一种开环型霍尔电流传感器及电路制造技术

一种开环型霍尔电流传感器及电路，该电流传感器包括霍尔元件和温度补偿电路，温度补偿电路包括线性正温度系数恒流源、同相放大器和零点电压调节电路，线性正温度系数恒流源的输出端耦合到霍尔元件和零点电压调节电路，同相放大器的输入端耦合到霍尔元件，以利用同相放大器将霍尔元件的差分输出变换成单端输出，零点电压调节电路利用从霍尔元件的输入端上引出的电压对电流传感器的零点电压进行比例调节，通过线性正温度系数恒流源、同相放大器和零点电压调节电路实现霍尔元件的温度跟踪补偿。本实用新型专利技术提供一种精确度高、高性能的开环型霍尔电流传感器，可提高产品稳定性，降低温度变化对电流测量精度的不利影响。

Open loop Holzer current sensor and circuit

An open loop Holzer current sensor and the current sensor circuit, including Holzer element and temperature compensation circuit, temperature compensation circuit including linear positive temperature coefficient of the constant current source, in-phase amplifier and zero voltage regulator circuit, the output end is linear positive temperature coefficient of the constant current source close to the Holzer element and zero voltage regulator circuit, noninverting amplifier the input end is coupled to the Holzer element, using Holzer element noninverting amplifier differential output is transformed into a single output, zero voltage regulation voltage leads from the input Holzer element on zero current sensor voltage regulation circuit by using proportional, linear positive temperature coefficient of the constant current source, in-phase amplifier and zero voltage the adjusting circuit Holzer element temperature tracking compensation. The utility model provides an open loop Holzer current sensor with high accuracy and high performance, which can improve the stability of the product and reduce the adverse influence of the temperature change on the current measuring accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种开环型霍尔电流传感器及电路
本技术涉及电流传感器，特别是一种开环型霍尔电流传感器及电路。
技术介绍
传感器是一种检测装置，能检测到被检设备的相关信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器应用范围非常广泛，为仪器仪表设备提供一种全新的技术支持。霍尔电流传感器是应用霍尔效应原理研制出的一种对原边电流进行隔离检测的电流检测元件，原边电流产生的磁场由聚磁环所收集，置于聚磁环中的霍尔元件对该磁场进行采集，产生一个与原边磁场等比例的霍尔电压，通过测量该霍尔电压的大小，就可实现对原边电流的隔离检测。广泛应用于各种变流技术、交流数控装置等以电流作为控制对象的自控领域中。现有的霍尔电流传感器有开环和闭环两种。开环型霍尔电流传感器由带气隙的环(方)形磁芯、霍尔元件及放大电路组成，霍尔元件直接检测待测电流在磁芯气隙中产生的磁场强度，其灵敏度适中，温度稳定性是最重要因素，一般选砷化镓材料制作的分子束外延型霍尔元件MG910，分子束外延型霍尔元件因其分子束外延的工艺过程是物理过程，产生不均匀、层错或位错等缺陷的几率要小得多。然而，在磁场不变的情况下，霍尔元件的输出电压随着工作温度递增几近线性递减，这就对电流测量精度造成了影响。
