CN103825591B - 一种开关型霍尔芯片 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种开关型霍尔芯片，包括用于生成具有正温度系数的激励源的激励源产生电路；比较器；与比较器的输出端相连的输出驱动电路；第一激励电流端接激励源产生电路、第二激励电流端接地、第一霍尔输出端接比较器的反相输入端、第二霍尔输出端接比较器的同相输入端的霍尔元件；用于抽取具有负温度系数的磁场迟滞的阈值电流的磁场阈值控制电路；连接磁场阈值控制电路和第二霍尔输出端的第二受控开关；连接磁场阈值控制电路和第一霍尔输出端的第一受控开关；以及分别与输出驱动电路、第一受控开关和第二受控开关相连的逻辑控制电路，以实现对所述开关型霍尔芯片的开启阈值和关闭阈值进行温度补偿。

Description

一种开关型霍尔芯片

技术领域

本发明涉及温度补偿技术领域，更具体地说，涉及一种具备温度补偿功能的开关型霍尔芯片。

背景技术

以放置于空间直角坐标系中的三维半导体薄片为例，沿所述三维半导体薄片的横轴方向施加激励源V_S、竖轴方向施加磁感应强度为B的磁场，则在纵轴方向上就会产生一个输出电压V_H，我们将这种磁电效应称为霍尔效应，将所述输出电压V_H称为霍尔电压，将所述三维半导体薄片称为霍尔元件。目前最为常用的霍尔元件材料为N型掺杂半导体材料。

在分析具有霍尔元件的电路时，我们通常将霍尔元件等效为图1示出的阻值均为R_H的四臂电阻电桥，该四臂电阻电桥具有4个接线端子，分别是位于一组对角上的2个激励电流端以及位于另一组对角上的2个霍尔输出端。

开关型霍尔芯片正是利用所述霍尔元件制作的电子元件，参见图2，现有的开关型霍尔芯片包括：顺次相连的激励源产生电路10、霍尔元件20、放大器30、迟滞比较器40以及输出驱动模块50。

参见图3示出的该开关型霍尔芯片的传输特性曲线，可知该开关型霍尔芯片的工作特性为：若B＞B_OP则输出驱动模块50的输出电压V_out为低电平V_low；若B＜B_RP则V_out为高电平V_high。其中，B为作用于霍尔元件20的磁感应强度，B_OP为开启阈值，B_RP为关闭阈值且式中，V_T为磁场迟滞的阈值电压，也即迟滞比较器40的门限电压，μ_n为霍尔元件20的电子迁移率，N_S为与霍尔元件20等效的方块电阻的电阻数，为激励源产生电路10施加给霍尔元件20的恒压激励源。

但是，μ_n会随着温度的升高而快速降低，致使B_OP和B_RP受温度影响较大，因此有必要对B_OP和B_RP进行温度补偿。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种开关型霍尔芯片，以实现对所述开关型霍尔芯片的开启阈值和关闭阈值进行温度补偿。

一种开关型霍尔芯片，包括激励源产生电路、霍尔元件、比较器、输出驱动电路、磁场阈值控制电路、逻辑控制电路、第一受控开关和第二受控开关，其中：

所述激励源产生电路具有激励源输出端，用于输出具有正温度系数的激励源；

所述霍尔元件的第一激励电流端接所述激励源输出端、第二激励电流端接地、第一霍尔输出端接所述比较器的反相输入端、第二霍尔输出端接所述比较器的同相输入端；

所述比较器的输出端接所述输出驱动电路；

所述磁场阈值控制电路具有电流抽取端，用于抽取具有负温度系数的磁场迟滞的阈值电流；

所述第一受控开关连接于所述电流抽取端和所述第一霍尔输出端之间；

所述第二受控开关连接于所述电流抽取端和所述第二霍尔输出端之间；

所述逻辑控制电路分别接所述输出驱动电路、所述第一受控开关和所述第二受控开关，用于在检测到所述输出驱动电路输出高电平时，控制所述第一受控开关断开、所述第二受控开关闭合；在检测到所述输出驱动电路输出低电平时，控制所述第一受控开关闭合、所述第二受控开关断开。

其中，所述激励源产生电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第一三极管、第二三极管，以及型号相同的第一P沟道MOS管、第二P沟道MOS管和第三P沟道MOS管，具体的：

