CN110208598B - 一种双霍尔元件结构的霍尔电流传感器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种双霍尔元件结构的霍尔电流传感器电路，包括该电路包含恒流补偿电路(1)、调零电路(2)、霍尔元件模块(3)、差分放大电路(4)、输出保护电路(5)、稳压电路(6)、供电电路(7)和供电电路(8)；所述霍尔元件模块(3)由两个相同的霍尔元件串联组成，所述霍尔元件的驱动电流相同，补偿不等位电势；所述恒流补偿电路(1)为所述霍尔元件提供恒定的驱动电流，并对霍尔元件进行恒流补偿。本发明采用双霍尔元件差分输出的方式，有效地减小了霍尔元件不等位电势温度漂移对霍尔传感器输出电压的影响，解决了传统霍尔电流传感器零点漂移大的缺点，电路精简、输出零点漂移小、精度高、线性度高。

Description

一种双霍尔元件结构的霍尔电流传感器电路
技术领域
本发明涉及开环霍尔电流传感设计领域，特别涉及采用双霍尔元件进行不等位电势温度漂移补偿的电路设计。
背景技术
霍尔电流传感器零点输出电压受温度改变变化明显，霍尔元件不等位电势是其主要的影响之一。不等位电势是霍尔元件自身固有误差，主要来源于生产过程中的工艺误差和内部载流子一系列的温度效应。不等位电势补偿是霍尔电流传感器常用的减小输出零点漂移方式，主要包括数字电路补偿和模拟电路补偿。在模拟电路补偿方面，查阅相关文献发现，Xu C,Liu J G,Zhang Q,et al.Investigation of the thermal drift of open-loopHall Effect current sensor and its improvement[C]//2015 IEEE InternationalWorkshop on Applied Measurements for Power Systems.IEEE,2015.提出了采用双霍尔集成电路的方式来减小零点漂移，但其针对的是霍尔集成电路，而非霍尔元件，与本发明提出的电路差异较大。
发明内容
本发明提出了一种开环霍尔电流传感器电路，具体提出了采用双霍尔元件进行不等位电势温度漂移补偿的电路，用于减小霍尔电流传感器的零点漂移电压，提高精度和线性度。
一种双霍尔元件结构的霍尔电流传感器电路，该电路包含恒流补偿电路(1)、调零电路(2)、霍尔元件模块(3)、差分放大电路(4)、输出保护电路(5)、稳压电路(6)、第一供电电路(7)和第二供电电路(8)；
所述霍尔元件模块(3)由两个相同的霍尔元件串联组成，所述霍尔元件的驱动电流相同，补偿不等位电势；
所述恒流补偿电路(1)为所述霍尔元件提供恒定的驱动电流，并对霍尔元件进行恒流补偿；
所述调零电路(2)为所述霍尔元件提供电压基准；
所述稳压电路(6)包括三极管，负供电电源电压漂移时调零电路电压不变；
所述差分放大电路(4)为调整输出阻抗和避免输出冲击损坏下位机；
所述第一供电电路(7)和所述第二供电电路(8)为所述差分放大电路(4)提供电压。
优选的，所述霍尔元件分为主霍尔元件和辅助补偿元件，所述主霍尔元件嵌在磁环的气息内，所述辅助补偿元件不嵌入磁环内。
优选的，所述霍尔元件模块(3)采用差分的输出方式实现补偿不等位电势。
优选的，所述霍尔元件模块(3)两端电阻分压的方式得到调零参考电压Vref。
优选的，两所述霍尔元件的输出端
Figure GDA0003174835710000021
和
Figure GDA0003174835710000022
分别接入运算放大器(4-5)，与电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13共同构成所述差分放大电路，其输出电压为：
Figure GDA0003174835710000023
优选的，所述稳压电路(6)的所述三极管(6-1)是PNP型三极管。
