本實(shí)用新型涉及小信號(hào)高精度開環(huán)霍爾電流傳感器。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有開環(huán)霍爾電流傳感器的輸出和霍爾所受到的磁感應(yīng)強(qiáng)度成正比且成線性。磁感應(yīng)強(qiáng)度(又稱磁通密度)用B來(lái)表示，磁場(chǎng)強(qiáng)度用H來(lái)表示，磁芯的BH曲線如圖2所示，可看出BH曲線，從0點(diǎn)開始前面的一小部分B和H的增長(zhǎng)是不成線性的，因此現(xiàn)有開環(huán)霍爾電流傳感器在輸入0.1％額定電流時(shí)它的輸出是不線性的，導(dǎo)致電流傳感器在在輸入0.1％額定電流時(shí)的精度變差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有產(chǎn)品中不足，提供一種小信號(hào)高精度開環(huán)霍爾電流傳感器。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型的小信號(hào)高精度開環(huán)霍爾電流傳感器，包括霍爾元件H1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、滑動(dòng)變阻器WR1、滑動(dòng)變阻器WR2、PNP三極管Q1、PNP三極管Q2、運(yùn)算放大器OP1、運(yùn)算放大器OP2、三端穩(wěn)壓管D1、穩(wěn)壓二極管D2、穩(wěn)壓二極管D3、電容C5、電容C4、電容C7、電容C8，所述電阻R2的一端連接地信號(hào)GND，所述電阻R2的另一端連接三端穩(wěn)壓管D1的G極，所述三端穩(wěn)壓管D1的Z極連接電源VCC，所述電阻R2的另一端還連接PNP三極管Q2的基極，所述PNP三極管Q2的基極連接PNP三極管Q2的集電極，所述PNP三極管Q2的基極通過電阻R3連接三端穩(wěn)壓管D1的R極，所述三端穩(wěn)壓管D1的R極通過電阻R4連接電源VCC，所述PNP三極管Q2的發(fā)射極連接PNP三極管Q1的基極，所述三極管Q1的發(fā)射極連接電阻R5的一端，所述電阻R5的另一端通過滑動(dòng)變阻器WR1連接電源VCC，所述三極管Q1的集電極連接霍爾元件H1的1管腳，所述霍爾元件H1的3管腳連接地信號(hào)GND，所述霍爾元件H1的2管腳通過電容C8連接地信號(hào)GND，所述霍爾元件H1的4管腳通過電容C7連接地信號(hào)GND，所述三極管Q1的集電極連接滑動(dòng)變阻器WR2的一個(gè)不動(dòng)端，所述滑動(dòng)變阻器WR2的另一個(gè)不動(dòng)端連接地信號(hào)GND，所述滑動(dòng)變阻器WR2的滑動(dòng)端通過電阻R6連接運(yùn)算放大器OP1的反向輸入端，所述霍爾元件H1的4管腳通過電阻R10連接運(yùn)算放大器OP1的反向輸入端，所述霍爾元件H1的2管腳通過電阻R11連接運(yùn)算放大器OP1的同向輸入端，所述霍爾元件H1的2管腳還通過電阻R8連接地信號(hào)GND，所述運(yùn)算放大器OP2的同向輸入端通過電阻R13連接地信號(hào)GND，所述運(yùn)算放大器OP2的反向輸入端通過電阻R12連接運(yùn)算放大器OP1的輸出端，所述運(yùn)算放大器OP2的輸出端連接電阻R14的一端，所述電阻R14的另一端通過電阻R15連接運(yùn)算放大器OP1的反向輸入端，所述電阻R14的另一端通過穩(wěn)壓二極管D2連接穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極，所述穩(wěn)壓二極管D3的正極連接地信號(hào)GND，所述運(yùn)算放大器 OP1的反向輸入端通過電阻R7連接運(yùn)算放大器OP1的輸出端，所述電阻R7與電容C4相并聯(lián)，所述運(yùn)算放大器OP1的輸出端連接電阻R9的一端，所述電阻R9的另一端通過電容C5連接地信號(hào)GND，所述電阻R9的另一端連接電阻R1的一端，所述電阻R1的另一端為輸出端,運(yùn)算放大器OP1連接負(fù)電源VDD。

