CN107340424A - 一种霍尔电流传感器的温度补偿方法 - Google Patents

一种霍尔电流传感器的温度补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种霍尔电流传感器的温度补偿方法，将温度补偿作为控制量引入本方案的反馈回路，实现对霍尔电流传感器的温度补偿，所述霍尔电流传感器的温度补偿具体通过三个电路实现，其分别为实现反馈信号与输入信号的加法运算的加法器电路、将NTC热敏电阻作为运放电路中负反馈电阻得到与传感器温漂反相的控制信号的温度补偿电路、用于消除温度补偿电路中对信号的衰减的增益补偿电路。本发明在不引入温度变化的二次项ΔT2误差的情况下消除霍尔电流传感器使用过程中的温漂问题，从而避免了因为温度变化的二次项ΔT2带来的温漂误差，提高了霍尔电流传感器在较大温度范围内的测量精度以及霍尔电流传感器的温度稳定性。

Description

一种霍尔电流传感器的温度补偿方法
技术领域
本发明具体涉及一种霍尔电流传感器的温度补偿方法。
背景技术
霍尔电流传感器是基于霍尔效应进行电流检测的一种传感器，作为一种半导体器件，其灵敏度会随着温度的变化而产生漂移，影响霍尔电流传感器的电流检测精度及温度稳定性。一般地，通过温度补偿来消除霍尔传感器的温漂问题。现有的温度补偿方案主要有两大类：一类是硬件补偿法，分为输入端补偿法和输出端补偿法。其中输入端补偿法是通过传感器的供电输入端产生与霍尔电流传感器温漂反相的驱动信号来消除温漂。具体有以恒压源形式的供电输入端补偿、以恒流源形式的供电输入端补偿、利用三极管进行驱动电流补偿等方法；输出端补偿法则是采用温度传感器或温度敏感元件感知环境温度，产生与霍尔电流传感器同相或反相变化的输出信号，通过与霍尔电流传感器的输出进行运算来消除温漂；另一类是软件补偿，如利用二维回归分析法进行数值处理来实现补偿。硬件补偿法中对电源稳定性要求较高，且在计算参数时忽略了温度变化的二次项ΔT2，是不完全的温度补偿方法。软件补偿法需要借助处理器来完成，额外增加系统复杂度。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种基于负温度系数热敏电阻实现的霍尔电流传感器的闭环温度补偿方法，能够在不引入温度变化的二次项ΔT2误差的情况下消除霍尔电流传感器使用过程中的温漂问题。
技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种霍尔电流传感器的温度补偿方法，首先将霍尔电流传感器的输入信号记为VIN，控制信号记为VT，输出信号记为VO，将 VT和VO相乘后经过运算放大器放大K倍数后作为反馈信号，将反馈信号和VT进行叠加后得到VO，VO和VT的具体关系表示为：VO＝VIN+KVTVO，其中VIN＝[1+a(T-T0)]VIN0、 VT＝b(T-T0)。
上述公式中VIN是温度为T时霍尔电流传感器的输出电压，VIN0是温度为T0时霍尔电流传感器的输出电压，α是霍尔电流传感器的温度系数，VT是温度为T时温度转换器的输出电压，β是温度转换器的灵敏度，根据上述公式求得
VO为进行温度补偿后霍尔电流传感器的输出电压，将α设定为α＝-Kβ时，VO/VIN为常数，使得霍尔电流传感器的输出信号和环境温度没有关系。
所述霍尔电流传感器的温度补偿具体通过三个电路实现，其分别为实现反馈信号与输入信号的加法运算的加法器电路、将NTC热敏电阻作为运放电路中负反馈电阻得到与传感器温漂反相的控制信号的温度补偿电路、用于消除温度补偿电路中对信号的衰减的增益补偿电路。
所述温度补偿电路利用NTC热敏电阻的温感随着温度升高电阻阻值降低的负温度效应，得到与传感器温漂反相的控制信号。
进一步地，所述加法器电路由运算放大器OP1、电阻R1、电阻R2和电阻R9组成，将加法器电路的输入信号IO1和IO2叠加，则得到加法器电路的输出信号Out1
进一步地，所述温度补偿电路由运算放大器OP2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R11和热敏电阻RNTC组成，由此可得到：
其中IO3为温度补偿电路的输入信号，Out2为温度补偿电路的输出信号，RNTC 是温度为T时热敏电阻的电阻值，R0是参考环境温度T0时的电阻值，B为常数，T为工作环境温度，T0为参考环境温度值。
进一步地，所述增益补偿电路由运算放大器OP3、电阻R6、电阻R7和电阻R10 组成，实现增益补偿电路的输入信号IO4的比例放大，增益补偿电路的输出信号Out3 具体表示为：
进一步地，所述T0＝25℃。
有益效果：本发明与现有技术相比，在不引入温度变化的二次项ΔT2误差的情况下消除霍尔电流传感器使用过程中的温漂问题，从而避免了因为温度变化的二次项ΔT2带来的温漂误差，提高了霍尔电流传感器在较大温度范围内的测量精度以及霍尔电流传感器的温度稳定性。
附图说明
图1为本发明的原理框图；
图2为本发明的整体实现电路；
图3为加法器电路的示意图；
图4为温度补偿电路的示意图；
图5为增益补偿电路的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1：
如图1所示，本发明提供一种霍尔电流传感器的温度补偿方法，首先将霍尔电流传感器的输入信号记为VIN，控制信号记为VT，输出信号记为VO，将VT和VO相乘后经过运算放大器放大K倍数后作为反馈信号，将反馈信号和VT进行叠加后得到VO，VO和VT的具体关系表示为：VO＝VIN+KVTVO，其中VIN＝[1+a(T-T0)]VIN0、VT＝b(T-T0)。
上述公式中VIN是温度为T时霍尔电流传感器的输出电压，VIN0是温度为T0时霍尔电流传感器的输出电压，α是霍尔电流传感器的温度系数，VT是温度为T时温度转换器的输出电压，β是温度转换器的灵敏度，根据上述公式求得
VO为进行温度补偿后霍尔电流传感器的输出电压，将α设定为α＝-Kβ时，VO/VIN为常数，使得霍尔电流传感器的输出信号和环境温度没有关系，消除了霍尔电流传感器的温度漂移。
实施例2：
如图2所示，所述霍尔电流传感器的温度补偿具体通过三个电路实现，其分别为实现反馈信号与输入信号的加法运算的加法器电路、将NTC热敏电阻作为运放电路中负反馈电阻得到与传感器温漂反相的控制信号的温度补偿电路、用于消除温度补偿电路中对信号的衰减的增益补偿电路，所述温度补偿电路利用NTC热敏电阻的温感随着温度升高电阻阻值降低的负温度效应，得到与传感器温漂反相的输出控制信号。
所述实现电路由运算放大器OP1、OP2和OP3、电阻R1-R11、热敏电阻RNTC 搭建组成实现。
实施例3：
如图3所示，所述加法器电路由运算放大器OP1、电阻R1、电阻R2和电阻R9 组成，将加法器电路的输入信号IO1和IO2叠加，则得到加法器电路的输出信号Out1
实施例4：
如图4所示，所述温度补偿电路由运算放大器OP2、电阻R3、电阻R4、电阻 R5、电阻R11和热敏电阻RNTC组成，实现对于霍尔电流传感器的温度补偿，由此可得到：
其中IO3为温度补偿电路的输入信号，Out2为温度补偿电路的输出信号，RNTC 是温度为T时热敏电阻的电阻值，R0是参考环境温度T0时的电阻值，B为常数，T为工作环境温度，T0为参考环境温度值，T0选取为25℃。
实施例5：
如图5所示，所述增益补偿电路由运算放大器OP3、电阻R6、电阻R7和电阻 R10组成，实现增益补偿电路的输入信号IO4的比例放大，增益补偿电路的输出信号 Out3具体表示为：

