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永磁无刷直流电机对电动车的动力性、经济性、安全性和舒适性影响巨大,而其所使用的霍尔传感器芯片又直接关系到电机的稳定性和高效运转。永磁无刷直流电机要求霍尔传感器芯片具有高对称性、高一致性和低温度漂移的开关点特性。基于上述要求,本文完成了霍尔元件的仿真和建模、信号处理电路的设计和仿真以及芯片测试,该款低失调电压高温霍尔传感器芯片满足永磁无刷直流电机的应用要求。 本文的主要创新点和贡献如下: 1、提出了一个考虑偏置电压和温度等因素影响的霍尔元件电路模型,并通过Silvaco TCAD软件中三维磁性器件仿真来确定模型的各项参数,提高了霍尔传感器设计的效率和准确性; 2、设计了电路结构对称和带温度补偿的迟滞比较器,其两个阈值电压大小相等,极性相反并且可以精确设定,从而保证了霍尔传感器开关点的高对称性和在高温120℃下的稳定工作; 3、设计了永磁无刷直流电机中霍尔传感器线路板自动化测试系统的硬件和软件,提高了霍尔传感器在应用中测试效率; 4、霍尔传感器采用CSMC2μm双极工艺流片,测试结果表明其工作点和释放点平均值分别为4.97 mT和-5.06 mT,偏移误差为±1.00 mT,等效失调电压为0.36mV,在-40℃~120℃范围内温度漂移大小为1.20mT,具有较低的失调电压和相对稳定的温度特性。