[发明专利]霍尔效应电路的温度补偿方法及其电路

说明书

【技术领域】

本发明涉及霍尔效应电路，特别是霍尔效应电路中的一种的温度补偿方法及其电路。

【背景技术】

在一块定向(X，Y，Z)的半导体薄片上，如果沿X轴方向通电，在和片子表面垂直的Y轴方向加上磁场B，则在薄片的Z轴横向两侧会出现一个电压，这种现象就是霍尔效应，是由科学家爱德文·霍尔在1879年发现的。以此为基础的霍尔传感器已发展成一个品种多样的磁传感器产品家族，被越来越多地应用于工业控制的各个领域。

常规的霍尔效应开关电路如图1所示，它由电池接反保护100、电压调节器(内部电路的电源)101、霍尔薄片(霍尔电压生成单元)102、放大器(霍尔电压放大单元)103、施密特触发器(开关信号产生单元)104和输出驱动105组成。常规设计中，电压调节器100设计成不随外加电源电压变化、不随温度变化的参考电压(偏置电压，下同)，例如2.5V。众所周知，霍尔系数K_H＝ρμ，由于半导体材料的电阻率ρ和迁移率μ都是温度的函数且温度系数较大，因此产生霍尔电压的半导体材料(例如硅)的电阻随着温度的升高呈现较大的增加，这样当一个固定电压(如图1中的电压调节器101)加在霍尔片(Hall Plate)上时，随着温度升高导致流过霍尔片的电流逐渐减小，所以霍尔敏感度(单位控制电流和单位磁感应强度时产生的霍尔电压的大小称为霍尔元件的灵敏度)就随着温度的升高以较快的速度降低。在许多应用中，霍尔灵敏度的较大大改变是不可以接受的。现有技中的霍尔传感器电路的工作范围一般只有-20～85℃，但在车用电路中要求霍尔传感器电路的工作范围达到-40～150℃甚至更宽的温度范围。为此有必要找到一种对霍尔电压和霍尔灵敏度进行补偿的方法以使得霍尔传感器可以工作在更宽的温度范围。

在美国专利US4521727提出了一种霍尔效应温度补偿方法，该方法需要温度系数很小的如C_rS_i薄膜电阻(又称零温度系数电阻)，然而这种可制造所谓零温度系数电阻的半导体工艺是很少有的，而且也增加了相应的制造成本。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中所存在的缺陷，提供一种霍尔效应电路的温度补偿方法及其电路。

本发明所提出的霍尔效应电路的温度补偿方法是将与霍尔迁移率的温度系数变化成正比关系相互跟随的正温度系数电压调节器作为霍尔效应电路的偏置电压。

根据上述霍尔效应电路的温度补偿方法所涉及的电路中，它包括电源保护器、内部电路电源、霍尔电压生成单元、霍尔电压放大单元、施密特触发器、输出驱动器，其特征在于：一正温度系数温度电压调节器连接在内部电路电源，用于给其他电路单元供电。

本发明的核心是采用和霍尔迁移率的温度系数成一定关系的正温度系数的电压调节器作为霍尔片的偏置电压，并将这具有参考电压特性的正温度系数电压调节器连接霍尔效应电路内部电路电源。这样，霍尔迁移率随着温度的变化关系就会和电压调节器的随温度变化的变化关系相互跟随，从而使得霍尔灵敏度在较宽的温度范围内随温度的变化很小，也就得霍尔传感器电路可以工作在高温的状态。本发明能够在使用较少的元器件同时，满足霍尔效应电路温度范围工作的性能要求。

【附图说明】

图1为现有技术中常规霍尔传感器的电路；

图2为本发明实施例示出的具有温度补偿的霍尔效应电路框图；

图3为图2中具有温度补偿作用的调压调节器的电路结构图。

【具体实施方式】

以下结合实施例以及附图对本发明作进一步的描述。

在霍尔效应电路中，霍尔片的敏感度可以表达成如下公式：