所述第一P沟道MOS管的漏极接所述第一运算放大器的反相输入端，所述第二P沟道MOS管的漏极接所述第一运算放大器的同相输入端，所述第三P沟道MOS管的漏极接所述激励源输出端；

所述第一P沟道MOS管、所述第二P沟道MOS管和所述第三P沟道MOS管的源极均接电源输入端，栅极均接所述第一运算放大器的输出端；

所述第一三极管的集电极和基极接地，发射极接所述第一运算放大器的反相输入端；

所述第二三极管的集电极和基极接地，发射极经所述第一电阻接所述第一运算放大器的同相输入端；

所述第二电阻一端接地、另一端接所述激励源输出端。

其中，所述磁场阈值控制电路包括第一N沟道MOS管、第二运算放大器、第三电阻、第三三极管、由第四P沟道MOS管和第五P沟道MOS管构成的比例镜像为1:1的第一镜像电流源电路，以及由第二N沟道MOS管和第三N沟道MOS管构成的比例镜像为1:2的第二镜像电流源电路；具体的：

所述第二运算放大器的同相输入端接电源输入端、反相输入端经所述第三电阻接地、输出端接所述第一N沟道MOS管的栅极；

所述第一N沟道MOS管的漏极接所述第四P沟道MOS管的漏极、源极接所述第二运算放大器的反相输入端；

所述第四P沟道MOS管和第五P沟道MOS管的源极均接所述电源输入端；

所述第二N沟道MOS管的漏极和栅极、所述第三N沟道MOS管的栅极同时接所述第五P沟道MOS管的漏极，所述第三N沟道MOS管的漏极接所述电流抽取端；

所述第二N沟道MOS管和所述第三N沟道MOS管的源极均接地；

所述第三三极管的基极和集电极接地、发射极接所述第二运算放大器的同相输入端。

可选地，所述磁场阈值控制电路还包括：阈值电流补偿电路，用于产生温度系数可调的补偿电压。

其中，所述阈值电流补偿电路包括：

连接所述电源输入端和所述第二运算放大器的同相输入端的电流源；

连接所述第二运算放大器的同相输入端与所述第三三极管的发射极的电阻。

从上述的技术方案可以看出，本发明利用激励源产生电路为霍尔元件提供具有正温度系数的激励源，同时利用磁场阈值控制电路从霍尔输出端抽取具有负温度系数的磁场阈值的迟滞电流，在第一受控开关和第二受控开关的交错闭合下，得到稳定性同时受电子迁移率的负温度系数、所述迟滞电流的负温度系数以及所述激励源的正温度系数影响的开启阈值和关闭阈值，由此，便可利用所述激励源的正温度系数和所述迟滞电流的负温度系数来共同制约所述电子迁移率的负温度系数对所述开启阈值和所述关闭阈值造成的影响，从而实现了对所述开启阈值和所述关闭阈值的温度补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术公开的一种霍尔元件等效电路结构示意图；

图2为现有技术公开的一种开关型霍尔芯片结构示意图；

图3为现有技术公开的一种开关型霍尔芯片传输特性曲线图；

图4为本发明实施例一公开的一种开关型霍尔芯片结构示意图；

图5为本发明实施例一公开的一种激励源产生电路结构示意图；

图6为本发明实施例一公开的一种磁场阈值控制电路结构示意图；

图7为本发明实施例二公开的一种磁场阈值控制电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图4，本发明实施例一公开了一种开关型霍尔芯片，以实现对所述开关型霍尔芯片的开启阈值和关闭阈值进行温度补偿，包括激励源产生电路100、霍尔元件200、比较器300、输出驱动电路400、磁场阈值控制电路500、逻辑控制电路600、第一受控开关K1和第二受控开关K2，其中：

激励源产生电路100具有激励源输出端V_S，用于输出温度系数为正值的激励源；

霍尔元件200的第一激励电流端T接激励源输出端V_S、第二激励电流端B接地、第一霍尔输出端L接比较器300的反相输入端、第二霍尔输出端R接比较器300的同相输入端；

