本實用新型涉及霍爾電流傳感器電子線路領(lǐng)域，尤其涉及一種閉環(huán)型霍爾電流傳感器的電子線路。

背景技術(shù)：

電流傳感器是一種應(yīng)用十分廣泛的電子組件，它被廣泛應(yīng)用于各種變流技術(shù)、交流數(shù)控裝置等以電流作為控制對象的自控領(lǐng)域中。

霍爾電流傳感器通常有開環(huán)、閉環(huán)兩種工作模式，閉環(huán)型霍爾電流傳感器由用軟磁材料制成帶氣隙的環(huán)形磁芯、霍爾元件、次級線圈及適當(dāng)?shù)墓β史糯箅娐方M成，霍爾元件一般選用InSb材料制作，國外閉環(huán)型霍爾電流傳感器電子線路圖如圖1所示，其所用InSb霍爾元件的不平衡電壓特性如圖2所示，輸出電壓特性如圖3所示，國外閉環(huán)型霍爾電流傳感器電子線路存在如下問題：

1)如圖2所示，霍爾元件的不平衡電壓在恒壓工作條件下其溫度特性曲線非常平坦，而在恒流工作條件下，其溫度特性曲線在負(fù)溫區(qū)非常陡峭，當(dāng)圖1的供電電壓一定時，霍爾元件近似在恒流條件下工作，當(dāng)工作溫度低于0℃時，閉環(huán)型霍爾電流傳感器的零點溫漂將會很大，嚴(yán)重影響傳感器的電流測量精度，基于這種原因，傳感器只能在-10-80℃工作；

2)圖1中的運算放大器的輸出端驅(qū)動沒有偏置的射極跟隨器，因此，在測量交變電流時，其輸出波形中存在非常嚴(yán)重的交越失真，同時無偏置的射極跟隨器輸出結(jié)構(gòu)，使得傳感器的輸出電壓幅度下降，影響了電流傳感器對電流的線性測量范圍及抗飽和能力；

3)圖1中的霍爾元件為單列直插4引腳封裝，引腳的中心間距僅為1.0mm，自動焊接時，通過率低，需要人工補焊，無法實現(xiàn)全自動流水線生產(chǎn)。

4)當(dāng)要求閉環(huán)型霍爾電流傳感器電壓輸出時，需另增加一個放大器和高精度的取樣電阻才能將次級輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出，增加了成本。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種低成本、適用性更好的閉環(huán)型霍爾電流傳感器的電子線路。

實現(xiàn)本實用新型目的的技術(shù)方案是：一種閉環(huán)型霍爾電流傳感器的電子線路，包括一個大閉環(huán)負(fù)反饋，大閉環(huán)負(fù)反饋由霍爾元件、軌至軌輸出的雙運算放大器、帶有源偏置的推挽輸出功率三極管和帶有氣隙磁芯的線圈組成，霍爾元件安裝在磁芯的氣隙中，軌至軌輸出的雙運算放大器之一的輸入端與霍爾元件的輸出端相連接，與霍爾元件輸出端相連接的運算放大器輸出端驅(qū)動帶有源偏置的推挽輸出功率三極管，帶有源偏置的推挽輸出功率三極管驅(qū)動帶有氣隙磁芯的線圈；在大閉環(huán)負(fù)反饋中的帶有氣隙磁芯的線圈中次級輸出電流與初級電流一一對應(yīng)，帶有源偏置的推挽輸出功率三極管最大輸出電壓接近電源電壓；對霍爾元件采用恒壓工作模式。

作為本實用新型的優(yōu)化方案，當(dāng)要求閉環(huán)型霍爾電流傳感器電壓輸出時，用高精度的取樣電阻和所述的軌至軌輸出的雙運算放大器中另一個放大器組成帶一定放大倍數(shù)、防短路的放大器將帶有氣隙磁芯的線圈中次級輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。

作為本實用新型的優(yōu)化方案，與霍爾元件輸出端相連接的運算放大器反相輸入端與帶有源偏置的推挽輸出功率三極管輸出端之間設(shè)置有比例積分電路。

作為本實用新型的優(yōu)化方案，帶有源偏置的推挽輸出功率三極管設(shè)置有高壓釋放電路，所述高壓釋放電路為串聯(lián)二極管D2，串聯(lián)二極管D2分別連接帶有源偏置的推挽輸出功率三極管的發(fā)射極和正負(fù)電源，并與正負(fù)電源形成反向偏置。

作為本實用新型的優(yōu)化方案，霍爾元件采用貼片式封裝。

作為本實用新型的優(yōu)化方案，帶有源偏置的推挽輸出功率三極管的功率為0.5W-3W。

作為本實用新型的優(yōu)化方案，霍爾元件的恒壓偏置電壓采用0.6-1.25V的電壓基準(zhǔn)。

本實用新型具有積極的效果：1)本實用新型采用軌至軌輸出的雙運算放大器和帶有源偏置的推挽輸出功率三極管，使得帶有源偏置的推挽輸出功率三極管輸出無畸變，使得閉環(huán)型霍爾電流傳感器的工作電源電壓更寬，使得帶有源偏置的推挽輸出功率三極管的輸出電壓接近軌至軌，增加了霍爾型電流傳感器對電流的線性測量范圍及抗飽和能力；

