[发明专利]用于借助于开关霍尔效应传感器来测量磁场的方法

说明书

本发明涉及一种用于借助于包括两个正交分支（120、122）的霍尔十字（12）来测量磁场的方法，其中，针对霍尔十字的给定状态，使得极化电流在霍尔十字的分支中的一个中流动，称为极化分支，并且在另一分支中测量电压，称为测量分支，所述测量电压包括表示磁场的有用信号，所述方法包括借助于在于将霍尔十字置于Nb个连续状态的开关序列进行的有用信号调制以及所述有用信号的解调。此外以测量偏压和干扰脉冲在解调之后为零均值的方式来选择开关序列。本发明还涉及开关霍尔效应传感器（10）。

技术领域

本发明涉及测量传感器领域，并且更特别地涉及借助于开关霍尔效应传感器来测量磁场的方法。

背景技术

以已知方式，开关霍尔效应传感器包括对磁场敏感的霍尔十字，其输送与所述霍尔十字位于其中的磁场的强度成比例的电压。例如，当磁场由电流的流动感生时，借助于霍尔十字测量的磁场则允许估计此电流的强度。

霍尔十字以已知方式包括均包括两个端子的两个或多或少正交的分支。在给定时间，使用两个分支中的一个（称为“极化分支”）通过促使预定强度的极化电流在极化分支中流动而使所述霍尔十字极化。然后另一分支（称为“测量分支”）的端子上的电压被测量且表示磁场。

开关霍尔效应传感器进一步包括极化电路，特别地包括适合于将霍尔十字的分支中的任何一个连接到极化电流源的开关网络。因此，可替换地将霍尔十字的每个分支实现为极化分支。此外，极化电路的开关网络适合于使极化分支的端子连接反向，以便使极化电流的流动方向反向。

开关霍尔效应传感器进一步包括测量电路，特别地包括适合于测量霍尔十字的分支中的任何一个的端子上的电压的开关网络。因此，可替换地将霍尔十字的每个分支实现为测量分支。此外，测量电路的开关网络适合于使测量分支的端子连接反向，以便使测量分支的端子上的电压的测量方向反向。

总而言之，测量电路的极化电路使得霍尔十字能够被置于八个不同的状态，其取决于被实现为极化分支的所述霍尔十字的分支（另一分支被实现为测量分支）、极化分支中的极化电流的流动方向和测量分支的端子上的电压的测量方向。

已知的是在测量分支的端子上测量的电压分解成有用信号，表示要测量的磁场，霍尔十字所固有的测量偏压将被添加到该磁场。用于消除测量偏压的一个解决方案在于施加由霍尔十字的多个连续状态组成的开关序列，其是以这样的方式选择的，即随着所述开关序列的两个连续状态之间的每次转变：

• 交换霍尔十字的极化分支和测量分支，即先前被实现为极化分支的分支变成测量分支且反之亦然，

• 使相电压的测量方向对于极化方向的相互导向（mutual orientation）反向。

因此，并且以已知方式，用具有等于开关序列的开关频率的频率的零均值、方波信号来调制有用信号，而测量偏压不再被调制。因此，有用信号和测量偏压是频率分离的，分别地在开关频率和零频率周围进行调整。通过将由所述方波信号测量的电压解调，然后在零频率周围调整有用信号，但用方波信号来调制测量偏压并在开关频率周围进行调整。因此，合适的低通滤波器在保持有用信号的同时消除测量偏压。

然而，霍尔十字的极化和测量分支的每次交换也在交换之后立即向有用信号添加干扰脉冲。此干扰脉冲由到杂散电容的测量电路的放电生成，该杂散电容在交换之前被极化电流充电。这些干扰脉冲未被解调和低通滤波所补偿，并且是与磁场的估计相干扰的残余偏压的原因。

为了解决此问题，因此所知的是使用采样保持电路，其刚好在极化和测量分支的每次交换之前保持测量电压，并且达到干扰脉冲的整个预定持续时间。因此消除了由在采样保持电路上游的杂散电容感生的干扰脉冲。然而，这种解决方案具有缺点，达到以下程度：

• 必须向开关霍尔效应传感器添加部件，这增加其成本和复杂性，

• 开关霍尔效应传感器的带宽由于保持期间的测量分支的端子上的电压观察的不存在而受到限制，