一種平鋪結(jié)構(gòu)的線性差分霍爾電壓發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及霍爾傳感器領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種平鋪結(jié)構(gòu)的線性差分霍爾電壓發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]電流傳感器一般采用鐵磁體與線性霍爾元件設(shè)計(jì)，因溫度變化影響霍爾元件的電壓輸出，電流傳感器需要進(jìn)行復(fù)雜的溫度補(bǔ)償和線性校正。補(bǔ)償措施和線性校正的方法很多，歸納起來(lái)大致分為電路補(bǔ)償、軟件補(bǔ)償和多傳感器融合技術(shù)補(bǔ)償。這些技術(shù)方法雖一定程度改善了傳感器的穩(wěn)定性和測(cè)量精度，但實(shí)現(xiàn)方法復(fù)雜，造價(jià)高、精度低，沒(méi)有充分利用霍爾元件的自身特性實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)償校正。
[0003]電路補(bǔ)償技術(shù)一般用溫度敏感器件取樣環(huán)境溫度，通過(guò)信號(hào)處理電路進(jìn)行溫度補(bǔ)償和線性校正。對(duì)于不同類(lèi)型的半導(dǎo)體器件，溫度特性很難保證一致性，可能造成補(bǔ)償不足或過(guò)補(bǔ)償，雖然改善了傳感器的測(cè)量精度，但同時(shí)也引入了與被測(cè)電流無(wú)關(guān)的干擾信號(hào)。
[0004]軟件補(bǔ)償法是通過(guò)應(yīng)用軟件對(duì)傳感器進(jìn)行溫度補(bǔ)償和線性校正，省掉了電路補(bǔ)償，但軟件補(bǔ)償具有針對(duì)性，對(duì)電流傳感器的一致性要求較高，難以保證統(tǒng)一。傳感器本身不具補(bǔ)償功能，不具通用性。
[0005]多傳感器融合技術(shù)補(bǔ)償法更為復(fù)雜，通過(guò)電流傳感器與溫度傳感器聯(lián)合工作，獲取電流和溫度信息，由應(yīng)用軟件進(jìn)行數(shù)值融合，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)修正而得到補(bǔ)償;也具有軟件補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)。
[0006]綜上所述，這些補(bǔ)償方法復(fù)雜而難以保證測(cè)量精度，文獻(xiàn)“線性霍爾元件的互補(bǔ)組合及其差分式應(yīng)用，自動(dòng)化儀表2010.04”提出了線性霍爾元件的差分應(yīng)用技術(shù)，利用差分技術(shù)有效抑制了溫度漂移和共模干擾，專(zhuān)利CN200920028862.X利用這該技術(shù)設(shè)計(jì)了一種差分式霍爾組件，簡(jiǎn)化了電流傳感器的補(bǔ)償措施；發(fā)明人并用這種組件設(shè)計(jì)了專(zhuān)利CN200920239770.6差分式霍爾電流傳感器，顯著提高了傳感器的性能。分析發(fā)現(xiàn)，這種組件采用的是重疊結(jié)構(gòu)，組件的尺寸是兩個(gè)霍爾元件厚度，用于電流傳感器設(shè)計(jì)時(shí)，必然造成鐵磁體的氣隙加大，導(dǎo)致磁阻增大，降低電流傳感器的靈敏度。因此，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)一種平鋪結(jié)構(gòu)的線性差分霍爾電壓發(fā)生器，不僅能夠從信號(hào)源頭上抑制溫度漂移和共模干擾，還能減小鐵磁體的氣隙，有利于提高電流傳感器的線性度、靈敏度和測(cè)量精度，對(duì)于簡(jiǎn)化補(bǔ)償和校正措施，優(yōu)化設(shè)計(jì)、降低成本等，均具有重要的應(yīng)用價(jià)值。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、系統(tǒng)穩(wěn)定且測(cè)量精度高的平鋪結(jié)構(gòu)的線性差分霍爾電壓發(fā)生器。
[0008]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型的平鋪結(jié)構(gòu)的線性差分霍爾電壓發(fā)生器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是包括平鋪在基板上且緊臨的第一霍爾半導(dǎo)體片和第二霍爾半導(dǎo)體片，兩個(gè)半導(dǎo)體片的規(guī)格和電學(xué)性質(zhì)均相同，第一霍爾半導(dǎo)體片和第二霍爾半導(dǎo)體片反向串接在恒流源供電回路中，第一霍爾半導(dǎo)體片的電壓輸出端連接第一差分放大器，第二霍爾半導(dǎo)體片的電壓輸出端連接第二差分放大器，第一差分放大器的輸出端和第二差分放大器的輸出端連接至第三差分放大器。
