CN103134974A - 电流传感器组件、装置和*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及电流传感器组件、装置和***。本发明的实施例提供一种电流传感器组件，用于检测在基板的初级导体中流动的电流。电流传感器组件包括磁场传感器、校准电流供应装置和控制器。所述校准电流供应装置被配置来针对基板的校准导体提供校准电流，其中校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上。所述磁场传感器元件被配置为检测在初级导体中流动的初级电流的磁场，以便提供初级传感器信号，并且被配置为检测流过校准导体的校准电流的磁场，以提供校准传感器信号。所述控制器被配置来接收初级传感器信号和校准传感器信号，并且基于所述校准传感器信号和在初级导体与校准导体之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

Description

电流传感器组件、装置和***

技术领域

本发明的实施例涉及一种电流传感器组件(current sensor package)。本发明的另外的实施例涉及一种电流传感器装置。本发明的一些实施例涉及一种电流传感器***，所述电流传感器***包括印刷电路板和电流传感器组件。本发明的一些实施例涉及具有校准线(wire)的无芯磁性电流传感器。

背景技术

电流传感器可以被用来测量流过导体的电流。磁性电流传感器包括磁场传感器，以检测流过导体的电流的磁场，并且磁性电流传感器使用这个信息来推断出电流。无芯磁性电流传感器是不带有由具有大的相对磁导率的材料制成的通量集中器(flux-concentrator)的磁性电流传感器。

发明内容

本发明的实施例提供一种电流传感器组件，用于检测在基板的初级(primary)导体中流动的电流。电流传感器组件包括磁场传感器、校准电流供应装置(provider)和控制器。校准电流供应装置被配置为针对基板的校准导体提供校准电流，其中校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上。磁场传感器被配置为检测在初级导体中流动的初级电流的磁场，以提供初级传感器信号，并且被配置为检测流过校准导体的校准电流的磁场，以提供校准传感器信号。控制器被配置为：接收初级传感器信号和校准传感器信号；并且基于校准传感器信号和在初级导体与校准导体之间的被限定的空间关系，校准初级传感器信号。

本发明的另外的实施例提供一种用于检测在基板的初级导体中流动的电流的电流传感器装置。电流传感器装置包括磁场传感器和控制器。磁场传感器包括初级磁场传感器单元和校准磁场传感器单元，其中初级磁场传感器单元被配置为检测流过初级导体的初级电流的磁场，以提供初级传感器信号。同样地，校准磁场传感器单元被配置为检测流过基板的校准导体的校准电流的磁场，以提供校准传感器信号。校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上。控制器被配置为：接收初级传感器信号和校准传感器信号；并且基于校准传感器信号和在初级导体与校准导体之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

本发明的一些实施例提供一种电流传感器***，所述电流传感器***包括印刷电路板和被安装在该印刷电路板上的电流传感器组件。印刷电路板包括初级导体和校准导体。校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系被布置在印刷电路板上。电流传感器组件包括磁场传感器、校准电流供应装置和控制器。校准电流供应装置被配置为针对印刷电路板的校准导体提供校准电流。磁场传感器被配置为检测在初级导体中流动的初级电流的磁场，以提供初级传感器信号，并且被配置为检测流过校准导体的校准电流的磁场，以提供校准传感器信号。控制器被配置为接收初级传感器信号和校准传感器信号，并且被配置为基于校准传感器信号和在初级导体与校准导体之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

本发明的另外的实施例提供一种用于检测在基板的初级导体中流动的初级电流的装置。用于检测初级电流的装置包括用于针对基板的校准导体提供校准电流的装置，其中校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上。用于检测初级电流的装置进一步包括用于检测在初级导体中流动的初级电流的磁场以提供初级传感器信号并且用于检测流过校准导体的校准电流的磁场以提供校准传感器信号的装置，而且包括用于基于校准传感器信号和在初级导体与校准导体之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号的装置。

本发明的另外的实施例提供一种用于检测在基板的初级导体中流动的初级电流的方法。所述方法包括针对基板的校准导体提供校准电流，其中校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上。所述方法进一步包括检测在初级导体中流动的初级电流的磁场，以提供初级传感器信号；并且检测流过校准导体的校准电流的磁场，以提供校准传感器信号，而且基于校准传感器信号和在初级导体与校准导体之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

