一种霍尔传感器电路和电子设备的制作方法

本申请涉及霍尔元件信号处理，尤其涉及一种霍尔传感器电路和电子设备。

背景技术：

1、现有的霍尔传感器输出信号处理电路如图1，霍尔元件的输出信号依次经过斩波电路，初级运放以及低通滤波等信号处理后得到测量输出。例如，为了提高输出信号的质量，往往经过低通滤波处理后需要进行零点补偿、极性选择，甚至再次经过放大、滤波处理。这些信号处理措施或多或少都会导致霍尔传感器的输出信号相对于电流磁场产生延时，导致霍尔传感器的响应速度变差。例如，初级运放也会有一定的响应时间(例如初级运放的响应时间为2ms)，后续的低通滤波滤除了高频部分也会带来延时。在上述信号处理环节中，最令人难以忽视的延时是由斩波电路所带来的。

2、由于斩波电路通常采用电容/电感对霍尔传感器的输出信号进行周期性积分(即电容或电感充、放电)，其带来的延时通常占到信号处理环节总体延时的一半以上。具体来说，霍尔元件的输出需要4次斩波、采样后，取平均才能得到1个有效信号。斩波速度一般是mhz级，因为每次斩波后，需要稳定一段时间再进行采样，进一步提高斩波速度非常困难，且会导致emi问题。这是目前限制霍尔传感器带宽和响应时间进一步提高的主要因素。

3、有些应用场景对于霍尔传感器的延时具有严格的要求。例如，对于采用霍尔传感器产生电流突变保护触发信号的场景，就要求霍尔传感器的输出延时尽可能小，甚至无延时。为此，如何兼顾霍尔传感器的输出信号质量的同时，尽可能缩短其响应延时是需要解决的一个工程应用问题。

技术实现思路

1、为了解决在兼顾霍尔传感器输出信号质量，同时提高其响应速度以满足特定应用场景对霍尔传感器的性能要求。本申请提供一种霍尔传感器电路和电子设备，利用两个霍尔元件协同对同一磁场进行测量、对所述两个霍尔元件的输出信号进行有机叠加，以实现上述技术目标。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、本发明的第一方面，提供一种霍尔传感器电路。所述霍尔传感器电路，包括：用于测量待测电流产生磁场的第一测量支路、第二测量支路，以及信号叠加模块(u4)；

4、所述第一测量支路，包括：第一霍尔元件(h1)、斩波模块(u1)、低通滤波模块(u2)；所述第一霍尔元件(h1)的输出端连接所述斩波模块(u1)的输入端，所述斩波模块(u1)的输出端连接所述低通滤波模块(u2)的输入端，所述低通滤波模块(u2)的输出端连接所述信号叠加模块(u4)的第一输入端；

5、所述第二测量支路，包括：第二霍尔元件(h2)和高通滤波模块(u3)；所述第二霍尔元件(h2)的输出端连接所述高通滤波模块(u3)的输入端，所述高通滤波模块(u3)的输出端连接所述信号叠加模块(u4)的第二输入端；

6、所述信号叠加模块(u4)的输出端和第一输入端通过负反馈支路(u7)连接；所述第二霍尔元件(h2)响应速度不慢于所述第一霍尔元件(h1)的响应速度。

7、优选地，所述第一霍尔元件(h1)、第二霍尔元件(h2)的响应速度相同，或者所述第一霍尔元件(h1)、第二霍尔元件(h2)为相同的霍尔元件。

8、进一步地，所述第二测量支路，还包括可调延时模块；所述可调延时模块，用于调节第二测量支路输出的高频信号与第一测量支路输出的低频信号的时间差。通过调节所述可调延时模块，使第二测量支路的输出信号在信号叠加模块(u4)处，能够顺利与第一测量支路的输出信号进行接合。

9、优选地，所述第一测量支路、所述第二测量支路中的至少一者，还包括可调增益放大模块。

10、进一步地，所述信号叠加模块(u4)包括加法运算电路(u41)；所述加法运算电路(u41)的两个输入端分别作为所述信号叠加模块(u4)的第一输入端和第二输入端；所述加法运算电路(u41)的输出端通过负反馈支路(u7)连接所述第一输入端。

11、与上述霍尔传感器电路相对应，本发明的第二方面还提供一种电子设备，包括上述霍尔传感器电路。

12、本申请实施例提供的霍尔传感器电路和电子设备，利用两个霍尔元件协同对同一磁场进行测量、对所述两个霍尔元件的输出信号进行有机叠加。在待测电流快速变化、导致测量磁场突变时，在第一测量支路的输出未能及时响应时，通过第二测量支路输出一个高频信号在信号叠加处对所述第一测量支路的输出信号产生一个提拉的作用，以提高霍尔传感器的整体响应速度。而当第一支路响应已经处于稳态时，采用负反馈抑制第二测量支路在信号叠加处的输入，使叠加后的信号更快地趋于稳定。

技术特征：

1.一种霍尔传感器电路，其特征在于，所述霍尔传感器电路，包括：用于测量待测电流产生磁场的第一测量支路、第二测量支路，以及信号叠加模块(u4)；

2.如权利要求1所述的霍尔传感器电路，其特征在于，所述第一霍尔元件(h1)、第二霍尔元件(h2)的响应速度相同。

3.如权利要求2所述的霍尔传感器电路，其特征在于，所述第二测量支路，还包括可调延时模块；所述可调延时模块，用于调节第二测量支路输出的高频信号与第一测量支路输出的低频信号的时间差。

4.如权利要求1-3中任一项所述的霍尔传感器电路，其特征在于，所述第一测量支路、所述第二测量支路中的至少一者，还包括可调增益放大模块。

5.如权利要求4所述的霍尔传感器电路，其特征在于，所述信号叠加模块(u4)包括加法运算电路(u41)；所述加法运算电路(u41)的两个输入端分别作为所述信号叠加模块(u4)的第一输入端和第二输入端；所述加法运算电路(u41)的输出端通过负反馈支路(u7)连接所述第一输入端。

6.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的霍尔传感器电路。

技术总结
本申请提供一种霍尔传感器电路和电子设备。所述霍尔传感器电路，通过采用两个霍尔元件协同测量待测电流产生的磁场。其中，第一霍尔元件的输出经过斩波、低通滤波等信号处理后具有符合要求的输出信号质量，第二霍尔元件的输出不经过斩波电路，直接输出测量信号的高频跳变部分，与第一霍尔元件进行信号处理后的输出信号进行叠加。本发明提供的霍尔传感器电路，能够在兼顾输出测量信号的质量的同时，提高响应速度。

技术研发人员：郑律,夏凌辉,陈占胜,黄禾
受保护的技术使用者：浙江森尼克半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19