[0009]電壓發(fā)生器殼體上設(shè)置有與正電源連接的正電源端子、與負(fù)電源連接的負(fù)電源端子、接地端子和電壓發(fā)生器輸出端子;所述恒流源供電回路由正電源經(jīng)恒流源后接地形成，三個(gè)差分放大器均由正電源和負(fù)電源驅(qū)動(dòng)，電壓發(fā)生器輸出端子由第三差分放大器的輸出端引出。
[0010]兩個(gè)半導(dǎo)體片均為矩形片，兩矩形片位于同一平面且尺寸和厚度相同，兩矩形片邊沿的間距< 1mm ο
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是:兩個(gè)霍爾半導(dǎo)體片反向串接，其工作電流相同，方向相反，其構(gòu)成的兩個(gè)霍爾電壓發(fā)生器的輸出極性相反，輸出電壓具有差模信號(hào)特征，經(jīng)放大后以電壓求差的方式輸出信號(hào)電壓，具有差分特征。由于電壓發(fā)生器的輸出具有差分輸出特征，電壓發(fā)生器自身能夠抑制共模信號(hào)和溫度漂移，具有自補(bǔ)償與線性校正的特點(diǎn)，改善了輸出線性度，保證了信號(hào)處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和測(cè)量精度。同時(shí)，兩個(gè)半導(dǎo)體片采用在同一平面平鋪的結(jié)構(gòu)，厚度與現(xiàn)有的單片式霍爾感應(yīng)單元相同，電壓發(fā)生器采用四個(gè)引腳的結(jié)構(gòu)，方便改裝，更適于在電流傳感器上使用。
【附圖說(shuō)明】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0013]圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)不意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型的殼體封裝結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參照附圖，該平鋪結(jié)構(gòu)的線性差分霍爾電壓發(fā)生器包括平鋪在基板上且緊臨的第一霍爾半導(dǎo)體片11和第二霍爾半導(dǎo)體片12，兩個(gè)半導(dǎo)體片的規(guī)格和電學(xué)性質(zhì)均相同。第一霍爾半導(dǎo)體片11和第二霍爾半導(dǎo)體片12反向串接在恒流源供電回路中，第一霍爾半導(dǎo)體片11的電壓輸出端連接第一差分放大器14，第二霍爾半導(dǎo)體片12的電壓輸出端連接第二差分放大器15，第一差分放大器14的輸出端和第二差分放大器15的輸出端連接至第三差分放大器16。電壓發(fā)生器殼體上設(shè)置有與正電源VCC連接的正電源端子、與負(fù)電源VSS連接的負(fù)電源端子、接地端子GND和電壓發(fā)生器輸出端子。恒流源供電回路由正電源VCC經(jīng)恒流源13后接地形成，三個(gè)差分放大器均由正電源和負(fù)電源驅(qū)動(dòng)，電壓發(fā)生器輸出端子由第三差分放大器的輸出端引出。
[0016]在本實(shí)用新型中，兩個(gè)半導(dǎo)體片均為矩形片，兩矩形片位于同一平面且尺寸和厚度相同，同時(shí)，盡量減小兩矩形片之間的中心間距，取邊沿間距< 1mm。兩個(gè)半導(dǎo)體片采用在同一平面平鋪的結(jié)構(gòu)，厚度與現(xiàn)有的單片式霍爾感應(yīng)單元相同，電壓發(fā)生器采用四個(gè)引腳的結(jié)構(gòu)，方便改裝，更適于在電流傳感器上使用。
[0017]兩個(gè)霍爾半導(dǎo)體片反向串接，其工作電流相同，方向相反，其構(gòu)成的兩個(gè)霍爾電壓發(fā)生器的輸出極性相反，輸出電壓具有差模信號(hào)特征，經(jīng)放大后以電壓求差的方式輸出信號(hào)電壓，具有差分特征。由于電壓發(fā)生器的輸出具有差分輸出特征，電壓發(fā)生器自身能夠抑制共模信號(hào)和溫度漂移，具有自補(bǔ)償與線性校正的特點(diǎn)，改善了輸出線性度，保證了信號(hào)處理系統(tǒng)的穩(wěn)定性和測(cè)量精度。
[0018]圖1的左半部分是本實(shí)用新型中霍爾電壓發(fā)生器原理圖。圖中兩個(gè)半導(dǎo)體片11、12的電學(xué)性質(zhì)相同，尺寸參數(shù)相同；13為恒流源，VCC為正電源;B為作用于11、12的磁感應(yīng)強(qiáng)度，θ表示方向；設(shè)流經(jīng)11、12的工作電流為I，顯然11、12的電流大小相等，方向相反;11、