一种霍尔传感器的低温漂放大电路及温度补偿方法与流程

本发明涉及霍尔传感器，具体涉及一种霍尔传感器的低温漂放大电路及温度补偿方法。

背景技术：

1、线性霍尔放大电路是线性霍尔传感器类芯片的关键组成部分，用于把垂直于芯片表面的磁场转换成电信号，并线性放大输出。其主要用途包括：电流传感器应用，如高压电机驱动电路、电池组电流检测、光伏逆变器等；位置传感器应用，如磁角度编码器、磁线性位置传感器等。大部分应用情况都要求覆盖很宽的温度范围，并要求保持稳定的灵敏度。因此，高精度线性霍尔放大器都会集成温度补偿电路来达到较低的温漂特性。

2、传统的电流旋转型线性霍尔放大器温度补偿结构采用恒定电流源i b激励霍尔器件h1来实现电路良好的温度系数，可以实现全温度范围约5％温漂，然而，进一步降低温漂还需要通过在不同温度点下调整可变增益放大器的增益控制码来抵消恒流偏置的温漂残余。温度传感器得到当前温度值tc，通过查表/插值器得出当前温度下的灵敏度校正码ktc，并与灵敏度控制码gc相乘输出可变增益放大器的实际增益控制码ga i n。

3、然而，通过对固定温度进行对应插值的方式仅能够应用于特定环境中，即在预订的温度环境中，并且，需要提前对应用环境的温度变化情况进行试验，才能够获得温度变化数据，再通过温度变化数据进行插值补偿，这种方式直接增加了开发周期和开发成本。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中，通过监控温度值进行插值的方式，导致研发成本增加研发周期长等技术问题，本发明提供一种霍尔传感器的低温漂放大电路及温度补偿方法。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种霍尔传感器的低温漂放大电路，包括：

4、霍尔元件h1，用于输出霍尔电压；

5、第一放大单元，连接所述霍尔元件h1，用于放大所述霍尔电压，得到第一放大电压；

6、斯密特触发器u2，连接所述第一放大单元，用于接收所述第一放大电压，并在当所述第一放大电压高于预设阈值电压时，输出触发电压；

7、第二放大单元，连接所述斯密特触发器u2，用于将共模电压进行进行放大，得到输出电压；其中，所述共模电压为所述触发电压与补偿电压之间的差值；

8、电压补偿单元，连接所述第二放大单元，用于向所述第二放大单元提供所述补偿电压；

9、微控制器u4，连接所述第二放大单元以及所述电压补偿单元，用于采集多个不同时刻的所述输出电压，得到多个反馈电压值；且，用于计算多个所述反馈电压值的标准差，并根据所述标准差向所述电压补偿单元发送脉冲宽度调制信号；

10、所述电压补偿单元，还用于接收所述脉冲宽度调制信号，并根据所述脉冲宽度调制信号，输出所述补偿电压。

11、本发明的有益效果是：由于第一放大单元以及第二放大单元均为线性放大功能单元，通过微控制器u4采集输出电压后所述标准差向所述电压补偿单元发送脉冲宽度调制信号，利用不同温度情况下，放大单元仍然是线性放大的，就能够通过标准差发现不同采集周期内的输出电压的变化情况，一旦标准差的变化过大或者与预设值之间的差值过大，即不同采集周期或计算周期得到的标准差之间的差异过大，则需要根据标准差的差量，利用补偿电压进行补偿，以保证补偿之后得等到的标准差在预设范围之内。从而能够让整个温度补偿电压在电路的运行中自行调整，无需通过实验事先设置差值数据，降低了研发成本以及研发周期。

12、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

13、进一步，所述电压补偿单元包括运算放大器u6、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电容c1以及电容c2；

14、所述电阻r8的一端连接所述微控制器u4，用于接入所述脉冲宽度调制信号；所述电阻r8的另一端分别与所述电容c1的一端以及所述电阻r9的一端电连接，所述电阻r9的另一端分别与所述电容c2的一端以及所述电阻r10的一端电连接，所述电容c1的另一端以及所述电容c2的另一端均接地；

