申请/专利权人：成都芯进电子有限公司

申请日：2019-06-26

公开（公告）日：2024-06-28

公开（公告）号：CN110187166B

主分类号：G01R19/32

分类号：G01R19/32

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.28#授权;2019.09.24#实质审查的生效;2019.08.30#公开

摘要：本发明公开了一种用于低温飘的电流传感器温度补偿电路，所述温度补偿电路包括：启动电路、PATA电流生成电路、低温补偿电路、高温补偿电路；其中，启动电路的输入与电源VDD端和VSS端连接，启动电路的输出与PATA电流生成电路连接，PATA电流生成电路、低温补偿电路、高温补偿电路连接三者连接，高温补偿电路的输出端为所述温度补偿电路的输出端；实现精准的带隙基准电压和电流。

主权项：1.一种用于低温飘的电流传感器温度补偿电路，其特征在于，所述温度补偿电路包括：启动电路、PTAT电流生成电路、低温补偿电路、高温补偿电路；其中，启动电路的输入与电源VDD端和VSS端连接，启动电路的输出与PTAT电流生成电路连接，PTAT电流生成电路、低温补偿电路、高温补偿电路连接三者连接，高温补偿电路的输出端为所述温度补偿电路的输出端；PTAT电流生成电路包括：第一电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、放大器；第一三极管的基极和集电极均与放大器负输入端连接，第一三极管的发射极与第二三极管的基极和集电极均连接，第二三极管的发射极与VSS端连接；第一电阻的一端与放大器的正输入端连接，第一电阻的另一端与第三三极管的基极和集电极均连接，第三三极管的发射极与第四三极管的基极和集电极均连接，第四三极管的发射极与VSS端连接；启动电路的输出端与放大器的输出端连接；高温补偿电路包括：第八MOS管、第九MOS管、第六三极管、第三电阻、第四电阻；第八MOS管的漏极与VDD连接，第八MOS管的栅极与放大器的输出连接，第八MOS管的源极与第三电阻的一端、第九MOS管的栅极、第六三极管的基极均连接，第三电阻的另一端与VSS连接，第九MOS管的漏极与VSS连接，第九MOS管的源极与VSS连接；第四电阻的一端与VSS连接，第四电阻的另一端与第六三极管的发射极连接，第六三极管的集电极与高温补偿电路的输出端连接。