技术实现思路
本技术的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种精确度高、高性能的开环型霍尔电流传感器及具有该电流传感器的电路，提高稳定性，降低温度变化对电流测量精度的不利影响。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种开环型霍尔电流传感器，包括霍尔元件，还包括温度补偿电路，所述温度补偿电路包括线性正温度系数恒流源、同相放大器和零点电压调节电路，所述线性正温度系数恒流源的输出端耦合到所述霍尔元件和所述零点电压调节电路，所述同相放大器的输入端耦合到霍尔元件，以利用所述同相放大器将所述霍尔元件的差分输出变换成单端输出，所述零点电压调节电路利用从所述霍尔元件的输入端上引出的电压对所述电流传感器的零点电压进行比例调节，通过所述线性正温度系数恒流源、所述同相放大器所述和所述零点电压调节电路实现所述霍尔元件的温度跟踪补偿。进一步地：所述线性正温度系数恒流源包括第一三极管、第二三极管、三端可调稳压器件、二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻，所述二极管的阳极通过所述第二电阻连接电源正端，所述二极管的阴极连接所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的基极，所述第二三极管的发射极通过所述第一电阻连接电源正端，所述第二三极管的集电极、所述第一三极管的基极共同连接所述三端可调稳压器件的输出端，并通过所述第四电阻连接电源正端，所述三端可调稳压器件的输入端通过所述第三电阻连接所述三端可调稳压器件的第三端以及所述第一三极管的发射极，所述霍尔元件的第一通电端连接所述三端可调稳压器件的输入端和所述第三电阻。所述同相放大器包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述零点电压调节电路包括第一电位器，所述第一运算放大器的第一输入端连接所述霍尔元件的第一输出端，所述第一运算放大器的第二输入端连接所述第一电位器的调节端，所述第一运算放大器的输出端与所述第一电位器的第二端以及所述霍尔元件的第二通电端相连并耦合到电源负端，所述第一电位器的第一端连接所述霍尔元件的第一通电端，所述霍尔元件的第二输出端通过所述第二运算放大器连接电压输出端。所述第一电位器的第一端通过第五电阻连接所述霍尔元件的第一通电端，所述第一电位器的第二端通过第六电阻连接所述霍尔元件的第二通电端，所述霍尔元件的第二通电端通过第七电阻连接到电源负端，并通过与第七电阻串联的第一电容接地。还包括RC滤波器；所述第二运算放大器的第二输入端连接所述霍尔元件的第二输出端，所述第二运算放大器的第一输入端连接所述RC滤波器的反馈端，所述第二运算放大器的输出端通过所述RC滤波器连接到电压输出端。所述RC滤波器包括第二电容、第三电容、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻，所述第二运算放大器的输出端通过第八电阻连接电压输出端，所述第二运算放大器的输出端通过第二电容连接所述第二运算放大器的第一输入端，所述第三电容连接在所述第二运算放大器的第一输入端与所述电压输出端之间，所述第九电阻与所述第十电阻串联在所述第二运算放大器的第一输入端与所述电压输出端之间，所述第二运算放大器的第一输入端通过所述第十一电阻接地。所述RC滤波器还包括第二电位器，所述第二电位器连接在所述第九电阻与所述第十电阻的连接点与所述电压输出端之间。还包括连接在所述电压输出端与地之间的第四电容。还包括位于所述同相放大器的后级输出位置的RC滤波器。一种电路，包括所述的开环型霍尔电流传感器。本技术的有益效果：本技术提供了一种精确度高、高性能、更加具有性价比的开环型霍尔电流传感器，该开环型霍尔电流传感器中设置有温度补偿电路，所述温度补偿电路包括线性正温度系数恒流源、同相放大器和零点电压调节电路，利用同相放大器将霍尔元件的差分输出变换成单端输出，所述零点电压调节电路利用从所述霍尔元件的输入端上引出的电压对所述电流传感器的零点电压进行比例调节，通过所述线性正温度系数恒流源、所述同相放大器所述和所述零点电压调节电路实现所述霍尔元件的温度跟踪补偿。本技术的开环型霍尔电流传感器将供电的恒流源温度补偿可调整性的优势，结合同相放大器输出与输入端内阻变化无关的特性，提高了产品的稳定性，降低了温度变化对产品零点及幅度输出的影响。