一種具有快速瞬態(tài)響應的霍爾效應電流傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于集成電路領域，更具體地，涉及一種具有快速瞬態(tài)響應的霍爾效應電流傳感器。
【背景技術】
[0002]霍爾效應電流傳感器在非接觸式電流檢測領域有廣泛應用?；魻栃娏鱾鞲衅饕话阌苫魻栃舾衅骷托盘栕x出電路組成。在非接觸式電流檢測應用中，通過檢測電流產(chǎn)生的磁場強度可以推算出待測電流，其基于的原理是:霍爾效應敏感器件產(chǎn)生一個和所測磁場相關的一個微小電壓，信號讀出電路把這個微小電壓放大輸出。
[0003]如圖1所示，是現(xiàn)有技術中的一種霍爾效應電流傳感器的系統(tǒng)結構組成示意圖，其主要包括一個霍爾效應敏感器件、一個基于儀表放大器的高精度信號通路和一個反饋回路。在上述架構組成中，為了保證傳感器精度，通常采用斬波穩(wěn)定技術動態(tài)控制霍爾效應敏感器件和儀表放大器，把霍爾效應敏感器件和儀表放大器的失調電壓和低頻噪聲調制到高頻，再通過低通濾波器來濾除調制后的失調電壓和低頻噪聲。然而，在一些特定的應用場合，例如實時過流保護，要求霍爾效應電流傳感器具有快速瞬態(tài)響應，能夠快速及時地檢測到電流的變化由此實現(xiàn)快速的過流保護，然而霍爾效應傳感器中的低通濾波器的低帶寬限制了霍爾效應電流傳感器的瞬態(tài)響應速度。

【發(fā)明內容】

[0004]針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種具有快速瞬態(tài)響應的霍爾效應電流傳感器，其目的在于解決特定應用情況下的實時保護的技術問題。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種具有快速瞬態(tài)響應的霍爾電流傳感器，該傳感器包括霍爾效應敏感器件以及所述霍爾效應敏感器件的信號讀出電路，所述信號讀出電路包括高精度信號通路及其負反饋回路，所述高精度信號通路包括順序電連接的第一低噪聲放大器、第一斬波器以及低通濾波器，所述負反饋回路包括分壓電阻，以及電連接所述分壓電阻分壓端與所述高精度信號通路輸入端的第二斬波器，其特征在于，所述高精度信號通路兩端并聯(lián)有快速信號通路，所述快速信號通路包括順序電連接的高通濾波器、第三斬波器及第一放大器，所述高精度信號通路與所述快速信號通路之后還電連接有第二放大器，所述第二放大器與所述分壓電阻輸入端相連，所述高精度信號通路的增益遠大于所述快速信號通路的增益，使得所述快速信號通路自身的失調電壓折算到所述霍爾效應敏感器件輸出端的等效失調電壓近似為零，同時通過所述信號讀出電路的低頻信號無法通過所述快速信號通路，而被調制到斬波頻率的所述霍爾效應敏感器件產(chǎn)生的霍爾信號可以通過所述快速信號通路。
[0006]總體而言，通過本發(fā)明所構思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，由于增加了快速響應信號通路，能夠取得下列有益效果:
[0007](I)采用快速響應信號通路來制造一個快速通路從而使得待測瞬態(tài)信號不必通過低通濾波器也能快速地輸出；
[0008](2)并且對高精度信號通路與快速響應信號通路的增益進行了巧妙地設計，使得該并聯(lián)通路的存在并沒有影響穩(wěn)態(tài)信號的讀出精度；
[0009](3)能夠顯著地增強快速瞬態(tài)響應，進一步提高實時保護的響應速度。
【附圖說明】
[0010]圖1是現(xiàn)有技術中已有的一種霍爾效應電流傳感器的系統(tǒng)架構圖；
[0011]圖2是按照本發(fā)明實現(xiàn)的具有快速響應通路的霍爾效應電流傳感器的系統(tǒng)架構圖；
[0012]圖3是按照本發(fā)明實現(xiàn)的霍爾效應電流傳感器的響應信號波形圖。
【具體實施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0014]圖2所示為本發(fā)明所提出的具有快速瞬態(tài)響應的霍爾效應電流傳感器的系統(tǒng)架構圖。本發(fā)明電路主要包括霍爾效應敏感器件、高精度信號通路、快速信號通路及負反饋回路。