比较器300的输出端接输出驱动电路400；

磁场阈值控制电路500具有电流抽取端K，用于抽取具有负温度系数的磁场迟滞的阈值电流；

第一受控开关K1连接于电流抽取端K和第一霍尔输出端L之间；

第二受控开关K2连接于电流抽取端K和第二霍尔输出端R之间；

逻辑控制电路600分别接输出驱动电路400、第一受控开关K1和第二受控开关K2(图4未示出逻辑控制电路600与第一受控开关K1、第二受控开关K2之间的连接关系)，用于在检测到输出驱动电路400输出高电平时，控制第一受控开关K1断开、第二受控开关K2闭合；在检测到输出驱动电路400输出低电平时，控制第一受控开关K1闭合、第二受控开关K2断开。

具体的，参见图5，激励源产生电路100包括第一运算放大器A1、第一电阻R1、第二电阻R2、第一三极管Q1、第二三极管Q2，以及型号相同的第一P沟道MOS管M1、第二P沟道MOS管M2和第三P沟道MOS管M3，其中：

第一P沟道MOS管M1的漏极接第一运算放大器A1的反相输入端，第二P沟道MOS管M2的漏极接第一运算放大器A1的同相输入端，第三P沟道MOS管M3的漏极接激励源输出端V_S；

第一P沟道MOS管M1、第二P沟道MOS管M2和第三P沟道MOS管M3的源极均接电源输入端VDD，栅极均接第一运算放大器A1的输出端；

第一三极管Q1的集电极和基极接地，其发射极接第一运算放大器A1的反相输入端；

第二三极管Q2的集电极和基极接地，其发射极经第一电阻R1接第一运算放大器A1的同相输入端；

第二电阻R2一端接地、另一端接激励源输出端V_S。

分析激励源产生电路100的电路结构，可知：

由于第一运算放大器A1具有“虚短”特性，因此第一运算放大器A1的同相输入端与反相输入端电位相等，同时由于第一P沟道MOS管M1、第二P沟道MOS管M2和第三P沟道MOS管M3的型号完全相同，因此流经第一三极管Q1、第二三极管Q2和第二电阻R2所在支路的电流均相等，记该电流值为I，则I＝(V_be1-V_be2)/R1，式中，V_be1为第一三极管Q1的BE结导通压降，V_be2为第二三极管Q2的BE结导通压降；

进而，计算得到激励源输出端V_S所输出的激励源为：

V_S＝I*R2＝(V_be1-V_be2)/R1*R2 (公式1.1)，

其中，设R2＝M*R1、V_be1-V_be2＝ΔV_be，则公式1.1可变形为：

V_S＝M*ΔV_be (公式1.2)，

式中，V_S为激励源，ΔV_be为第一三极管Q1与第二三极管Q2的BE结导通压降的差值，M为第二电阻R2与第一电阻R1的阻值之比。

由公式1.2可知，激励源V_S的温度系数即为ΔV_be的温度系数，且已知ΔV_be的温度系数为正值，由此得到结论：激励源输出电压V_S的温度系数为正值。

参见图6，磁场阈值控制电路500包括第一N沟道MOS管MN1、第二运算放大器A2、第三电阻R3、第三三极管Q3、由第四P沟道MOS管M4和第五P沟道MOS管M5构成的比例镜像为1:1的第一镜像电流源电路45，以及由第二N沟道MOS管MN2和第三N沟道MOS管MN3构成的比例镜像为1:2的第二镜像电流源电路23；其中：

第二运算放大器A2的同相输入端接电源输入端VDD、反相输入端经第三电阻R3接地、输出端接第一N沟道MOS管MN1的栅极；

第一N沟道MOS管MN1的漏极接第四P沟道MOS管M4的漏极、源极接第二运算放大器A2的反相输入端；

第四P沟道MOS管M4和第五P沟道MOS管M5的源极均接电源输入端VDD；

第二N沟道MOS管MN2的漏极和栅极、第三N沟道MOS管MN3的栅极同时接第五P沟道MOS管M5的漏极，第三N沟道MOS管MN3的漏极接电流抽取端K；

第二N沟道MOS管MN2和第三N沟道MOS管MN3的源极均接地；

第三三极管Q3的基极和集电极接地、发射极接第二运算放大器A2的同相输入端。

分析磁场阈值控制电路500的电路结构，可知：

假设流经第三电阻R3的电流值为I_T，则电流抽取端K从第一霍尔输出端R或第二霍尔输出端L抽取的电流大小为2I_T，所述2I_T即为所述磁场迟滞的阈值电流；

此外，由于第二运算放大器A2具有“虚短”特性，因此第二运算放大器A2的同相输入端与反相输入端电位相等，记其同相输入端电位为U^－、反相输入端电位为U⁺，则电流I_T满足