Claims (5)

1.一种霍尔电流传感器的温度补偿方法，其特征在于：首先将霍尔电流传感器的输入信号记为VIN，控制信号记为VT，输出信号记为VO，将VT和VO相乘后经过运算放大器放大K倍数后作为反馈信号，将反馈信号和VT进行叠加后得到VO，VO和VT的具体关系表示为：VO＝VIN+KVTVO，其中VIN＝[1+a(T-T0)]VIN0、VT＝b(T-T0)
上述公式中VIN是温度为T时霍尔电流传感器的输出电压，VIN0是温度为T0时霍尔电流传感器的输出电压，α是霍尔电流传感器的温度系数，VT是温度为T时温度转换器的输出电压，β是温度转换器的灵敏度，根据上述公式求得
VO为进行温度补偿后霍尔电流传感器的输出电压，将α设定为α＝-Kβ时，VO/VIN为常数，使得霍尔电流传感器的输出信号和环境温度没有关系。
所述霍尔电流传感器的温度补偿具体通过三个电路实现，其分别为实现反馈信号与输入信号的加法运算的加法器电路、将NTC热敏电阻作为运放电路中负反馈电阻得到与传感器温漂反相的控制信号的温度补偿电路、用于消除温度补偿电路中对信号的衰减的增益补偿电路。
2.根据权利要求1所述的一种霍尔电流传感器的温度补偿方法，其特征在于：所述加法器电路由运算放大器OP1、电阻R1、电阻R2和电阻R9组成，将加法器电路的输入信号IO1和IO2叠加，则得到加法器电路的输出信号Out1
3.根据权利要求1所述的一种霍尔电流传感器的温度补偿方法，其特征在于：所述温度补偿电路由运算放大器OP2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R11和热敏电阻RNTC组成，由此可得到：
其中IO3为温度补偿电路的输入信号，Out2为温度补偿电路的输出信号，RNTC是温度为T时热敏电阻的电阻值，R0是参考环境温度T0时的电阻值，B为常数，T为工作环境温度，T0为参考环境温度值。
4.根据权利要求1所述的一种霍尔电流传感器的温度补偿方法，其特征在于：所述增益补偿电路由运算放大器OP3、电阻R6、电阻R7和电阻R10组成，实现增益补偿电路的输入信号IO4的比例放大，增益补偿电路的输出信号Out3具体表示为：
5.根据权利要求1或3所述的一种霍尔电流传感器的温度补偿方法，其特征在于：所述T0＝25℃。
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