本實(shí)用新型還包括電容C6，所述PNP三極管Q1的集電極通過電容C6連接地信號(hào)GND。

本實(shí)用新型還包括電容C3，所述電容C3與電阻R8相并聯(lián)。

本實(shí)用新型還包括電容C1，所述電源VCC通過電容C1連接地信號(hào)GND。

本實(shí)用新型所述電源VCC為12～18V。負(fù)電源VDD為-12～-18V

本實(shí)用新型的有益效果如下：本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，使得霍爾電流傳感器輸出與磁場(chǎng)強(qiáng)度形成線性增長(zhǎng)，精度高。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖。

圖2為背景技術(shù)所述的磁芯的BH曲線示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明：

如圖1所示，小信號(hào)高精度開環(huán)霍爾電流傳感器，包括霍爾元件H1、電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電阻R7、電阻R8、電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電阻R14、電阻R15、滑動(dòng)變阻器WR1、滑動(dòng)變阻器WR2、PNP三極管Q1、PNP三極管Q2、運(yùn)算放大器OP1、運(yùn)算放大器OP2、三端穩(wěn)壓管D1、穩(wěn)壓二極管D2、穩(wěn)壓二極管D3、電容C5、電容C4、電容C7、電容C8，所述電阻R2的一端連接地信號(hào)GND，所述電阻R2的另一端連接三端穩(wěn)壓管D1的G極，所述三端穩(wěn)壓管D1的Z極連接電源VCC，所述電阻R2的另一端還連接PNP三極管Q2的基極，所述PNP三極管Q2的基極連接PNP三極管Q2的集電極，所述PNP三極管Q2的基極通過電阻R3連接三端穩(wěn)壓管D1的R極，所述三端穩(wěn)壓管D1的R極通過電阻R4連接電源VCC，所述PNP三極管Q2的發(fā)射極連接PNP三極管Q1的基極，所述三極管Q1的發(fā)射極連接電阻R5的一端，所述電阻R5的另一端通過滑動(dòng)變阻器WR1連接電源VCC，所述三極管Q1的集電極連接霍爾元件H1的1管腳，所述霍爾元件H1的3管腳連接地信號(hào)GND，所述霍爾元件H1的2管腳通過電容C8連接地信號(hào)GND，所述霍爾元件H1的4管腳通過電容C7連接地信號(hào)GND，所述三極管Q1的集電極連接滑動(dòng)變阻器WR2的一個(gè)不動(dòng)端，所述滑動(dòng)變阻器WR2的另一個(gè)不動(dòng)端連接地信號(hào)GND，所述滑動(dòng)變阻器WR2的滑動(dòng)端通過電阻R6連接運(yùn)算放大器OP1的反向輸入端，所述霍爾元件H1的4管腳通過電阻R10連接運(yùn)算放大器OP1的反向輸入端，所述霍爾元件H1的2管腳通過電阻R11連接運(yùn)算放大器OP1的同向輸入端，所述霍爾元件H1的2管腳還通過電阻R8連接地信號(hào)GND，所述運(yùn)算放大器OP2的同向輸入端通過電阻 R13連接地信號(hào)GND，所述運(yùn)算放大器OP2的反向輸入端通過電阻R12連接運(yùn)算放大器OP1的輸出端，所述運(yùn)算放大器OP2的輸出端連接電阻R14的一端，所述電阻R14的另一端通過電阻R15連接運(yùn)算放大器OP1的反向輸入端，所述電阻R14的另一端通過穩(wěn)壓二極管D2連接穩(wěn)壓二極管D3的負(fù)極，所述穩(wěn)壓二極管D3的正極連接地信號(hào)GND，所述運(yùn)算放大器OP1的反向輸入端通過電阻R7連接運(yùn)算放大器OP1的輸出端，所述電阻R7與電容C4相并聯(lián)，所述運(yùn)算放大器OP1的輸出端連接電阻R9的一端，所述電阻R9的另一端通過電容C5連接地信號(hào)GND，所述電阻R9的另一端連接電阻R1的一端，所述電阻R1的另一端為輸出端，運(yùn)算放大器OP1連接負(fù)電源VDD。