附图说明

本发明的实施例参照附图在这里被描述。

图1a示出了根据本发明的实施例的电流传感器组件的说明性视图。

图1b示出了根据本发明的实施例的电流传感器装置的说明性视图。

图1c示出了根据本发明的实施例的电流传感器装置的说明性视图。

图2示出了根据本发明的实施例的电流传感器***的横截面视图。

图3a示出了公知的电流传感器的说明性视图。

图3b示出了公知的电流传感器的说明性视图。

图4示出了没有校准导体的电流传感器***的俯视图和横截面视图。

图5示出了根据本发明的实施例的电流传感器***的俯视图和横截面视图。

图6示出了根据本发明的实施例的电流传感器***的俯视图和横截面视图。

图7示出了根据本发明的实施例的电流传感器***的横截面视图。

图8示出了根据本发明的实施例的电流传感器***的俯视图。

图9示出了根据本发明的实施例的电流传感器***的俯视图。

图10示出了根据本发明的实施例的电流传感器***的俯视图和横截面视图。

图11示出了用于检测在印刷电路板的初级导体中流动的电流的方法的流程图。

同等的或等效的元件或者具有同等的或等效的功能的元件在下面的描述中由同等的或等效的参考数字来表示。

具体实施方式

在下面的描述中，陈述了多个细节以提供对本发明的实施例的更详尽的解释。然而，对于本领域技术人员将是明显的是，本发明的实施例可以被实践，而不需要这些特定的细节。在其它实例中，公知的结构和器件以框图形式而不是详细地被示出，以便避免使本发明的实施例难理解。另外，下文所描述的不同实施例的特征可以被彼此组合，除非特别地另外指出。

图1a示出了根据本发明的实施例的电流传感器组件100的说明性视图。电流传感器组件100包括磁场传感器102、校准电流供应装置104和控制器106。校准电流供应装置104被配置为针对基板的校准导体110提供校准电流109，其中校准导体110和初级导体108以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上。磁场传感器102被配置为检测在初级导体中流动的初级电流的磁场，以提供初级传感器信号，并且被配置为检测流过校准导体110的校准电流109的磁场，以提供校准传感器信号。控制器106被配置为：接收初级传感器信号和校准传感器信号；并且基于校准传感器信号和在初级导体108与校准导体110之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

应该注意的是，初级导体108和校准导体110在图1a中仅仅为了说明目的被示出。如从下面的讨论中将变得清楚的那样，初级导体108和校准导体110可以包括多个不同大小和/或形状以及关于彼此和电流传感器组件100的多个不同的布置。

在实施例中，电流传感器组件100包括磁场传感器102，所述磁场传感器102被配置为检测在初级导体108中流动的初级电流107的磁场。然而，被检测到的磁场不仅与初级电流107的幅度有关，而且与在初级导体108与磁场传感器102之间的距离有关。为了提高电流测量的精度，电流传感器组件100包括校准电流供应装置104和控制器106。校准电流供应装置104被配置为针对校准导体110提供校准电流109。校准导体110和初级导体108以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上。因而，控制器106可以被配置为基于(描述了校准电流109的被检测到的磁场的)校准传感器信号和在初级导体108与校准导体110之间的被限定的空间关系来校准电流测量结果。

在一些实施例中，电流传感器组件100可以包括用于连接校准电流供应装置104和校准导体110的装置(例如，以将校准电流109注入到基板的校准导体110中)。

如已经提到的那样，校准导体110和初级导体108以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上。在实施例中，术语“被限定的空间关系”可以指的是被限定的、预定义的或已知的距离和/或空间方位角，所述距离和/或空间方位角可以借助于一维、二维或三维坐标系被描述，诸如借助于笛卡尔坐标系或极坐标系或者两者的组合被描述。类似地，术语“空间关系”可以指的是如下距离和/或空间方位角：所述距离和/或空间方位角可以借助于一维、二维或三维坐标系被描述，诸如借助于笛卡尔坐标系或极坐标系或者两者的组合被描述。

根据一些实施例，控制器106可被配置为基于校准传感器信号来确定在磁场传感器102与校准导体110之间的空间关系，并且被配置为基于在磁场传感器102与校准导体110之间的被确定的空间关系以及在校准导体110与初级导体108之间的被限定的空间关系来确定在磁场传感器102与初级导体108之间的空间关系。控制器106可以被配置为基于在磁场传感器102与初级导体108之间的被确定的空间关系来校准初级传感器信号。

