通过所述信号读出电路的低频信号无法通过所述快速信号通路，而被调制到斩波频率的所述霍尔效应敏感器件产生的霍尔信号可以通过所述快速信号通路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘德珩，葛光，
申请(专利权)人：武汉市聚芯微电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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