全文数据：一种用于低温飘的电流传感器温度补偿电路技术领域本发明涉及二阶补偿带隙基准电路领域，具体地，涉及一种用于低温飘的电流传感器温度补偿电路。背景技术高精度的hall信号放大器，需要精确的把微弱的hall信号线性放大，因此需要提供准确的电压和电流。电压需要是与温度和工作电压无关的带隙基准电压，为了减小闭环中放大器随机失调引入的误差，放大器的输入对使用NPN三极管，相比于MOS管输入对有更小的失调。虽然在理论下，PATA电流供电，可以让预放大器有恒定的磁感应增益。但是半导体HALL板在低温或者高温下特性让预放大器磁增益开始衰减，并不能精准的满足恒定增益。发明内容本发明提供了一种用于低温飘的电流传感器温度补偿电路，实现精准的带隙基准电压和电流。本发明提供了一种用于低温飘的电流传感器温度补偿电路，所述温度补偿电路包括：启动电路、PATA电流生成电路、低温补偿电路、高温补偿电路；其中，启动电路的输入与电源VDD端和VSS端连接，启动电路的输出与PATA电流生成电路连接，PATA电流生成电路、低温补偿电路、高温补偿电路连接三者连接，高温补偿电路的输出端为所述温度补偿电路的输出端。其中，本发明涉及一种用于hall信号放大器的二阶补偿带隙基准电路，包含NPN三极管输入对的放大器，串联NPN三极管PTAT电压生成电路，VBG生成电路，Iptat生成电路，低温补偿电路，高温补偿电路。本发明基于高精度的带隙基准电路，结合单纯的PTAT电流供电不足，分别引入低温和高温补偿电路，把PTAT电流进行改造PTAT:proportionaltoabsolutetemperature，改造后的供电电流对电流传感器的放大器供电，可以实现-40到150度下，非常精准的温度补偿。进一步的，PATA电流生成电路包括：第一电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、放大器；第一三极管的基极和集电极均放大器负输入端连接，第一三极管的发射极与第二三极管的基极和集电极均连接，第二三极管的发射极与VSS端连接；第一电阻的一端与放大器的正输入端连接，第一电阻的另一端与第三三极管的基极和集电极均连接，第三三极管的发射极与第四三极管的基极和集电极均连接，第四三极管的发射极与VSS端连接；启动电路的输出端与放大器的输出端连接。进一步的，低温补偿电路包括：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第五三极管、第二电阻；第一MOS管的漏极与VDD连接，第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极均与放大器的输出端连接，第一MOS管的源极与第三MOS管的栅极和第五三极管的集电极均连接，第五三极管的发射极与VSS端连接；第二MOS管的漏极与VDD连接，第二MOS管的源极与第三MOS管的漏极连接，第三MOS管的源极和第五三极管的基极均与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与VSS端连接；第四MOS管的漏极与VDD连接，第四MOS管的栅极和第五MOS管的栅极均与第三MOS管的漏极连接，第四MOS管的源极与VDD连接，第五MOS管的漏极与第二MOS管的漏极第三MOS管的漏极栅极连接，第五MOS管的源极与第五三极管的基极第二电阻的正端相连，第六MOS管的源极与VSS端连接，第六MOS管的漏极与栅极与第四MOS管的漏极相连；第七MOS管的源极与VSS端连接，第七MOS管的漏极与低温补偿电路的输出端连接。进一步的，高温补偿电路包括：第八MOS管、第九MOS管、第六三极管、第三电阻、第四电阻；第八MOS管的漏极与VDD连接，第八MOS管的栅极与放大器的输出连接，第八MOS管的源极与第三电阻的一端、第九MOS管的栅极、第六三极管的基极均连接，第三电阻的另一端与VSS连接，第九MOS管的漏极与VSS连接，第九MOS管的源极与VSS连接；第四电阻的一端与VSS连接，第四电阻的另一端与第六三极管的发射极连接，第六三极管的集电极与高温补偿电路的输出端连接。进一步的，所述启动电路具体包括：第十MOS管、第十一MOS管、第十二MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管；第十MOS管的源极与VDD连接，第十MOS管的栅极VSS连接，第十MOS管的漏极与第十二MOS管的漏极、第十四MOS管的栅极均连接；第十一MOS管的源极与VDD连接，第十一MOS管的漏极与第十二MOS管的栅极、第十三MOS管的漏极和栅极均连接，第十一MOS管的栅极与第十四MOS管的漏极、放大器的输出均连接；第十二MOS管的源极与VSS连接；第十三MOS管的源极与VSS连接；第十四MOS管的源极与VSS连接。其中，电压是需要与温度无关的带2阶补偿恒定电压；电流需要在PTAT电流下做补偿，让hall信号放大器的三极管输入对的跨导在高和低温情况下都适当的增大。本发明使用低温和高温补偿电路，让预放大器的供电电流满足预设要求的波形，可以有效的补偿低温和高温下的增益损耗，实现恒定的增益。上述电路中，VNP和VNN节点电压根据放大器闭环工作原理，其电压值一样，两股串联两级三极管的通路，因为三极管的并联个数为1:8，因此产生PTAT电压为2VTln8。本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：实现精准的带隙基准电压和电流。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定；图1是本申请中用于低温飘的电流传感器温度补偿电路的结构示意图；图2是本申请中PATA电流生成电路等效架构示意图；图3是本申请中低温补偿电路的结构示意图；图4是本申请中高温补偿电路的结构示意图；图5是本申请中启动电路的结构示意图。具体实施方式为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。