[发明专利]一种可编程开关型霍尔传感器

说明书

技术领域

本发明涉及霍尔传感器领域，具体地，涉及一种可编程开关型霍尔传感器。

背景技术

开关型霍尔传感器是根据霍尔效应制造的一种磁场传感器。它被广泛的应用于工业控制，消费电子，汽车电子等领域，用于进行非接触式的位置检测，转速检测等。

常规的开关型霍尔传感器通常包括稳压器，霍尔薄片，霍尔电压差分放大器，阈值电压产生电路，迟滞比较器，输出级。霍尔薄片感应磁场生成霍尔电压，通过差分放大器进行放大之后，与阈值电压产生电路提供的阈值电压进行比较，比较结果从迟滞比较器输出送入功率输出级。

当南极磁场强度足够大时，达到工作点(BOP)时，霍尔开关的输出级导通，输出低电平。当磁场强度往反方向变化，并达到释放点（BRP）时，霍尔开关的输出级关闭，输出高电平。磁场强度BOP与BRP的差值为迟滞宽度BHYS。

通常，人们把南极磁场靠近霍尔开关芯片标识面时，将霍尔开关标识面的磁场强度定义为正，反之北极磁场靠近霍尔开关标识面时，定义为负。当BOP为正，BRP为负时，该类霍尔开关被称为锁存型霍尔开关。当BOP为正，BRP也为正时，该类霍尔开关被称为单极型霍尔开关。

在不同的应用场合，需要不同灵敏度与不同类型的霍尔开关，对BOP，BRP的要求从20Gauss到300Gauss不等。不同灵敏度的霍尔开关都去生产一套模具，既增加了生产成本，还增加了运营管理成本。但是由于传统的霍尔开关其阈值电压产生电路的局限，使得通过修调电路来调整灵敏度的方法行不通。因为阈值电压产生电路中的正负温度系数电阻阻值比例是经过优化计算，以补偿霍尔开关的灵敏度温度稳定性的。如果修调调整阻值将极大影响霍尔开关的灵敏度温度稳定性。如图2所示的现有的阈值电压产生电路，通常，电阻R6和R9为正温度系数电阻，电阻R7和R8为负温度系数电阻。当随温度升高时，阈值电压ΔV1和ΔV2降低，以补偿霍尔薄片灵敏度的温度系数，通过把正负温度系数电阻设计成合适的阻值比例，可以实现比较稳定的灵敏度温度稳定性。该电路结构若通过对电阻R7和R8进行修调来调整灵敏度，由于改变了正负温度系数电阻的阻值比例，将会极大影响灵敏度的温度稳定性。若通过对差分运放的放大倍数来调整灵敏度，调整的步长不均匀，并且由于运放的摆幅，速度和功耗等指标的制衡，灵敏度的调整范围将受到限制。同样，该电路结构若通过对阈值电压选择电路进行修调来实现霍尔开关的类型变化，灵敏度的温度稳定性也将受到极大的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种生产成本低且便于生产运营、通过修调来控制传感器实现不同的灵敏度和类型，在改变传感器灵敏度和类型的同时，保持灵敏度的温度稳定性和一致性不发生变化的可编程开关型霍尔传感器。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是： 

一种可编程开关型霍尔传感器，包括：霍尔薄片,用于感应磁场信号将其转化为电压信号；阈值电压产生电路，用于产生与霍尔感应电压温度系数相同的两个阈值电压；与阈值电压产生电路串联的参考电流产生电路；

所述的参考电流产生电路，用于产生一个与霍尔薄片电流温度系数相同的偏置电流，其包括由运算放大器和晶体管M6构成的反馈环路、为运算放大器正输入端提供分压的分压电路、连接在晶体管M6源极与地之间的电阻R1、共源共栅电流镜电路、为共源共栅电流镜电路提供偏置电压的偏置电压产生电路，所述的电阻R1的几何形状和形状与霍尔薄片均相同；

所述的阈值电压产生电路包括共源共栅电流源电路、与共源共栅电流源电路串联用于产生两个阈值电压的电阻R4和电阻R5、对两个阈值电压进行选择的阈值电压选择电路、用于对阈值电压大小和阈值电压选择电路进行控制的修调电路；

所述的阈值电压选择电路上连接有用于产生控制时序的数字逻辑电路。

作为优选，还包括为参考电流产生电路和霍尔薄片提供稳定工作电压的稳压电路、对霍尔电压进行放大的差分放大电路、对放大后的霍尔信号进行失调消除的开关电容电路、对放大后的霍尔信号与阈值电压进行比较且输出判别结果的迟滞比较器。

作为优选，所述的电阻R4和电阻R5为同类型同尺寸的低温度系数电阻。

作为优选，所述的电阻R1的面积为霍尔薄片面积的四分之一。

作为优选，所述的分压电阻包括相串联的电阻R2和电阻R3，所述的电阻R2和电阻R3的阻值比为3:1。

综上，本发明的有益效果是：