15、所述电阻r10的另一端与所述运算放大器u6的同相输入端电连接，所述运算放大器u6的反相输入端分别与所述电阻r11的一端以及所述电阻r12的一端电连接，所述电阻r11的另一端接地，所述电阻r12的另一端与所述运算放大器u6的输出端电连接；所述运算放大器u6的输出端连接所述第二放大单元，用于输出所述补偿电压。

16、进一步，还包括双路选通单元，所述双路选通单元包括一个输出端、一个控制端以及两个输入端；所述双路选通单元的一个输入端接地，所述双路选通单元的另一个输入端与所述运算放大器u6的输出端电连接，所述双路选通单元的输出端与所述第二放大单元连接，所述双路选通单元的控制端与所述微控制器u4电连接；

17、所述微控制器u4还用于控制所述双路选通单元；

18、所述双路选通单元，在所述微控制器u4的控制下择一地将所述双路选通单元的一个输入端或另一个输入端与所述双路选通单元的输出端接通。

19、进一步，所述双路选通单元包括反相器u5、电阻r6、mos管q1、mos管q2以及电阻r7；

20、所述微控制器u4分别与所述反相器u5的输入端、所述mos管q1的栅极以及所述电阻r6的一端电连接，所述电阻r6的另一端接地，所述mos管q1的漏极连接所述双路选通单元的输出端，所述mos管q1的源极接地；

21、所述反相器u5的输出端分别与所述mos管q2的栅极以及所述电阻r7的一端电连接，所述电阻r7的另一端接地，所述mos管q2的漏极连接所述双路选通单元的输出端，所述mos管q2的源极与所述运算放大器u6的输出端电连接。

22、进一步，所述第一放大单元包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4以及运算放大器u1，所述电阻r1的一端与所述霍尔元件h1的输出端的正极电连接，所述电阻r1的另一端与所述运算放大器u1的同相输入端电连接，所述电阻r2的一端与所述霍尔元件h1的输出端的负极电连接，所述电阻r2的另一端分别与所述电阻r4的一端以及所述运算放大器u1的反相输入端电连接，所述电阻r4的另一端接地，所述电阻r3的一端与运算放大器u1的同相输入端电连接，所述电阻r3的另一端与所述运算放大器u1的输出端电连接，所述运算放大器u1的输出端与所述斯密特触发器u2的输入端电连接。

23、进一步，所述第二放大单元包括运算放大器u3、电阻r5以及电阻r13，所述运算放大器u3的同相输入端与所述斯密特触发器u2的输出端电连接，所述电阻r5的一端与所述双路选通单元的输出端电连接，所述电阻r5的另一端与所述运算放大器u3的反向输入端电连接，所述电阻r13的一端与所述运算放大器u3的反向输入端电连接，所述电阻r13的另一端与所述运算放大器u3的输出端电连接，所述运算放大器u3的输出端与所述微控制器u4电连接，所述运算放大器u3的输出端用于输出所述输出电压。

24、进一步，微控制器u4，具体用于根据所述标准差调整所述脉冲宽度调制信号的频率，并向所述电压补偿单元发送调整频率之后的所述脉冲宽度调制信号。

25、为了解决上述技术问题，本发明还提供一种霍尔传感器的温度补偿方法，其具体内容如下：

26、一种霍尔传感器的温度补偿方法，应用于如上述霍尔传感器的低温漂放大电路，包括如下步骤：

27、利用霍尔元件h1输出霍尔电压；

28、利用第一放大单元放大所述霍尔电压，得到第一放大电压；

29、利用斯密特触发器u2接收所述第一放大电压，并在当所述第一放大电压高于预设阈值电压时，输出触发电压；

30、利用第二放大单元将共模电压进行进行放大，得到输出电压；其中，所述共模电压为所述触发电压与补偿电压之间的差值；

31、利用电压补偿单元向所述第二放大单元提供所述补偿电压；

32、利用微控制器u4采集多个不同时刻的所述输出电压，得到多个反馈电压值；且计算多个所述反馈电压值的标准差，并根据所述标准差向所述电压补偿单元发送脉冲宽度调制信号；

33、利用所述电压补偿单元接收所述脉冲宽度调制信号，并根据所述脉冲宽度调制信号，输出所述补偿电压。

34、为了解决上述技术问题，本发明还提供一种霍尔传感器，其具体内容如下：

35、一种霍尔传感器，包括上述霍尔传感器的低温漂放大电路。