请参考图1-图5，本申请提供了一种用于低温飘的电流传感器温度补偿电路，所述温度补偿电路包括：启动电路、PATA电流生成电路、低温补偿电路、高温补偿电路；其中，启动电路的输入与电源VDD端和VSS端连接，启动电路的输出与PATA电流生成电路连接，PATA电流生成电路、低温补偿电路、高温补偿电路连接三者连接，高温补偿电路的输出端为所述温度补偿电路的输出端。其中，在本申请实施例中，PATA电流生成电路包括：第一电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、放大器；第一三极管的基极和集电极均放大器负输入端连接，第一三极管的发射极与第二三极管的基极和集电极均连接，第二三极管的发射极与VSS端连接；第一电阻的一端与放大器的正输入端连接，第一电阻的另一端与第三三极管的基极和集电极均连接，第三三极管的发射极与第四三极管的基极和集电极均连接，第四三极管的发射极与VSS端连接；启动电路的输出端与放大器的输出端连接。其中，在本申请实施例中，低温补偿电路包括：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第五三极管、第二电阻；第一MOS管的漏极与VDD连接，第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极均与放大器的输出端连接，第一MOS管的源极与第三MOS管的栅极和第五三极管的集电极均连接，第五三极管的发射极与VSS端连接；第二MOS管的漏极与VDD连接，第二MOS管的源极与第三MOS管的漏极连接，第三MOS管的源极和第五三极管的基极均与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与VSS端连接；第四MOS管的漏极与VDD连接，第四MOS管的栅极和第五MOS管的栅极均与第三MOS管的漏极连接，第四MOS管的源极与VDD连接，第五MOS管的漏极与第二MOS管的漏极第三MOS管的漏极栅极连接，第五MOS管的源极与第五三极管的基极第二电阻的正端相连，第六MOS管的源极与VSS端连接，第六MOS管的漏极与栅极与第四MOS管的漏极相连；第七MOS管的源极与VSS端连接，第七MOS管的漏极与低温补偿电路的输出端连接。其中，在本申请实施例中，高温补偿电路包括：第八MOS管、第九MOS管、第六三极管、第三电阻、第四电阻；第八MOS管的漏极与VDD连接，第八MOS管的栅极与放大器的输出连接，第八MOS管的源极与第三电阻的一端、第九MOS管的栅极、第六三极管的基极均连接，第三电阻的另一端与VSS连接，第九MOS管的漏极与VSS连接，第九MOS管的源极与VSS连接；第四电阻的一端与VSS连接，第四电阻的另一端与第六三极管的发射极连接，第六三极管的集电极与高温补偿电路的输出端连接。其中，在本申请实施例中，所述启动电路具体包括：第十MOS管、第十一MOS管、第十二MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管；第十MOS管的源极与VDD连接，第十MOS管的栅极VSS连接，第十MOS管的漏极与第十二MOS管的漏极、第十四MOS管的栅极均连接；第十一MOS管的源极与VDD连接，第十一MOS管的漏极与第十二MOS管的栅极、第十三MOS管的漏极和栅极均连接，第十一MOS管的栅极与第十四MOS管的漏极、放大器的输出均连接；第十二MOS管的源极与VSS连接；第十三MOS管的源极与VSS连接；第十四MOS管的源极与VSS连接。本发明是一种用于对高精度hall信号放大器的二阶补偿带隙基准电路，包含NPN三极管输入对的放大器，串联NPN三极管PTAT电压生成电路，VBG生成电路，Iptat生成电路。利用三极管的正向导通电压制造NTAT负温度系数电流。利用PATA电流注入电阻串的电压在高温时候触发三极管导通，制造高温补偿电流。三股电流相加，制造出的电流给电流传感器的放大器供电，以得到一个恒定的增益。本发明中两级串联的1:8比例的三极管，可以生成两倍于单级的1：8比例的PTAT电压，提高电路的精度，减小随机失调的影响。带隙基准电路需要一个启动电路，在VDD上升到工作电压以后，启动电路对PMOS电流镜的gate端提供一个下拉电流，促使每个通路生成电流通路，放大器开始工作并通过闭环反馈让两个输入端电压一致，电路进入正常工作状态后，启动电路关断，不影响环路工作。请参考图2，原理分析：令I1＝I2，由图2可知：A和B的电压被放大器限制为一样；由三极管的特性，IPTAT指生成的PTAT电流，VT是温度的电压当量，VT＝kTq＝T11600＝0.026V，其中k为波耳兹曼常数1.38×10–23JK，T为热力学温度，即绝对温度300K，q为电子电荷1.6×10–19C。在常温下，VT≈26mV。可以推出：IPTAT＝2VTlnnRo＝2VTln8Ro2低温补偿电路中，图3的左下角的三极管为Q6，三极管Q6的电流被强制限定为一个PTAT电流。R1的电压就是Q6的发射极电压，R1生成的电流也就是VbeR1，是一个负温度系数电流。这个电流会与M6镜像产生的正温度系数PATA电流相减。本设计中，让两股电流在10摄氏度的时候电流大小一致。在低于10摄氏度的时候，R1生成的电流会大于M6镜像的PATA电流，M70的电流就是VbeR1-IPATAM6，此电流被镜像两次最后作为ILOWTEMP输出。在高于10摄氏度的时候，M70的漏端会拉到VDD，不会产生电流。图4，高温度补偿的电路中，R2的上端由一股PATA电流注入，使D端的电压随温度升高而升高。而Q5的base端，启动电压随温度升高降低。R2倍设置为在100摄氏度可以逐渐打开Q5。R3用来限制Q5的集电极电流，也就是IHIGTEMP。尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