[0015]高精度信號通路包括順序相連的第一低噪聲放大器6:、第一斬波器CH1和低通濾波器 LPF 0
[0016]快速信號通路包括順序相連的高通濾波器HPF、第三斬波器CH2和高速放大器G3。
[0017]其中，快速信號通路和高精度信號通路為并聯(lián)的關系，并且兩個并聯(lián)的通路后接第二低噪聲放大器G2。
[0018]負反饋回路包括分壓電阻R^R2和第二斬波器CHfb，分壓電阻仏的輸入與第二低噪聲放大器62的輸出連接。
[0019]其中，上述讀出電路的信號處理如下:假設霍爾效應電流傳感器中的霍爾效應敏感器件由待測磁場激勵B產(chǎn)生的輸出電壓為Vh，霍爾效應敏感器件自身的失調電壓為Vosh，高精度信號通路的增益為A1，高精度信號通路自身的失調電壓為Vos1，快速信號通路的增益為如，快速信號通路自身的失調電壓為Vos2，斬波頻率為fCH。
[0020]在適當?shù)膭討B(tài)驅動下，Vh為一個被調制到的高頻信號，Vqsh為一個直流信號。霍爾效應敏感器件自身的失調電壓Vosh和高精度信號通路自身的失調電壓Vos1被第一斬波器CH1調制到高頻，進而被低通濾波器LPF濾除?？焖傩盘柾纷陨淼氖д{電壓Vos2折算到霍爾效應敏感器件輸出端的等效電壓為VciS2^ =Vc)S2*A2/Ai。通過適當?shù)脑O計使得Al遠大于A2，VoS2^近似為零:例如在一個實施例中，使得Vos2 = 1mV,Al= 160dB，A2 = 80dB，則有VQS2，= luV。由于高通濾波器HPF的存在，霍爾效應敏感器件自身的失調電壓Vqsh無法通過快速信號通路，而由于瞬間磁場變化而變化的Vh可以通過快速信號通路。圖3為按照本發(fā)明實現(xiàn)的霍爾效應電流傳感器的效果圖示，虛線所示為只有高精度信號通路時的輸出波形，實線所示為帶有快速信號通路時的輸出波形。并且由上述效果可知，快速信號通路使得傳感器的瞬態(tài)輸出更快地接近穩(wěn)態(tài)輸出，能夠顯著地提高瞬態(tài)響應速度。
[0021]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種具有快速瞬態(tài)響應的霍爾電流傳感器，該傳感器包括霍爾效應敏感器件以及所述霍爾效應敏感器件的信號讀出電路，所述信號讀出電路包括高精度信號通路及其負反饋回路，所述高精度信號通路包括順序電連接的第一低噪聲放大器、第一斬波器以及低通濾波器，所述負反饋回路包括分壓電阻，以及電連接所述分壓電阻分壓端與所述高精度信號通路輸入端的第二斬波器，其特征在于，所述高精度信號通路兩端并聯(lián)有快速信號通路，所述快速信號通路包括順序電連接的高通濾波器、第三斬波器及第一放大器，所述高精度信號通路與所述快速信號通路之后還電連接有第二放大器，所述第二放大器與所述分壓電阻輸入端相連，所述高精度信號通路的增益遠大于所述快速信號通路的增益，使得所述快速信號通路自身的失調電壓折算到所述霍爾效應敏感器件輸出端的等效失調電壓近似為零，同時通過所述信號讀出電路的低頻信號無法通過所述快速信號通路，而被調制到斬波頻率的所述霍爾效應敏感器件產(chǎn)生的霍爾信號可以通過所述快速信號通路。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有快速瞬態(tài)響應的霍爾電流傳感器，該傳感器包括霍爾效應敏感器件以及霍爾效應敏感器件的信號讀出電路，信號讀出電路包括高精度信號通路及其負反饋回路，高精度信號通路包括順序電連接的第一低噪聲放大器、第一斬波器以及低通濾波器，高精度信號通路兩端并聯(lián)有快速信號通路，包括順序電連接的高通濾波器、第三斬波器及第一放大器，高精度信號通路的增益遠大于快速信號通路的增益，使得所述快速信號通路自身的失調電壓折算到所述霍爾效應敏感器件輸出端的等效失調電壓近似為零。本發(fā)明實現(xiàn)的霍爾效應電流傳感器，使得傳感器的瞬態(tài)輸出更快地接近穩(wěn)態(tài)輸出，能夠顯著地提高傳感器的瞬態(tài)響應速度。
【IPC分類】G01R19/00
【公開號】CN105548662
【申請?zhí)枴緾N201610096975
【發(fā)明人】劉德珩, 葛光
【申請人】武漢市聚芯微電子有限責任公司
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2016年2月23日