在一些实施例中，校准电流供应装置104可以被配置为提供校准电流109，使得校准电流109的强度至多是初级电流107的满额强度(full scalestrength)的1/100(或1/200、1/300、1/400、1/500、1/600、1/700、1/800、1/900或1/1000)。此外，校准电流供应装置104可以被配置为提供校准电流109，使得校准电流109的强度等于或小于100mA(或90mA、80mA、70mA、60mA、50mA、40mA、30mA、20mA或10mA)。

例如，如果要被测量的初级电流107的满额强度在从10A到100A(或者20A到90A，30A到80A，或40A到70A)的范围内，那么校准电流供应装置104可以被配置为提供校准电流109，使得校准电流109的强度在从10mA到100mA(或者20mA到90mA，30mA到80mA或者40mA到70mA)的范围内。

在一些实施例中，电流传感器组件100可包括第一管脚，所述第一管脚被配置为针对校准导体110提供校准电流109。此外，电流传感器组件100可包括第二管脚，其中第一管脚和第二管脚可以被配置为接触校准导体110。

在下面，描述了根据本发明的另一实施例的电流传感器装置100。当然，下面的描述同样适用于在图1a中所示的电流传感器组件100。另外，在图1a中所示的电流传感器组件100的特征和实施例同样适用于在图1b和1c中所示的电流传感器装置100。再次，初级导体108和校准导体110在图1b和1c中仅仅为了说明的目的被示出。

图1b示出了根据本发明的实施例的电流传感器装置100的说明性视图。电流传感器装置100包括磁场传感器102和控制器106。磁场传感器102包括初级磁场传感器单元102_1和校准磁场传感器单元102_2，其中初级磁场传感器单元102_1被配置为检测流过基板的初级导体108的初级电流107的磁场，以提供初级传感器信号，并且其中校准磁场传感器单元102_2被配置为检测流过基板的校准导体110的校准电流109的磁场，以提供校准传感器信号。校准导体110和初级导体108以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上。控制器106被配置为接收初级传感器信号和校准传感器信号，并且被配置为基于校准传感器信号和在初级导体108与校准导体110之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

根据一些实施例，校准磁场传感器单元102_2的磁场灵敏度可以至少是初级磁场传感器单元102_1的磁场灵敏度的10(或50、70、100、300、500、700或1000)倍。例如，校准磁场传感器单元102_2可以是各向异性磁阻、巨磁阻、穿隧磁阻或者庞磁阻(colossal magneto resistive)传感器单元。初级磁场传感器单元102_1可以是霍尔器件。

在一些实施例中，磁场传感器102和控制器106可以被集成在电流传感器组件100中。此外，电流传感器组件100可以被安装在包括初级导体108和校准导体110的基板(例如，印刷电路板)上。

由于与初级电流107相比，校准电流109可以是小的，所以与初级导体108的磁场相比较，校准电流109的磁场可以利用另一类型的传感器来探测。例如，可使用利用霍尔板102_1探测穿过初级导体108的强初级电流107的磁场的传感器***100，然而该传感器***100利用更加敏感的GMR(巨磁阻)传感器元件102_2来探测穿过校准导体110的弱校准电流109的磁场。例如，高度敏感的XMR、例如GMR、GMR、AMR、CMR或TMR(GMR＝巨磁阻，ARM＝各向异性磁阻，CMR＝庞磁电阻，TMR＝穿隧磁阻)可以被用作校准传感器102_2，以便处理适度的校准电流。此外，在一些实施例中，初级传感器102_1和校准传感器102_2可以探测不同的磁场分量。

至此，已经描述了将校准电流109的磁场强度和初级电流107的磁场强度进行比较的***100。然而，还存在的可能性是：利用数个校准传感器102_2探测校准电流109的磁场的空间相关性，并且计算传感器***100与校准导体110之间的位置公差，而且最后从其中导出固定的初级电流107的磁场有多强，如从下面的讨论中将变得清楚的那样。

图1c示出了根据本发明的实施例的电流传感器装置100。如上面已经详细描述的那样，电流传感器装置100包括磁场传感器102和控制器106，所述磁场传感器102包括初级磁场传感器单元102_1和校准磁场传感器单元102_2。校准磁场传感器单元102_2可以包括以被限定的彼此之间的空间关系被布置的第一和第二校准磁场传感器元件102_2a和102_2b，其中第一和第二校准磁场传感器元件102_2a和102_2b被配置为检测流过校准导体110的校准电流109的磁场，以提供第一和第二校准传感器信号。控制器106可以被配置为基于在第一校准传感器信号与第二校准传感器信号之间的差并且基于在第一与第二磁场传感器元件102_2a与102_2b之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

