闭环霍尔电压传感器增益温漂补偿技术

王庆欢 郑良广 郑华雄 任浩

宁波中车时代传感技术有限公司，浙江宁波 315021

0 引言

电力监控系统是轨道交通、工业控制和新能源等领域实现智能化的重要一环。电力监控系统检测和测量的主要电量参数是电压和电流。电压检测方法分为非隔离检测和隔离检测，其中，隔离检测法主要包括闭环霍尔电压传感器、光耦隔离电压传感器、磁通门电压传感器、无源电压传感器和数字隔离电压传感器等。

闭环霍尔电压传感器作为传统的磁隔离式电压传感器，在测量精度和隔离电压方面一直表现不错，基本误差小于0.7%，线性度小于0.1%，但在2 kV 以上电压测量领域，随着线圈匝数不断增加，线圈绕制的成本增加、产品体积增加、动态特性变差、原边功耗增加、增益温漂变大等问题逐渐凸显出来。

本文通过设计一种温漂补偿电路，实现对闭环霍尔电压传感器的增益温漂补偿。

1 闭环霍尔电压传感器简介

闭环霍尔电压传感器是基于霍尔效应的传感器。

霍尔效应是存在于导电材料中的电流和磁场相互作用下产生电动势的效应[1-3]。如图1 所示，在半导体材料的两端通一定的电流Ic，在薄片的垂直方向施加磁感应强度为B的磁场，则在垂直电流和磁场的方向上将产生电势差为VH的霍尔电压，霍尔电压VH与霍尔电流Ic及磁感应强度B的乘积成正比，即：

式中，K=RH/d，K称为灵敏度，RH称为霍尔系数，由半导体材料的性质决定，d为半导体材料的厚度。

闭环霍尔电压传感器工作原理如图2 所示，为了提高精度和抗外界磁场干扰能力，一般会采用铁芯聚磁，铁芯形状一般为圆形或方形，铁芯需要开气隙，霍尔元件处于气隙中并垂直于磁路方向。……