I_T＝U^－/R3＝U⁺/R3 (公式2.1)；

设V_be3为第三三极管Q3的BE结导通压降，则V_be3＝U⁺；同时设R3＝ρ*N₃，式中，N₃为与第三电阻R3等效的方块电阻的电阻数，ρ为方块电阻的电阻率，则公式2.1可变形为

I_T＝V_be3/ρ/N₃ (公式2.2)。

其中，I_T的温度系数即为V_be3的温度系数，已知V_be3的温度系数为负值，由此得到结论：所述磁场迟滞的阈值电流2I_T的温度系数为负值。

仍参见图4，当向霍尔元件20施加垂直纸面向里的N极磁场时，根据霍尔效应和左手定则可判断出第一霍尔输出端L为霍尔电压的高电位、第二霍尔输出端R为霍尔电压的低电位；此时，比较器300的同相输入端电位低于其反相输入端电位，使得比较器300输出低电平，输出驱动电路400中的三极管截止，输出驱动电路400的输出端(记为芯片输出端V_out)输出高电平V_high。

由于逻辑控制电路600在检测到V_out＝V_high时，会控制第二受控开关K2闭合、第一受控开关K1断开，使得逻辑控制电路600通过电流抽取端K从霍尔元件200的第二霍尔输出端R抽取磁场迟滞的阈值电流2I_T，那么，在撤掉所述N极磁场后，必然存在V_L＞V_R且V_T＝V_L－V_R＝I_T*ρ*N_H，式中，V_R为第二霍尔输出端R的电位，V_L为第一霍尔输出端L的电位，N_H为与第三电阻R_H等效的方块电阻的电阻数，ρ为方块电阻的电阻率，I_T为流经第三电阻R3的电流大小；

此时，比较器300的同相输入端电位仍低于其反相输入端电位，比较器300仍输出低电平，芯片输出端V_out仍保持高电平输出，通过抽取磁场迟滞的阈值电流2I_T得到的磁场迟滞的阈值电压的大小即为V_T、其方向与施加所述N极磁场后产生的霍尔电压的方向相同。

其中，所述“V_L＞V_R且V_T＝I_T*ρ*N_H”的推导过程参见下述步骤①-③：

①首先，在未施加所述N极磁场且第二受控开关K2和第一受控开关KI均处于断开状态的初始情况下，可知第一霍尔输出端L的电位V_L与第二霍尔输出端R的电位V_R相等，且V_L＝V_R＝V_S/2。

接下来，在施加所述N极磁场并随后撤去该N极磁场的情况下，由于第二受控开关K2已闭合、第一受控开关KI已断开，磁场阈值控制电路500从霍尔元件200的第二霍尔输出端R抽取电流，致使第二霍尔输出端R的电位V_R降低、第一霍尔输出端L的电位V_L始终不变；

