[發明專利]帶溫度補償的開關型霍爾傳感器及遲滯比較器電路

無效

• 申請號: 201110147811.0
• 申請日: 2011-06-02
• 公開（公告）號: CN102811044A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 彭卓
• 申請（專利權）人: 上海騰怡半導體有限公司
• 主分類號: H03K17/945
• 分類號: H03K17/945;H03K3/011
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種帶溫度補償的開關型霍爾傳感器電路及其遲滯比較器電路。?

背景技術

在電動機等電器設備的應用中，開關型霍爾傳感器已逐步取代了傳統的接觸式開關。與傳統的接觸式開關相比，開關型霍爾集成電路具有無觸點，低功耗，使用壽命長，工作頻率高等優點。它利用半導體材料的霍爾效應，檢測外部磁場的變化，相應輸出高低電平。?

半導體材料的霍爾效應如圖1所示，將一個長方體形狀的霍爾片放入均勻磁場B中，在霍爾片兩端加加電壓，兩側的感應電極之間將產生霍爾電壓V_H。?

霍爾電壓為?

V_H＝wvB?

上式中，w是霍爾片的寬度，v是載流子遷移速率，B是磁場強度。?

由于溫度升高時，載流子遷移速率會下降，因此在相同的磁場強度下，霍爾片產生的霍爾電壓會隨著溫度的升高而降低。這說明半導體材料的霍爾效應會受溫度影響，其磁感應靈敏度隨著溫度升高而降低。?

開關型霍爾傳感器的應用環境溫度變化范圍很寬，在高溫下，由于半導體材料的磁感應靈敏度下降，很可能出現無法檢測出磁場變化的情況。因此，利用半導體材料的霍爾效應制造磁場傳感器的時候，為了保證傳感器的溫度性能，必須對霍爾片靈敏度的溫度漂移進行補償。?

發明內容

由于半導體霍爾元件的靈敏度隨溫度增加而降低，該特性極大的影響霍爾傳感器的應用，可能會導致霍爾傳感器在高溫環境下無法正常工作。本發明提供了一種帶溫度補償的霍爾電路結構，可以使開關型的霍爾傳感器的磁遲滯寬度隨溫度升高而保持不變或略有減小，從而保證傳感器開關性能。?

本發明是一個開關型霍爾傳感器，包含穩壓器，霍爾片，遲滯比較器，輸出級，其中遲滯比較器包含晶體管M1，晶體管M2，晶體管M3，晶體管M4，晶體管M5，晶體管M6，晶體管M7，晶體管M8，晶體管M9，晶體管M10，晶體管M11，晶體管M12，晶體管M13，晶體管M14，晶體管M15，晶體管M16，晶體管M17，晶體管M18，偏置恒流源Ib1，偏置恒流源Ib2，倒相器INV1，倒相器INV2，倒相器INV3。其中，晶體管M1和晶體管M2作為比較器的輸入級，它們的源極相連，接晶體管M3的漏極，它們的漏極分別接晶體管M5和晶體管M6的漏極。晶體管M5和晶體管M7連接成CASCODE結構，晶體管M7的柵極接晶體管M10的柵極與M5的漏極。晶體管M6和晶體管M8構成CASCODE結構，晶體管M8的柵極接晶體管M9的柵極與M6的漏極。晶體管M9和晶體管M11連接成?CASCODE結構，晶體管M11的漏極連接晶體管M13的漏極與晶體管M17的漏極，晶體管M17的源極接偏置恒流源Ib1，晶體管M13和晶體管M15連接成CASCODE結構，晶體管M15源極接地，晶體管M15柵極接晶體管M13漏極。晶體管M10和晶體管M12連接成CASCODE結構，晶體管M12的漏極連接晶體管M18的漏極與晶體管M14的漏極，晶體管M18的源極接偏置恒流源Ib2，晶體管M14和晶體管M16連接成CASCODE結構，晶體管M16源極接地，晶體管M14漏極接倒相器INV1輸入端。倒相器INV1輸出端接倒相器INV2輸入端與晶體管M17的柵極，倒相器INV2輸出端接倒相器INV3輸入端與晶體管M18的柵極。?

其中，晶體管M1和晶體管M2的柵極作為比較器的輸入，倒相器INV3作為遲滯比較器的輸出。晶體管M1，晶體管M2，晶體管M3，晶體管M4，晶體管M13，晶體管M14，晶體管M15，晶體管M16是NMOS晶體管。晶體管M5，晶體管M6，晶體管M7，晶體管M8，晶體管M9，晶體管M10，晶體管M11，晶體管M12，晶體管M17，晶體管M18是PMOS晶體管。?

本發明通過對遲滯比較器增加溫度補償，使得開關型霍爾傳感器能工作在更高的環境溫度下。當溫度升高時，遲滯比較器的電遲滯寬度會隨之降低，可有效彌補霍爾片靈敏度下降帶來的問題。?

本發明通過增加溫度補償電路，對霍爾片的磁感應靈敏度的溫度漂移進行補償，使得比較器的遲滯窗口寬度在溫度升高時降低，從而保證在高溫環境下開關型霍爾傳感器的正常工作。遲滯比較器與溫度補償電路采用MOS晶體管構成，相比于傳統的bipolar工藝下由BJT晶體管與基區電阻構成的溫度補償電路，所占用的版圖面積更小，功耗更低，并且可以更有效的調節溫度補償程度。?

附圖說明

圖1是霍爾片示意圖；?

圖2是常規的開關型霍爾傳感器集成電路示意圖；?