2)本實用新型霍爾元件的輸出電壓經(jīng)放大器直接驅(qū)動推挽輸出功率三極管，信號傳輸級數(shù)少、傳輸時間短，使得霍爾電流傳感器的響應(yīng)速度快、工作頻帶寬，靜態(tài)功耗??；

3)本實用新型的霍爾元件為恒壓工作模式，使得霍爾電流傳感器輸出的溫度穩(wěn)定性好，工作的溫度范圍更寬，測量精度高，從而提高了霍爾電流傳感器的性價比；

4)本實用新型的霍爾元件采用貼片式封裝，所有的電子元器件采用SMD工藝，實現(xiàn)了全自動流水生產(chǎn)，產(chǎn)品可靠性高，生產(chǎn)效率也得到了大幅提高，從而使得制造成本降低；

5)本實用新型的既可以是電流輸出也可以是電壓輸出，電壓輸出時線路結(jié)合了開環(huán)和閉環(huán)的特點，使得霍爾電流傳感器具有其兩種工作模式的優(yōu)勢。

附圖說明

為了使本實用新型的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步詳細(xì)的說明：

圖1為國外閉環(huán)型霍爾電流傳感器的電子線路圖；

圖2為InSb霍爾元件的不平衡電壓的溫度特性圖；

圖3為InSb霍爾元件的輸出電壓的溫度特性圖；

圖4為電流輸出閉環(huán)型霍爾電流傳感器的原理框圖；

圖5為電流輸出閉環(huán)型霍爾電流傳感器的電路圖；

圖6為電壓輸出閉環(huán)型霍爾電流傳感器的電路圖。

具體實施方式

如圖4-6所示，本實用新型公開了一種閉環(huán)型霍爾電流傳感器的電子線路，包括一個大閉環(huán)負(fù)反饋，大閉環(huán)負(fù)反饋由霍爾元件、軌至軌輸出的雙運算放大器、帶有源偏置的推挽輸出功率三極管和帶有氣隙磁芯的線圈組成，霍爾元件安裝在磁芯的氣隙中，所述的軌至軌輸出的雙運算放大器之一的輸入端與霍爾元件的輸出端相連接，與霍爾元件輸出端相連接的運算放大器輸出端驅(qū)動帶有源偏置的推挽輸出功率三極管，帶有源偏置的推挽輸出功率三極管驅(qū)動帶有氣隙磁芯的線圈；在所述的大閉環(huán)負(fù)反饋中的帶有氣隙磁芯的線圈中次級輸出電流與初級電流一一對應(yīng)，所述的帶有源偏置的推挽輸出功率三極管最大輸出電壓接近電源電壓；對所述的霍爾元件采用恒壓工作模式；與霍爾元件輸出端相連接的運算放大器的輸入端設(shè)置有電平轉(zhuǎn)移電路。

如圖6所示，當(dāng)要求閉環(huán)型霍爾電流傳感器電壓輸出時，用高精度的取樣電阻和所述的軌至軌輸出的雙運算放大器中另一個放大器組成帶一定放大倍數(shù)、防短路的放大器將帶有氣隙磁芯的線圈中次級輸出電流轉(zhuǎn)換為電壓輸出。其中取樣電阻R14實現(xiàn)了I/V變換，輸出級 運算放大器的電壓放大倍數(shù)為Av＝1+R17/R16，R18為防短路電阻。

與霍爾元件輸出端相連接的運算放大器反相輸入端與帶有源偏置的推挽輸出功率三極管輸出端之間設(shè)置有比例積分電路，其中，比例積分電路包括R4、R6和C2。

帶有源偏置的推挽輸出功率三極管設(shè)置有高壓釋放電路，高壓釋放電路為串聯(lián)二極管D2，串聯(lián)二極管D2的3只引腳分別連接帶有源偏置的推挽輸出功率三極管的發(fā)射極和正負(fù)電源，并與正負(fù)電源形成反向偏置，通過串聯(lián)二極管D2對帶有源偏置的推挽輸出功率三極管進行了保護。其中，帶有源偏置的推挽輸出功率三極管包括正有源偏置的推挽輸出功率三極管和負(fù)有源偏置的推挽輸出功率三極管，二者采用相同的封裝方式。

霍爾元件采用貼片式封裝，其它的電子元器件均采用SMD封裝，可以實現(xiàn)全自動流水生產(chǎn)。

帶有源偏置的推挽輸出功率三極管的功率為0.5W-3W?；魻栐暮銐浩秒妷翰捎?.6-1.25V的電壓基準(zhǔn)。由于采用了中小功率的帶有源偏置的推挽輸出功率三極管，使得靜態(tài)功耗在整個溫區(qū)非常穩(wěn)定。

以上所述的具體實施例，對本實用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本實用新型的具體實施例而已，并不用于限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。