那么，设第二霍尔输出端R的电位V_R的变化量为V_X，则此时必然满足

V_L＝V_S/2 (公式3.1)，

V_RB＝V_R＝V_S/2－V_X (公式3.2)，

V_TR＝V_S/2+V_X (公式3.3)，

第二霍尔输出端R到第二激励电流端B的电流I_RB＝V_RB/R_H (公式3.4)，

I_TR＝V_TB/R_H (公式3.5)，

又由于磁场阈值控制电路500从第二霍尔输出端R抽取的电流大小为2I_T，则可知I_RB＝I_TR－2I_T (公式3.6)，

由此，综合公式3.1-3.5，可计算得到V_R＝V_S/2－I_T*R_H (公式3.7)。

②根据公式3.1和公式3.7可推导得出V_L＞V_R。

③设R_H＝ρ*N_H，则综合公式3.1、公式3.2和公式3.7可得到

V_T＝V_L－V_R＝V_S/2－(V_S/2－I_T*R_H)＝I_T*R_H＝I_T*ρ*N_H (公式3.8)，

式中，N_H为与第三电阻R_H等效的方块电阻的电阻数，ρ为方块电阻的电阻率，I_T为流经第三电阻R3的电流大小。

而当向霍尔元件200施加垂直纸面向外、磁感应强度为B的S极磁场时，根据霍尔效应和左手定则可判断出第一霍尔输出端L为霍尔电压的低电位、第二霍尔输出端R为霍尔电压的高电位；此时，比较器300的同相输入端电位高于其反相输入端电位，使得比较器300输出高电平，输出驱动电路400中的三极管导通，芯片输出端V_out输出低电平V_low；

已知芯片输出端V_out输出电平翻转的临界条件为比较器300的同相输入端电位等于其反相输入端电位，且由于施加所述S极磁场后产生的霍尔电压的方向与撤去所述N极磁场后存在的磁场迟滞的阈值电压的方向相反，所以所述芯片输出端V_out输出电平翻转的临界条件即为：撤去所述N极磁场后存在的磁场迟滞的阈值电压的大小(即为V_T)等于施加所述S极磁场后产生的霍尔电压的大小(记为V_H)。

根据霍尔效应，已知霍尔元件200的霍尔电压的大小满足

V_H＝μ_n*V_S*B/N_S (公式3.9)，

式中，μ_n为电子迁移率，N_S为与霍尔元件200等效的方块电阻的电阻数，V_S为激励输出端V_S的输出电压；

则综合公式3.9和公式3.8，可得到开启阈值

B_OP＝N_S*I_T*ρ*N_H/(μ_n*V_S) (公式4.0)，

将公式1.2和公式2.2代入公式4.0，可最终推导得出

B_OP＝N_S*ρ*V_be3/(μ_n*M*ΔV_be*N_H) (公式4.1)，

式中，N_S为与霍尔元件200等效的方块电阻的电阻数，ρ为方块电阻的电阻率，V_be3为第三三极管Q3的BE结导通压降，μ_n为霍尔元件200的电子迁移率，M为第二电阻R2与第一电阻R1的阻值之比，ΔV_be为第一三极管Q1与第二三极管Q2的BE结导通压降的差值，N_H为与第三电阻R_H等效的方块电阻的电阻数；

在公式4.1中，已知μ_n会随着温度的升高而快速降低(即μ_n的温度系数为负值)、V_be3的温度系数为负值、ΔV_be的温度系数为正值，因此通过对第一三极管Q1、第二三极管Q2和第三三极管Q3进行合理选型，利用V_be3的负温度系数(也即磁场迟滞的阈值电流2I_T的负温度系数)和ΔV_be的正温度系数(也即激励源输出电压V_S的正温度系数)即可抵消μ_n的负温度系数对开启阈值B_OP带来的影响，从而实现了对开启阈值B_OP的温度补偿，使得开启阈值B_OP可在开关型霍尔芯片工作的温度范围内保持稳定。

当所述S极磁场的磁感应强度B增加到B_OP时，比较器300的同相输入端电位等于其反相输入端电位，芯片输出端V_out的输出电平翻转为低电平V_low；此时，逻辑控制电路600会控制第二受控开关K2断开、第一受控开关K1闭合，使得比较器300的同相输入端V_R与反相输入端V_L的电压差满足V_R－V_L＝V_T+V_H；在撤去所述S极磁场后，该电压差为V_T，比较器300的同相输入端电位仍高于其反相输入端电位。也就是是说，在撤去所述S极磁场后存在的磁场迟滞的阈值电压的大小为V_T，其大小与撤去所述S极磁场后存在的磁场迟滞的阈值电压的大小相等，方向相反。

当再次向霍尔元件200施加垂直纸面向里的N极磁场时，根据霍尔效应和左手定则可判断出此时产生的霍尔电压的方向与撤去所述S极磁场后存在的磁场迟滞的阈值电压方向相反，当N极磁场的磁感应强度－B增加到B_RP时，芯片输出端V_out的输出电平重新翻转为高电平V_high，对应的关闭阈值B_RP满足