相较于传统单霍尔元件结构的开环霍尔电流传感器电路，双霍尔元件结构能够减小开环霍尔电流传感器的零点漂移，提高传感器的精度和线性度，适用于高性能霍尔传感器。
附图说明
图1本发明的双霍尔元件开环霍尔电流传感器电路示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
根据图1所示，本发明提出一种双霍尔元件结构的开环霍尔电流传感器电路，采用±15V双电源供电的方式，具体包括恒流补偿电路1、调零电路2、霍尔元件模块3、差分放大电路4、输出保护电路5、稳压电路6、第一供电电路7和第二供电电路8。
恒流补偿电路1由三端稳压管1-1、电阻R1、二极管1-3和电阻R2组成。三端稳压管1-1选择输出参考电压为2.5V的高精度稳压管，流经电阻R1、电阻R2的电流和三端稳压管1-1的偏置电流IBIAS共同组成霍尔元件的驱动电流IC。
Figure GDA0003174835710000031
利用二极管1-3正向导通压降随温度变化而变化的特性，以改变驱动电流的方式补偿霍尔元件输出电压的温度漂移。利用三端稳压管1-1输入电压在一定范围内变化参考电压不变的特性，实现正供电电源电压漂移情况下霍尔元件驱动电流和调零电路电压不变。
调零电路2由电阻R3～R9和运算放大器2-8组成，通过电阻分压的方式得到调零参考电压Vref，运算放大器2-8输出电压被三极管6-1钳位，使运算放大器工作在线性放大区，利用运放输入端虚短的特性，将霍尔元件输出端一端的电压钳位。
Figure GDA0003174835710000041
霍尔元件模块3由相同的霍尔元件3-1和3-2组成，霍尔元件3-1为主霍尔元件，嵌在磁环的气息内，输出电压为：
Figure GDA0003174835710000042
KH为霍尔元件的霍尔系数；Vos为霍尔元件不等位电势；
霍尔元件3-2为辅助补偿元件，不嵌入磁环内，其输出电压为：
Figure GDA0003174835710000043
在驱动电流IC相同的情况下，两霍尔元件不等位电势相差较小，可近似认为在任意温度下两霍尔元件不等位电势相同，即：
Vos1＝Vos2 (5)
差分放大电路4由电阻R10～13和运算放大器4-5组成，霍尔元件3-1的输出端
Figure GDA0003174835710000044
接入运算放大器4-5反相端，霍尔元件3-2的输出端
Figure GDA0003174835710000045
接入运算放大器4-5同相端，电阻R10与R11阻值相同，电阻R12与R13阻值相同，运算放大器的输出关系为：
Figure GDA0003174835710000046
将公式(2)、(3)、(4)、(5)带入公式(6)得输出电压Vo为：
Figure GDA0003174835710000047
由公式(7)得，输出电压将不受霍尔元件不等位电势的影响。
输出保护电路由电阻R14、电阻R15、电容C1、和稳压二极管5-4组成，稳压二极管根据输出电压范围选择。
稳压电路6由三极管6-1和电阻R16组成，三极管6-1是PNP型三极管，工作在饱和区，当负供电电源电压偏移时，集电极电压发生改变，但发射极电压不变，从而维持调零电路电压参考不变。
第一供电电路7、第二供电电路8由电阻和电容组成，分别为运算放大器正负极提供电源。
综上所述，本发明提出的一种双霍尔元件结构的霍尔电流传感器电路，相较于传统单霍尔元件的霍尔电流传感器，能够有效地减小输出电压零点漂移，提高精度与线性度。
以上通过特定的实例说明本发明的具体实施方式，本技术领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施和应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同的应用场合和需求，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰和改变。