例如，两个GMR传感器102_2a和102_2b可以被布置在芯片100上，使得这两个GMR传感器102_2a和102_2b在将电流传感器组件100确切定位在基板(例如印刷电路板)上的情况下检测来自校准导体110的为相同强度的磁场。在这样的情况下，校准电流109的确切的已知量无关紧要，因为只有对称性是相关的。当两个校准GMR 102_2a和102_2b都检测到例如强度相差3％的校准场时，传感器组件100可以关于基板(例如印刷电路板)在一个方向上被移位例如0.1mm。当根据初级电流传感器102_1的测量值计算初级电流107时，这可以稍后由***100来考虑。利用这个方法，可以校正横向位置公差，但是无法校正垂直(厚度方向上的)位置公差。针对后者，再一次，关于校准电流109的确切强度以及校准传感器102_2a和102_2b关于初级传感器102_1的确切磁灵敏度的知识可以被要求(然而这是绝对可能的，特别是当初级磁场传感器单元102_1和校准磁场传感器单元102_2是相同类型的或者已经由制造商而被适应于彼此时)。

在一些实施例中，在图1b和1c中所示的电流传感器装置100(以及还有在图1a中所示的电流传感器组件100)可包括补偿导体116和补偿电流供应装置118，所述补偿导体116以对于校准磁场传感器单元102_2为被限定的空间关系而被布置，所述补偿电流供应装置118被配置为针对补偿导体116提供补偿电流117。校准磁场传感器单元102_2可以被配置为检测补偿电流117的磁场和校准电流109的磁场的组合，以提供校准传感器信号。控制器106可以被配置为接收校准传感器信号，并且控制器106被配置为控制补偿电流供应装置118，以提供补偿电流117，使得补偿电流117的磁场和校准电流109的磁场在校准磁场传感器单元102_2处彼此补偿，或者控制器106被配置为基于校准传感器信号来控制校准电流供应装置104，以提供校准电流109，使得补偿电流的磁场和校准电流109的磁场在校准磁场传感器单元102_2处彼此补偿。控制器106可以进一步被配置为基于如下内容来校准初级传感器信号：补偿电流117的已知的强度、或者补偿电流117和校准电流109的已知的强度比、以及在补偿导体116与校准磁场传感器单元102_2之间的被限定的空间关系。

例如，如果只有补偿电流117(Icomp)的补偿磁场Bcomp存在于校准磁场传感器单元102_2处，那么校准磁场传感器单元102_2的输出信号由下式给出：

Vcomp＝Scal*Bcomp                     (I)

从而，Scal是校准磁场传感器单元102_2的磁灵敏度。存在于校准磁场传感器单元102_2处的补偿磁场Bcomp可以被计算为：

Bcomp＝C1*Icomp                      (II)

C1是包括(或者描述)在补偿导体116与校准磁场传感器单元102_2之间的距离的几何因子。

如果只有校准电流109(Ical)的校准磁场Bcal存在于校准磁场传感器单元102_2处，那么校准磁场传感器单元102_2的输出信号由下式给出：

Vcal＝Scal*Bcal                        (III)

存在于校准磁场传感器单元102_2处的校准磁场Bcal可以被计算为：

Bcal＝C2*Ical                          (IV)

从而，C2是包括(或者描述)在校准导体110与校准磁场传感器单元102_2之间的距离的几何因子。利用方程式(I)至(IV)，C2可以被计算为：

C2＝C1*(Icomp/Ical)*(Vcal/Vcomp)         (V)

如在方程式(V)中所示的那样，被编码成C2的在校准导体110与校准磁场传感器单元102_2之间的距离与在补偿电流117和校准电流109之间的比有关。

可替换地，补偿电流117和校准电流109可以被同时提供(或者接通)，其中校准磁场传感器单元102_2可以用作零点鉴别器(zero pointdiscriminator)。在那种情况下，可使用锁定环来增加(或减少)校准电流109或者补偿电流117，直到在校准磁场传感器单元102_2处的补偿磁场和校准磁场彼此补偿(Bcomp+Bcal＝0)。这导致：

C1*Icomp＝-C2*Ical                    (VI)

基于方程式(VD，C2可以被计算为：

C2＝-C1*(Icomp/Ical)                   (VII)