B_RP＝-B_OP＝-N_S*ρ*V_be3/(μ_n*M*ΔV_be*N_H) (公式4.2)，

在公式4.2中，利用磁场迟滞的阈值电流2I_T的负温度系数和激励源输出电压V_S的正温度系数即可抵消μ_n的负温度系数对关闭阈值B_RP带来的影响，从而实现了对关闭阈值B_RP的温度补偿，使得关闭阈值B_RP可在开关型霍尔芯片工作的温度范围内保持稳定；

至此，最终得到了如图3所示的理想的开关型霍尔芯片的传输特性曲线。

由上述描述可知，本实施例一利用激励源产生电路为霍尔元件提供具有正温度系数的激励源，同时利用磁场阈值控制电路从霍尔输出端抽取具有负温度系数的磁场阈值的迟滞电流，在第一受控开关和第二受控开关的交错闭合下，得到稳定性同时受电子迁移率的负温度系数、所述迟滞电流的负温度系数以及所述激励源的正温度系数影响的开启阈值和关闭阈值，由此，便可利用所述激励源的正温度系数和所述迟滞电流的负温度系数来共同制约所述电子迁移率的负温度系数对所述开启阈值和所述关闭阈值造成的影响，从而实现了对所述开启阈值和所述关闭阈值的温度补偿，保证了所述开启阈值和所述关闭阈值的稳定性；

此外，由于所述迟滞电流的温度系数为负值，因此所述激励源产生电路生成的激励源的温度系数不需要很大，即便在高温环境下所述激励源的电压值也不至于过高，从而提高了所述开关型霍尔芯片对低电源电压以及高温工作环境的适应能力。

此外基于实施例一，本发明实施例二公开了又一种开关型霍尔芯片，包括激励源产生电路、霍尔元件、比较器、输出驱动电路、磁场阈值控制电路、逻辑控制电路、第一受控开关和第二受控开关，其中：

参见图7，所述磁场阈值控制电路包括第一N沟道MOS管MN1、第二运算放大器A2、第三电阻R3、第三三极管Q3、第一镜像电流源电路45、第二镜像电流源电路23，以及用于产生温度系数可调的补偿电压的阈值电流补偿电路；

具体的，所述阈值电流补偿电路包括：连接于电源输入端VDD和第二运算放大器A2的同相输入端之间的电流源I_C以及连接第二运算放大器A2的同相输入端与第三三极管Q3的发射极的第四电阻R4。

此时，得到的流经第三电阻R3的电流值I_T＝(V_be3+V_C)/ρ/N₃，那么基于实施例一的推导原理，最终得到的开启阈值和关闭阈值分别为：

B_OP＝N_S*ρ*(V_be3+V_C)/(μ_n*M*ΔV_be*N_H)，

B_RP＝-B_OP＝-N_S*ρ*(V_be3+V_C)/(μ_n*M*ΔV_be*N_H)。

在本实施例二，开启阈值B_OP和关闭阈值B_RP的稳定性同时受到磁场迟滞的阈值电流2I_T的温度系数(包括V_be3的负温度系数和V_C的温度系数)、电子迁移率μ_n的负温度系数以及激励源V_S的正温度系数(即ΔV_be的正温度系数)的影响；相较于实施例一来说，增加了V_C的温度系数对开启阈值B_OP和关闭阈值B_RP的影响；因此，通过适当的选择补偿电压V_C的产生方法和补偿电压V_C的温度系数，即可对开启阈值B_OP和关闭阈值B_RP进行更加精确的温度补偿；此外，当设置补偿电压V_C的温度系数为负值时，还可以进一步提高所述开关型霍尔芯片对低电源电压以及高温工作环境的适应能力。

