CN110455319B - xMR传感器温度补偿电路和补偿方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种xMR传感器温度补偿电路，包括稳压芯片U1、电阻R1、R2，还包括至少一个肖特基二极管；肖特基二极管具有负温度系数；稳压芯片U1的输入端用于接直流输入电压VIN，稳压芯片U1的输出端接R1一端并输出直流输出电压Vs，Vs作为xMR传感器芯片的供电电压；电阻R1的另一端接稳压芯片U1的电压调节端；在稳压芯片U1的电压调节端与电阻R2一端之间至少接一个正向的肖特基二极管；电阻R2的另一端接地。本发明根据温度变化实时改变xMR传感器芯片的供电电压实现温度补偿；极大地提高了xMR传感器检测精度。

Description

xMR传感器温度补偿电路和补偿方法
技术领域
本发明涉及一种温度补偿电路，尤其是一种xMR传感器温度补偿电路。
背景技术
xMR(磁阻)传感器是一种把磁场、电流、应力应变、温度、光等外界因素引起的敏感元件磁性能变化转换成电信号，以这种方式来检测相应物理量的器件。xMR传感器广泛用于现代工业和电子产品中以感应磁场强度来测量电流、位置、方向等物理参数。按照技术进步的发展，xMR传感器主要分为三大类：各向异性磁阻(AMR)传感器、巨磁阻(GMR)传感器、隧道磁阻(TMR)传感器。在xMR传感器的诸多性质中，温度依赖性一直为人所热切关注。
为了提高检测精度，如何减小xMR传感器的灵敏度温漂是业内一直研究的重点。
现有技术中，如CN104567940 A传感器装置，是通过加热器精确地控制传感器元件的温度，使传感器芯片处于恒定的温度下，从而使传感器在不同的环境温度下具有相同的输出，但加热器需要消耗大量电能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种xMR传感器温度补偿电路和补偿方法，通过简单的电路即可有效减小xMR传感器灵敏度温漂。
本发明采用的技术方案是：
一种xMR传感器温度补偿电路，包括稳压芯片U1、电阻R1、R2，还包括至少一个肖特基二极管；肖特基二极管具有负温度系数；
稳压芯片U1的输入端用于接直流输入电压VIN，稳压芯片U1的输出端接R1一端并输出直流输出电压Vs，Vs作为xMR传感器芯片的供电电压；
电阻R1的另一端接稳压芯片U1的电压调节端；在稳压芯片U1的电压调节端与电阻R2一端之间至少接一个正向的肖特基二极管；电阻R2的另一端接地。
进一步地，肖特基二极管的数量为1～3个。
进一步地，肖特基二极管的数量为2个，稳压芯片U1的电压调节端接肖特基二极管D1的阳极，肖特基二极管D1的阴极接肖特基二极管D2的阳极，肖特基二极管D2的阴极接电阻R2的一端。
一种xMR传感器温度补偿方法，适用于所述的xMR传感器温度补偿电路，包括：
根据温度变化实时改变xMR传感器芯片的供电电压实现温度补偿；
整体xMR传感器的灵敏度如公式(1)：
S(T)＝VSS(T0)(1+a(T-T0)) (1)
其中，T为温度，T0为参考温度，S(T)为整体xMR传感器灵敏度，S(T0)为温度T0时的灵敏度，VS为xMR传感器芯片供电电压，a(a＜0)为xMR传感器灵敏度的温度变化系数；
xMR传感器芯片供电电压如公式(2)：
其中，VREF为参考电压，即稳压芯片U1电压调节端的电压；R1和R2分别是电阻R1、R2的阻值；RD是肖特基二极管的电阻之和。
本发明的优点在于：本发明利用肖特基二极管改变xMR传感器芯片的供电电压，由于肖特基二极管具有更为优越的电阻温度关系线性度，极大地提高了xMR传感器检测精度，为超高精度的检测需求铺平了道路。
附图说明
图1为本发明的电路连接示意图。
图2为本发明的温度补偿效果图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明提出的一种xMR传感器温度补偿电路，根据温度变化实时改变xMR传感器芯片的供电电压实现温度补偿；