再一次，C2与在补偿电流117与校准电流109之间的比有关。因而，在那种情况下，可能不要求校准电流109或补偿电流117的已知的强度，而是要求校准电流109和补偿电流117的已知的强度比。即使补偿电流117包括非线性温度特性，只要校准电流包括相同的非线性温度特性，该强度比也维持固定。根据一些实施例，可使用电流镜来提供补偿电流117和校准电流109，使得补偿电流117和校准电流109包括固定的强度比。

在一些实施例中，电流传感器组件100可包括补偿导体116，所述补偿导体116的电流117在校准GMR 102_2处生成磁场。在锁定环中，可以借助于负反馈来调整两个电流(补偿电流117或校准电流109)中的一个，使得在校准GMR 102_2处的补偿磁场和校准磁场之和(几乎)为零。因而，校准GMR102_2可以用作确定补偿磁场和校准磁场之和(几乎)等于零的零点鉴别器，而不是测量校准磁场。因为校准GMR 102_2和补偿导体116可以以被限定的彼此之间的空间关系被布置(例如，通过确切的半导体工艺生产方法可以把两者都超精确地定位在芯片100上)，所以在补偿导体116中流动的被限定的补偿电流117在校准GMR 102_2处生成已知强度的磁场。当锁定环完全有效时，在校准GMR 102_2处的校准电流109的磁场具有相同的大小，但是具有相反的符号(与补偿电流117的磁场相比较)。因为校准电流109(或者至少在校准电流109与补偿电流117之间的比)是已知的，所以***100知道在校准GMR 102_2处的校准磁场强度。因为初级导体108关于校准导体110具有被限定的空间关系并且初级磁场传感器单元102_1关于校准GMR 102_2也具有被限定的空间关系，所以***100知道在初级磁场传感器单元102_1处的每初级电流107的磁场，借此给出校准。为了那个目的，校准GMR 102_2可以具有大的磁灵敏度，而不是被限定的磁灵敏度。从而，校准GMR的磁灵敏度并不是不得不是线性的。如从下面的数学考虑中将变得清楚的那样，校准GMR 102_2的磁灵敏度并不影响***100的校准。

在校准GMR 102_2处的通过在芯片上的补偿导体116中的电流引起的补偿磁场Bcomp和在校准GMR 102_2处的通过在印刷电路板112上的校准导体110中的电流引起的校准磁场Bcal可以被计算为：

Bcomp＝Icomp*Ccomp                           (1)

Bcal＝Ical*Ccal                                 (2)

从而，Icomp是补偿导体116中的电流，Ccomp是在校准GMR 102_2处的在补偿导体116中流动的补偿电流117的每安培的磁场(纯几何函数)，Ical是校准导体110中的电流，并且Ccal是在校准GMR 102_2处的在校准导体110中流动的校准电流109的每安培的磁场。由于锁定环，Bcomp+Bcal＝0，这导致：

Ccal＝Ccomp*Icomp/Ical                   (3)

Ccomp、Icomp和Ical(方程式(3)的右边部分)是已知的，使得Ccal可以由***100来计算。

在初级磁场传感器单元102_1处的由初级磁场传感器单元102_1通过在初级导体108中的电流引起的磁场Bp可以被计算为：

Bp＝Ip*Cp                                (4)

从而，Ip是要被测量的初级电流107，而Cp是在初级磁场传感器单元102_1处的每在初级导体108中的电流的磁场。初级磁场传感器单元102_1可测量Bp并且由此借助于下式计算Ip：

Ip＝Bp/Cp＝Bp*(Ccal/Cp)/Ccal           (5)

因为初级导体108和校准导体110关于彼此被确切地对准(在印刷电路板112上)，所以(Ccal/Cp)的比是固定的并且可以被假设为是已知的。此外，如上面所解释的那样，借助于锁定环，Ccal是已知的。因而，Bp、Ccal和Cp(方程式(5)的右边部分)是已知的，使得Ip可以由***100来计算。如所陈述的那样，校准GMR 102_2的磁灵敏度没有存在于这些方程式中。

根据一些实施例，电流传感器装置100可包括校准电流供应装置104，所述校准电流供应装置104被配置为针对校准导体110提供校准电流109。

此外，控制器106可以被配置为提供校准信号，其中校准电流供应装置104可以被配置为基于校准信号来提供校准电流109。

如已经提到的那样，磁场传感器102和控制器106可以被集成在电流传感器组件100中。当然，校准电流供应装置106和/或补偿电流供应装置118也可以被集成在电流传感器组件100中，其中补偿导体116可以被布置在电流传感器组件100处或者被集成在电流传感器组件100中。