Claims (3)

1.一种双霍尔元件结构的霍尔电流传感器电路，其特征在于：该电路包含恒流补偿电路(1)、调零电路(2)、霍尔元件模块(3)、差分放大电路(4)、输出保护电路(5)、稳压电路(6)、第一供电电路(7)和第二供电电路(8)；
所述霍尔元件模块(3)由两个相同的霍尔元件串联组成，所述霍尔元件的驱动电流相同，补偿不等位电势；
所述恒流补偿电路(1)为所述霍尔元件提供恒定的驱动电流，并对霍尔元件进行恒流补偿；
所述调零电路(2)为所述霍尔元件提供电压基准；
所述稳压电路(6)包括三极管，负供电电源电压漂移时调零电路电压不变；
所述差分放大电路(4)为调整输出阻抗和避免输出冲击损坏下位机；
所述第一供电电路(7)和所述第二供电电路(8)为所述差分放大电路(4)提供电压；
所述霍尔元件分为主霍尔元件和辅助补偿元件，所述主霍尔元件嵌在磁环的气息内，所述辅助补偿元件不嵌入磁环内；
所述霍尔元件模块(3)采用差分的输出方式实现补偿不等位电势；
所述霍尔元件模块(3)两端电阻分压的方式得到调零参考电压Vref；
恒流补偿电路(1)由三端稳压管、电阻R1、二极管和电阻R2组成；三端稳压管选择输出参考电压为2.5V的高精度稳压管，流经电阻R1、电阻R2的电流和三端稳压管的偏置电流IBIAS共同组成霍尔元件的驱动电流IC；利用二极管正向导通压降随温度变化而变化的特性，以改变驱动电流的方式补偿霍尔元件输出电压的温度漂移；利用三端稳压管输入电压在一定范围内变化参考电压不变的特性，实现正供电电源电压漂移情况下霍尔元件驱动电流和调零电路电压不变。
2.根据权利要求1所述的双霍尔元件结构的霍尔电流传感器电路，其特征在于：两所述霍尔元件的输出端
Figure FDA0003174835700000021
和
Figure FDA0003174835700000022
分别接入运算放大器(4-5)，与电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13共同构成所述差分放大电路，其输出电压为：
Figure FDA0003174835700000023
其中，KH为霍尔元件的霍尔系数。
3.根据权利要求1所述的双霍尔元件结构的霍尔电流传感器电路，其特征在于：所述稳压电路(6)的所述三极管(6-1)是PNP型三极管。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110398628B (zh) * 2019-05-09 2021-10-15 上海空间电源研究所 一种霍尔电流传感器温度补偿电路设计方法
CN111426874A (zh) * 2020-05-25 2020-07-17 湖南科技大学 一种强抗干扰宽范围交流永磁同步电机电流采样电路
CN112730948B (zh) * 2020-12-14 2022-10-25 天津航空机电有限公司 一种可检测双向电流的双霍尔传感器调理电路
CN112838575B (zh) * 2021-01-07 2023-03-24 四川众航电子科技有限公司 一种温度补偿的霍尔传感器装置
CN113804940B (zh) * 2021-09-23 2024-03-01 华东光电集成器件研究所 一种高精度闭环霍尔电流传感器电路
CN114200188B (zh) * 2021-12-06 2024-03-29 天津航空机电有限公司 开关器件双向电流检测装置、方法及智能开关

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103364612A (zh) * 2013-07-05 2013-10-23 华中科技大学 一种双霍尔元件电流传感器
CN105158543A (zh) * 2015-09-23 2015-12-16 厦门红相电力设备股份有限公司 基于双霍尔元件对特高压直流避雷器泄露电流的采集单元
CN105182163A (zh) * 2015-09-23 2015-12-23 厦门红相电力设备股份有限公司 基于云技术的特高压直流避雷器泄漏电流的在线侦测系统
CN105182044A (zh) * 2015-09-23 2015-12-23 厦门红相电力设备股份有限公司 以霍尔传感器为构架对特高压直流避雷器状态检测的装置
CN109188054A (zh) * 2018-09-26 2019-01-11 江苏史利姆智能测控技术有限公司 一种用于特高压电流检测的装置
CN109193273A (zh) * 2018-09-27 2019-01-11 江苏史利姆智能测控技术有限公司 一种安全保护智能插座
CN109188537A (zh) * 2018-09-26 2019-01-11 江苏史利姆智能测控技术有限公司 一种预防挖断电缆的检测系统
CN109270323A (zh) * 2018-09-26 2019-01-25 江苏史利姆智能测控技术有限公司 一种用于高压电流检测的电路

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103364612A (zh) * 2013-07-05 2013-10-23 华中科技大学 一种双霍尔元件电流传感器
CN105158543A (zh) * 2015-09-23 2015-12-16 厦门红相电力设备股份有限公司 基于双霍尔元件对特高压直流避雷器泄露电流的采集单元
CN105182163A (zh) * 2015-09-23 2015-12-23 厦门红相电力设备股份有限公司 基于云技术的特高压直流避雷器泄漏电流的在线侦测系统
CN105182044A (zh) * 2015-09-23 2015-12-23 厦门红相电力设备股份有限公司 以霍尔传感器为构架对特高压直流避雷器状态检测的装置
CN109188054A (zh) * 2018-09-26 2019-01-11 江苏史利姆智能测控技术有限公司 一种用于特高压电流检测的装置
CN109188537A (zh) * 2018-09-26 2019-01-11 江苏史利姆智能测控技术有限公司 一种预防挖断电缆的检测系统
CN109270323A (zh) * 2018-09-26 2019-01-25 江苏史利姆智能测控技术有限公司 一种用于高压电流检测的电路
CN109193273A (zh) * 2018-09-27 2019-01-11 江苏史利姆智能测控技术有限公司 一种安全保护智能插座

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
双霍尔元件磁敏电流传感器的研究;于成民 等;《仪表技术与传感器》;19921231(第5期);第8-11页 *

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