在优选的实施例中，由分立器件组成的零温漂恒流源，其线性温漂曲线与霍尔元件的输出温漂曲线相近，实现了对霍尔元件的灵敏度温漂进行全温区线性温度跟踪补偿。工作温区达到-40～105℃，大大地提高了开环型霍尔电流传感器的电流测量精度，拓展了开环型霍尔电流传感器的应用领域。本技术的开环型霍尔电流传感器生产成本较低，性能很好，且利于批量生产。附图说明图1为本技术开环型霍尔电流传感器一种实施例的电路结构图；图2为本技术开环型霍尔电流传感器优选实施例的电路结构图；图3为恒流源高低温曲线示意图；图4为本技术应用例的实测数据和线性度曲线图。具体实施方式以下对本技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本技术的范围及其应用。参阅图1和图2，在一种实施例中，一种开环型霍尔电流传感器，包括霍尔元件和温度补偿电路，所述温度补偿电路包括线性正温度系数恒流源、同相放大器和零点电压调节电路，所述线性正温度系数恒流源的输出端耦合到所述霍尔元件和所述零点电压调节电路，所述同相放大器的输入端耦合到霍尔元件，以利用所述同相放大器将所述霍尔元件的差分输出变换成单端输出，所述零点电压调节电路利用从所述霍尔元件的输入端上引出的电压对所述电流传感器的零点电压进行比例调节，通过所述线性正温度系数恒流源、所述同相放大器所述和所述零点电压调节电路实现所述霍尔元件的温度跟踪补偿。如图2所示，在优选的实施例中，所述线性正温度系数恒流源包括第一三极管Q1A、第二三极管Q1B、三端可调稳压器件IC1、二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3及第四电阻R13，所述二极管D1的阳极通过所述第二电阻R2连接电源正端+(VDD)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开环型霍尔电流传感器，包括霍尔元件，其特征在于,还包括温度补偿电路，所述温度补偿电路包括线性正温度系数恒流源、同相放大器和零点电压调节电路，所述线性正温度系数恒流源的输出端耦合到所述霍尔元件和所述零点电压调节电路，所述同相放大器的输入端耦合到霍尔元件，以利用所述同相放大器将所述霍尔元件的差分输出变换成单端输出，所述零点电压调节电路利用从所述霍尔元件的输入端上引出的电压对所述电流传感器的零点电压进行比例调节，通过所述线性正温度系数恒流源、所述同相放大器所述和所述零点电压调节电路实现所述霍尔元件的温度跟踪补偿。

【技术特征摘要】
1.一种开环型霍尔电流传感器，包括霍尔元件，其特征在于,还包括温度补偿电路，所述温度补偿电路包括线性正温度系数恒流源、同相放大器和零点电压调节电路，所述线性正温度系数恒流源的输出端耦合到所述霍尔元件和所述零点电压调节电路，所述同相放大器的输入端耦合到霍尔元件，以利用所述同相放大器将所述霍尔元件的差分输出变换成单端输出，所述零点电压调节电路利用从所述霍尔元件的输入端上引出的电压对所述电流传感器的零点电压进行比例调节，通过所述线性正温度系数恒流源、所述同相放大器所述和所述零点电压调节电路实现所述霍尔元件的温度跟踪补偿。2.如权利要求1所述的开环型霍尔电流传感器，其特征在于,所述线性正温度系数恒流源包括第一三极管、第二三极管、三端可调稳压器件、二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻及第四电阻，所述二极管的阳极通过所述第二电阻连接电源正端，所述二极管的阴极连接所述第一三极管的集电极和所述第二三极管的基极，所述第二三极管的发射极通过所述第一电阻连接电源正端，所述第二三极管的集电极、所述第一三极管的基极共同连接所述三端可调稳压器件的输出端，并通过所述第四电阻连接电源正端，所述三端可调稳压器件的输入端通过所述第三电阻连接所述三端可调稳压器件的第三端以及所述第一三极管的发射极，所述霍尔元件的第一通电端连接所述三端可调稳压器件的输入端和所述第三电阻。3.如权利要求1所述的开环型霍尔电流传感器，其特征在于,所述同相放大器包括第一运算放大器和第二运算放大器，所述零点电压调节电路包括第一电位器，所述第一运算放大器的第一输入端连接所述霍尔元件的第一输出端，所述第一运算放大器的第二输入端连接所述第一电位器的调节端，所述第一运算放大器的输出端与所述第一电位器的第二端以及所述霍尔元件的第二通电端相连并耦合到电源负端，所述第一电位器的第一端连接所述霍尔...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭洋，刘桃明，傅俊寅，汪之涵，
申请(专利权)人：深圳青铜剑科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44