例如，校准电流109可由电流传感器组件100的子电路和外部无源元件(例如电阻器、电容器或电感器)的组合来生成。从而，子电路可以被配置为提供被限定的、与温度无关的电压(称为带隙电压)，所述被限定的、与温度无关的电压可被施加到外部电阻器。因而，流过电阻器的电流可以直接或者在被处理(例如，由电流镜被重定比例(rescale)、被放大或被衰减)之后被用作校准电流109。从而，外部电阻器可以被提供有高精度以及温度和使用寿命的高稳定性。

此外，根据一些实施例，电流传感器组件100可包括磁场传感器102和控制器106，其中校准电流109由外部校准电流供应装置104来提供。在那种情况下，电流传感器组件100可以被配置为提供将初级电流描述为校准电流的多倍的初级传感器信号。

根据本发明的思想，电流传感器组件100可以被安装在包括初级导体108和校准导体110的基板或印刷电路板上。从而，电流传感器组件100可以被安装在基板上，使得第一管脚和第二管脚正接触(或者被连接到)校准导体110，以便把校准电流109注入到校准导体110中。

在下面，在图1a中所示的电流传感器组件100的特征借助于如下电流传感器装置120被描述：所述电流传感器装置120包括印刷电路板112以及被安装在印刷电路板112上的电流传感器组件100。当然，下面的描述同样适用于在图1b和1c中所示的电流传感器装置100。

图2示出了根据本发明的实施例的电流传感器***120的横截面视图。电流传感器***120包括印刷电路板112和被安装在印刷电路板112上的电流传感器组件100。

印刷电路板112包括初级导体108和校准导体110。校准导体110和初级导体108以被限定的彼此之间的空间关系被布置在印刷电路板112上。

电流传感器组件100包括磁场传感器102、校准电流供应装置104和控制器106。校准电流供应装置104被配置为针对校准导体110提供校准电流109。磁场传感器102被配置为：检测在初级导体108中流动的初级电流107的磁场，以(基于初级电流107的被检测到的磁场)提供初级传感器信号，并且检测流过校准导体110的校准电流109的磁场，以(基于校准电流109的被检测到的磁场)提供校准传感器信号。控制器106被配置为接收初级传感器信号和校准传感器信号，并且基于校准传感器信号和在初级导体108与校准导体110之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

根据本发明的另一方面，电流传感器组件可包括磁场传感器102和控制器106。磁场传感器102包括初级磁场传感器单元102_1和校准磁场传感器单元102_2，其中初级磁场传感器单元102_1被配置为检测流过初级导体108的初级电流107的磁场，以提供初级传感器信号，并且其中校准磁场传感器单元102_2被配置为检测流过校准导体110的校准电流109的磁场，以提供校准传感器信号。控制器106被配置为接收初级传感器信号和校准传感器信号，并且被配置为基于校准传感器信号和在初级导体108与校准导体110之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

换句话说，电流传感器组件100可包括在图1a中所示的电流传感器组件100的特征和/或在图1b和1c中所示的电流传感器装置100的特征(包括两者的组合)。例如，电流传感器***120的磁场传感器102可包括如在图1b中所示的初级磁场传感器单元102_1和校准磁场传感器单元102_2。此外，校准磁场传感器单元102_2可包括如在图1c中所示的第一和第二校准磁场传感器元件102_2a和102_2b。

如在图2中所示，校准导体110可以被布置在印刷电路板112的第一层122上，其中初级导体108可以被布置在印刷电路板112的不同于第一层122的第二层124上。从而，电流传感器组件100可以被安装在印刷电路板112上，使得印刷电路板112的第一层122比第二层124更接近于电流传感器组件100。此外，初级导体108和校准导体110可以彼此电隔离。

图3a和3b示出了公知的电流传感器的说明性视图。如在图3a和3b中所示的那样，使用了组件10中的半导体管芯，初级电流导体12位于所述半导体管芯的下面。该电流引起如下磁通量：所述磁通量主要水平地在管芯表面的平面内。存在两个高度可渗透的板(通量集中器)14a和14b，这些高度可渗透的板收集通量并且在它们两者之间形成大的杂散场。杂散场在管芯表面上有显著的垂直贡献(contribution)并且可由平面霍尔板来测量。如果在通量集中器14a和14b的两个相反的边缘处使用两个霍尔板，则它们可被减去。这垂直于管芯地取消了均匀的背景场。***相对于水平背景场仍然不是健壮的。为了这个目的，U形磁屏蔽被提出，例如如在图中3b所示的那样。然而，通量集中器内的涡流和引线框与U形屏蔽的管芯焊盘(die paddle)仍然严重地限制了带宽。此外，***的精度同样由通过可渗透的屏蔽所导致的磁场畸变来确定。