该温度补偿电路包括稳压芯片U1、电阻R1、R2，至少一个肖特基二极管；
稳压芯片U1的输入端用于接直流输入电压VIN，稳压芯片U1的输出端接R1一端并输出直流输出电压Vs，Vs作为xMR传感器芯片的供电电压；
电阻R1的另一端接稳压芯片U1的电压调节端；在稳压芯片U1的电压调节端与电阻R2一端之间至少接一个正向的肖特基二极管；电阻R2的另一端接地；
通过研究发现，稳压芯片U1的电压调节端与电阻R2一端之间设置两个肖特基二极管D1、D2时，温度补偿的效果最好，设置1个或3正向的肖特基二极管也可；稳压芯片U1的电压调节端接肖特基二极管D1的阳极，肖特基二极管D1的阴极接肖特基二极管D2的阳极，肖特基二极管D2的阴极接电阻R2的一端；
稳压芯片U1可采用TC1070、LM317等常见的稳压芯片；
整体xMR传感器的灵敏度如公式(1)：
S(T)＝VSS(T0)(1+a(T-T0)) (1)
其中，T为温度，T0为参考温度，S(T)为整体xMR传感器灵敏度，S(T0)为温度T0时的灵敏度，VS为xMR传感器芯片供电电压，a(a＜0)为xMR传感器灵敏度的温度变化系数；
xMR传感器芯片供电电压如公式(2)：
其中，VREF为参考电压，即稳压芯片U1电压调节端的电压；R1和R2分别是电阻R1、R2的阻值；RD是肖特基二极管的电阻之和，本例中为肖特基二极管D1、D2的电阻之和；
当环境温度升高时，T增大，由于肖特基二极管具有负温度系数，肖特基二极管D1、D2的电阻均减小，RD减小，Vs增大，补偿后的S(T)可基本保持不变，或者变化相较于补偿前大幅减小；
补偿效果如图2所示，图2中一系列四方形数据为补偿前xMR传感器灵敏度随温度变化数据点；图2中一系列圆形数据为补偿后xMR传感器灵敏度随温度变化数据点；可以看出，利用肖特基二极管改变xMR传感器芯片的供电电压进行温度补偿可以有效减小灵敏度温漂，灵敏度温度漂移比补偿前减小65.3％。
本发明首次提出利用肖特基二极管改变xMR传感器芯片的供电电压实现温度补偿，为超高精度的检测需求铺平了道路。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种xMR传感器温度补偿电路，包括稳压芯片U1、电阻R1、R2，其特征在于，还包括至少一个肖特基二极管；肖特基二极管具有负温度系数；
稳压芯片U1的输入端用于接直流输入电压VIN，稳压芯片U1的输出端接R1一端并输出直流输出电压Vs，Vs作为xMR传感器芯片的供电电压；
电阻R1的另一端接稳压芯片U1的电压调节端；在稳压芯片U1的电压调节端与电阻R2一端之间至少接一个正向的肖特基二极管；电阻R2的另一端接地；
所述xMR传感器温度补偿电路根据温度变化实时改变xMR传感器芯片的供电电压实现温度补偿；
整体xMR传感器的灵敏度如公式(1)：
S(T)＝VSS(T0)(1+a(T-T0)) (1)
其中，T为温度，T0为参考温度，S(T)为整体xMR传感器灵敏度，S(T0)为温度T0时的灵敏度，Vs为xMR传感器芯片供电电压，a(a<0)为xMR传感器灵敏度的温度变化系数；
xMR传感器芯片供电电压如公式(2)：
其中，VREF为参考电压，即稳压芯片U1电压调节端的电压；R1和R2分别是电阻R1、R2的阻值；RD是肖特基二极管的电阻之和。
2.如权利要求1所述的xMR传感器温度补偿电路，其特征在于，
肖特基二极管的数量为1～3个。
3.如权利要求1所述的xMR传感器温度补偿电路，其特征在于，
肖特基二极管的数量为2个，稳压芯片U1的电压调节端接肖特基二极管D1的阳极，肖特基二极管D1的阴极接肖特基二极管D2的阳极，肖特基二极管D2的阴极接电阻R2的一端。
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