权利要求：1.一种用于低温飘的电流传感器温度补偿电路，其特征在于，所述温度补偿电路包括：启动电路、PATA电流生成电路、低温补偿电路、高温补偿电路；其中，启动电路的输入与电源VDD端和VSS端连接，启动电路的输出与PATA电流生成电路连接，PATA电流生成电路、低温补偿电路、高温补偿电路连接三者连接，高温补偿电路的输出端为所述温度补偿电路的输出端。2.根据权利要求1所述的用于低温飘的电流传感器温度补偿电路，其特征在于，PATA电流生成电路包括：第一电阻、第一三极管、第二三极管、第三三极管、第四三极管、放大器；第一三极管的基极和集电极均放大器负输入端连接，第一三极管的发射极与第二三极管的基极和集电极均连接，第二三极管的发射极与VSS端连接；第一电阻的一端与放大器的正输入端连接，第一电阻的另一端与第三三极管的基极和集电极均连接，第三三极管的发射极与第四三极管的基极和集电极均连接，第四三极管的发射极与VSS端连接；启动电路的输出端与放大器的输出端连接。3.根据权利要求1所述的用于低温飘的电流传感器温度补偿电路，其特征在于，低温补偿电路包括：第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第五MOS管、第六MOS管、第七MOS管、第五三极管、第二电阻；第一MOS管的漏极与VDD连接，第一MOS管的栅极和第二MOS管的栅极均与放大器的输出端连接，第一MOS管的源极与第三MOS管的栅极和第五三极管的集电极均连接，第五三极管的发射极与VSS端连接；第二MOS管的漏极与VDD连接，第二MOS管的源极与第三MOS管的漏极连接，第三MOS管的源极和第五三极管的基极均与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与VSS端连接；第四MOS管的漏极与VDD连接，第四MOS管的栅极和第五MOS管的栅极均与第三MOS管的漏极连接，第四MOS管的源极与VDD连接，第五MOS管的漏极与第二MOS管的漏极第三MOS管的漏极栅极连接，第五MOS管的源极与第五三极管的基极第二电阻的正端相连，第六MOS管的源极与VSS端连接，第六MOS管的漏极与栅极与第四MOS管的漏极相连；第七MOS管的源极与VSS端连接，第七MOS管的漏极与低温补偿电路的输出端连接。4.根据权利要求2所述的用于低温飘的电流传感器温度补偿电路，其特征在于，高温补偿电路包括：第八MOS管、第九MOS管、第六三极管、第三电阻、第四电阻；第八MOS管的漏极与VDD连接，第八MOS管的栅极与放大器的输出连接，第八MOS管的源极与第三电阻的一端、第九MOS管的栅极、第六三极管的基极均连接，第三电阻的另一端与VSS连接，第九MOS管的漏极与VSS连接，第九MOS管的源极与VSS连接；第四电阻的一端与VSS连接，第四电阻的另一端与第六三极管的发射极连接，第六三极管的集电极与高温补偿电路的输出端连接。5.根据权利要求2所述的用于低温飘的电流传感器温度补偿电路，其特征在于，所述启动电路具体包括：第十MOS管、第十一MOS管、第十二MOS管、第十三MOS管、第十四MOS管；第十MOS管的源极与VDD连接，第十MOS管的栅极VSS连接，第十MOS管的漏极与第十二MOS管的漏极、第十四MOS管的栅极均连接；第十一MOS管的源极与VDD连接，第十一MOS管的漏极与第十二MOS管的栅极、第十三MOS管的漏极和栅极均连接，第十一MOS管的栅极与第十四MOS管的漏极、放大器的输出均连接；第十二MOS管的源极与VSS连接；第十三MOS管的源极与VSS连接；第十四MOS管的源极与VSS连接。

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