在图3a中，示出了具有承载要被测量的电流的导体迹线12的印刷电路板(PCB)。该迹线12在传感器组件10的下面伸展，并生成如在图3a中所指示的磁性B-场。图3b示出了如何在传感器10和印刷电路板18周围放置可渗透的U形磁屏蔽16。

图4示出了没有校准导体110的电流传感器***120的俯视图126和横截面视图128。在一些实施例中，半导体基板(或管芯)130包括磁场传感器102(未示出)。所述半导体基板130可被装配在常规的表面安装器件组件(SMD组件)100中，在那里管芯130被附着到引线框架/管芯焊盘132(仅仅在横截面128中示出，未在俯视图126中示出)，并且经由接合线134被连接到管脚136并用模制复合物(mold compound)138覆盖。这个SMD组件100可以被安装在印刷电路板(PCB)112上，该印刷电路板(PCB)112包括精细的迹线140，以把传感器100与***120的其它电路元件相连接。为了清晰起见，在图4中仅示出了两条这样的迹线140。要被测量的电流107(或初级电流107)在一条迹线108(或初级导体108)中流动，所述一条迹线108通常比其它迹线宽，以便保持散耗性损失是小的。这个迹线108可以在印刷电路板112的相同层中，或者在另一层中。为了清晰起见，高电流迹线108被绘成在印刷电路板112的底部124(或第二层124)。这也会导致在高电流迹线108与该电路的剩下部分之间的好的电压隔离。电流107引起如下磁场：所述磁场可由磁场传感器来探测。该场的幅度与电流107的幅度成比例，并且因此如果电流迹线108的大小和/或电流迹线108距传感器元件102的距离是已知的，那么传感器100可以估计电流107。

虽然具有被良好限定的形状的电流迹线108是可能的，但是具有传感器元件102的关于电流迹线108的被良好限定的位置通常是昂贵的。一方面，在管芯130之上的传感器元件102可以在SMD组件100内具有位置公差，所述位置公差可能由变化的管芯厚度、在焊盘132与管芯130之间的管芯附着层的厚度、管脚136的弯曲和/或在管脚136与迹线140之间的焊料(未示出)引起。同样，横向管芯附着精度可以被限制为约+/-50μm至150μm。另一方面，预测SMD组件100的翘曲和印刷电路板112的翘曲同样是困难的，所述SMD组件100的翘曲和印刷电路板112的翘曲可能由热力机械应力和水力机械应力引起。在印刷电路板112上同样存在SMD组件100的显著的位置公差，所述位置公差可能由装配工艺的公差引起。

除了这些位置公差之外，还可能在传感器100附近存在铁磁部件，这些铁磁部件使要被测量的电流107的磁场畸变，并且导致测量误差。

根据本发明的思想，印刷电路板112包括初级导体108和校准导体110。校准导体110和初级导体108彼此电隔离，并且以被限定的彼此之间的空间关系被布置在印刷电路板112上。换句话说，印刷电路板112包括第二导体110、即校准线110，所述第二导体110关于高电流迹线108(在层的横向方向上和厚度方向上都)被准确地定位，还相对于高电流迹线108隔离并且被连接到磁场传感器组件100。传感器100在校准线110中注入被良好限定的电流109(或校准电流109)。该被良好限定的电流109引起如下磁场：所述磁场可以由传感器100(或电流传感器组件100)来探测。传感器100使用该校准场来校准电流测量结果。只要校准线110的磁场形状类似于要被测量的电流107的磁场形状，校准线110的磁场形状就可以反映出由于附近的铁磁部件所引起的位置公差和形状畸变的所有影响。

图5示出了根据本发明的实施例的电流传感器***120的俯视图126和横截面视图128。初级导体108和校准导体110可被布置在印刷电路板112上，使得初级导体108和校准导体110越过电流传感器组件100的检测区域。此外，校准导体110可被布置在印刷电路板112上，使得校准导体110越过电流传感器组件100的检测区域至少两次。