综上所述，本发明本实施例利用激励源产生电路为霍尔元件提供具有正温度系数的激励源，同时利用磁场阈值控制电路从霍尔输出端抽取具有负温度系数的磁场阈值的迟滞电流，在第一受控开关和第二受控开关的交错闭合下，得到稳定性同时受电子迁移率的负温度系数、所述迟滞电流的负温度系数以及所述激励源的正温度系数影响的开启阈值和关闭阈值，由此，便可利用所述激励源的正温度系数和所述迟滞电流的负温度系数来共同制约所述电子迁移率的负温度系数对所述开启阈值和所述关闭阈值造成的影响，从而实现了对所述开启阈值和所述关闭阈值的温度补偿，保证了所述开启阈值和所述关闭阈值的稳定性。此外，由于所述迟滞电流的温度系数为负值，因此所述激励源产生电路生成的激励源的温度系数不需要很大，即便在高温工作环境下所述激励源的电压值也不至于过高，从而提高了所述开关型霍尔芯片对低电源电压以及高温工作环境的适应能力。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种开关型霍尔芯片，其特征在于，包括激励源产生电路、霍尔元件、比较器、输出驱动电路、磁场阈值控制电路、逻辑控制电路、第一受控开关和第二受控开关，其中：

所述激励源产生电路具有激励源输出端，用于输出具有正温度系数的激励源；

所述霍尔元件的第一激励电流端接所述激励源输出端、第二激励电流端接地、第一霍尔输出端接所述比较器的反相输入端、第二霍尔输出端接所述比较器的同相输入端；

所述比较器的输出端接所述输出驱动电路；

所述磁场阈值控制电路具有电流抽取端，用于抽取具有负温度系数的磁场迟滞的阈值电流；

所述第一受控开关连接于所述电流抽取端和所述第一霍尔输出端之间；

所述第二受控开关连接于所述电流抽取端和所述第二霍尔输出端之间；

所述逻辑控制电路分别接所述输出驱动电路、所述第一受控开关和所述第二受控开关，用于在检测到所述输出驱动电路输出高电平时，控制所述第一受控开关断开、所述第二受控开关闭合；在检测到所述输出驱动电路输出低电平时，控制所述第一受控开关闭合、所述第二受控开关断开。

2.根据权利要求1所述的开关型霍尔芯片，其特征在于，所述激励源产生电路包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻、第一三极管、第二三极管，以及型号相同的第一P沟道MOS管、第二P沟道MOS管和第三P沟道MOS管，其中：

所述第一P沟道MOS管的漏极接所述第一运算放大器的反相输入端，所述第二P沟道MOS管的漏极接所述第一运算放大器的同相输入端，所述第三P沟道MOS管的漏极接所述激励源输出端；

所述第一P沟道MOS管、所述第二P沟道MOS管和所述第三P沟道MOS管的源极均接电源输入端，栅极均接所述第一运算放大器的输出端；

所述第一三极管的集电极和基极接地，发射极接所述第一运算放大器的反相输入端；

所述第二三极管的集电极和基极接地，发射极经所述第一电阻接所述第一运算放大器的同相输入端；

所述第二电阻一端接地、另一端接所述激励源输出端。

3.根据权利要求1所述的开关型霍尔芯片，其特征在于，所述磁场阈值控制电路包括第一N沟道MOS管、第二运算放大器、第三电阻、第三三极管、由第四P沟道MOS管和第五P沟道MOS管构成的比例镜像为1:1的第一镜像电流源电路，以及由第二N沟道MOS管和第三N沟道MOS管构成的比例镜像为1:2的第二镜像电流源电路；其中：

所述第二运算放大器的同相输入端接电源输入端、反相输入端经所述第三电阻接地、输出端接所述第一N沟道MOS管的栅极；

所述第一N沟道MOS管的漏极接所述第四P沟道MOS管的漏极、源极接所述第二运算放大器的反相输入端；

所述第四P沟道MOS管和第五P沟道MOS管的源极均接所述电源输入端；

所述第二N沟道MOS管的漏极和栅极、所述第三N沟道MOS管的栅极同时接所述第五P沟道MOS管的漏极，所述第三N沟道MOS管的漏极接所述电流抽取端；

所述第二N沟道MOS管和所述第三N沟道MOS管的源极均接地；

所述第三三极管的基极和集电极接地、发射极接所述第二运算放大器的同相输入端。

4.根据权利要求3所述的开关型霍尔芯片，其特征在于，所述磁场阈值控制电路还包括：阈值电流补偿电路，用于产生温度系数可调的补偿电压。

5.根据权利要求4所述的开关型霍尔芯片，其特征在于，所述阈值电流补偿电路包括：

连接所述电源输入端和所述第二运算放大器的同相输入端的电流源；

连接所述第二运算放大器的同相输入端与所述第三三极管的发射极的电阻。