本實(shí)用新型還包括電容C6，所述PNP三極管Q1的集電極通過電容C6連接地信號(hào)GND。

本實(shí)用新型還包括電容C3，所述電容C3與電阻R8相并聯(lián)。

本實(shí)用新型還包括電容C1，所述電源VCC通過電容C1連接地信號(hào)GND。

本實(shí)用新型所述電源VCC為12～18V。負(fù)電源VDD為-12～-18V。

運(yùn)算放大器OP1的2腳電壓為U2，運(yùn)算放大器OP1的3腳電壓為U3，運(yùn)算放大器OP1的1腳為U1，運(yùn)算放大器OP2的5腳上的電壓為U5，運(yùn)算放大器OP2的6腳上的電壓稱為U6，運(yùn)算放大器OP2的7腳上的電壓稱為U7。

原理分析：如圖1所示，運(yùn)算放大器OP1、電阻R11、R10、R8、R7構(gòu)成反向放大電路，即當(dāng)運(yùn)算放大器OP1的2腳電壓U2小于3腳電壓U3時(shí)，1腳輸出正電壓U1；當(dāng)運(yùn)算放大器OP1的2腳電壓U2大于3腳電壓U3時(shí)，運(yùn)算放大器OP1的1腳輸出負(fù)電壓U1。

運(yùn)算放大器OP2的5管腳通過電阻R13接地，因此運(yùn)算放大器OP2的5腳上的電壓U5為0。將運(yùn)算放大器OP1的1腳上的電壓U1采集到運(yùn)算放大器OP2的6腳上，使運(yùn)算放大器OP2的6腳上的電壓U6＝U1。

當(dāng)霍爾元件H1輸入正向電流時(shí)，U2小于U3，U1大于零，則U6大于零。根據(jù)運(yùn)算放大器的特性，當(dāng)正向輸入小于反向輸入時(shí)，則輸出負(fù)電壓。輸出的負(fù)電壓U7經(jīng)過R14后，遇到穩(wěn)壓二極管D2、穩(wěn)壓二極管D3兩個(gè)串聯(lián)的穩(wěn)壓管，此時(shí)穩(wěn)壓二極管D2對(duì)負(fù)電壓U7進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)定到一個(gè)負(fù)電壓稱為U-，U-再經(jīng)過電阻R15與運(yùn)算放大器OP1的2腳連接，使U2電壓下降，根據(jù)運(yùn)算放大器的特性，U2下降則U1上升，從而使U1得到正向補(bǔ)償。得到補(bǔ)償后，傳感器輸出即電阻R1的另一端與磁場(chǎng)強(qiáng)度形成線性增長(zhǎng)。

當(dāng)霍爾元件H1反向電流時(shí)，U2大于U3，U1小于零，則U6小于零。根據(jù)運(yùn)算放大器的特性，當(dāng)正向輸入大于反向輸入時(shí)，則輸出正電壓。輸出的正電壓U7經(jīng)過電阻R14后，遇到穩(wěn)壓二極管D2、穩(wěn)壓二極管D3兩個(gè)串聯(lián)的穩(wěn)壓管，此時(shí)穩(wěn)壓二極管D3對(duì)正電壓U7進(jìn)行穩(wěn)壓，穩(wěn)定到一個(gè)正電壓稱為U+,U+再經(jīng)過電阻R15與運(yùn)算放大器OP1的2腳連接，使U2電壓上升，根據(jù)運(yùn)算放大器的特性，U2上升則U1下降，從而使U1得到反向補(bǔ)償。得到補(bǔ)償后，傳感器輸出即電阻R1的另一端與磁場(chǎng)強(qiáng)度形成線性增長(zhǎng)。

本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，使得霍爾電流傳感器輸出與磁場(chǎng)強(qiáng)度形成線性增長(zhǎng)，精度高。

列舉的僅是本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施例。顯然，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，還可以有許多變形。

總之，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。