在一些实施例中，电流传感器组件100的检测区域可以是邻近于电流传感器组件100的区域，例如是在电流传感器组件100的下面的区域。此外，电流传感器组件100的检测区域可以是如下区域：在所述区域处，要被测量的电流(例如初级电流107和/或校准电流109)的被检测到的磁场的幅度的范围从磁场传感器102的测量范围的10％到磁场传感器102的测量范围的100％。

例如，如在图5中所示，校准导体110可包括被布置在初级电流107的流动方向上的七个臂110a至110g，其中这七个臂中的三个臂110c至110e越过电流传感器组件100的检测区域。

电流传感器组件100可包括用于接触校准导体110的第一管脚136a和第二管脚136b。第一管脚136a可被布置在电流传感器组件100的第一侧144a处，其中第二管脚136b可被布置在电流传感器组件100的与第一侧144a相反的第二侧144b处。电流传感器组件100可以被安装在印刷电路板112上，使得第一管脚136a和第二管脚136b正接触(或者被连接到)校准导体110，以便把校准电流109注入到校准导体110中。

在实施例中，电流传感器组件100可包括四个侧144a至144d，其中第一侧144a和第二侧144b可以被布置为平行(或者反平行)于初级电流107和/或校准电流109的流动方向，并且其中第三侧144c和第四侧144d可以被布置为垂直于初级电流107和/或校准电流109的流动方向。

如在图5中所示，电流传感器组件100可被安装在印刷电路板112上，使得第一管脚136a被连接到校准导体110的第六臂110f并且第二管脚136b被连接到校准导体110的第二臂110b。

在一些实施例中，初级导体108可包括锥形体(taper)150，其中初级导体108可以被布置在印刷电路板112上，使得锥形体150被布置在电流传感器组件100的检测区域中。锥形体150可以被用来增加初级电流107的电流密度，并且因而增加初级电流107在电流传感器组件100的检测区域中的磁场。

校准线110可以被放置在印刷电路板112的传感器100所位于的相同的表面上，并且高电流线108可以被放置在不同的级(level)上，例如在印刷电路板112内(在多级印刷电路板112中)或者在印刷电路板112的底侧124(或者第二层124)上。这有助于增加在高电流高电压电路与低电压检测电路100之间的电压隔离。此外，在校准线110与传感器100之间的距离可以被最小化，使得在仍然保持穿过校准线110的电流109是小的同时获得改进的(或者甚至最好的)校准信号质量。

校准线110的在传感器100的下面的部分(即110c，110d和110e)可以在主电流107(或初级电流107)的方向上被对准。通常，这些部分具有最小的线宽和最小的节距(pitch)(这两者都与印刷电路板112的工艺有关)。目标是在传感器100的下面塞入尽可能多的线，以便在仍然保持穿过其的电流109(或者校准电流109)的幅度是小的同时使校准线圈110(或者校准导体110)的安培-匝数(amp-turn)最大化。电流109(或者校准电流109)不得不由传感器100(或者更精确地说，由校准电流供应装置104)来供给，并且因此高校准电流109会增加传感器100的耗散并且还增加管芯大小，因为更大的有源器件(例如晶体管)可能被需要来控制更大的电流(校准电流109)。另一方面，校准线110的电阻针对传感器100应当小到足以在为例如5V或3.3V或3V的通常的供给电压的情况下工作。如果传感器100的可用的供给电压为VDD并且校准电流109为Ical，那么校准线圈110的电阻不应该超过VDD/Ical。为了这个目的，可能需要的是，在110a和110g处使用比在110c、110d和110e处更宽的电流迹线。此外，垂直于初级导体108的电流迹线也可以比电流迹线110c、110d和110e(例如内部迹线和/或外部迹线)更宽。

注意，在传感器100上的迹线110a的磁场(虽然微弱)与迹线110g的磁场相比较具有相反的符号。因此，迹线110a应该被放置在距迹线110c足够的距离处。注意，在传感器100上的迹线110g的磁场与迹线110a的磁场相比较具有相反的符号。因此，迹线110a和110g应当在距传感器100相等的距离处(那么这些迹线对传感器100的影响取消)。出于相同的原因，垂直于初级导体108的电流迹线也可以被布置在距传感器100相等的距离处。在一些实施例中，由于磁应力、热应力和/或机械应力的原因，印刷电路板112的布局可以关于垂直虚线142对称。

如在图5中所示的那样，因为校准线110在管脚136周围形成环路，所以可以需要第三互连层来连接所有其它传感器管脚136。在一些实施例中，可使用三层印刷电路板112，其中可使用具有铜迹线的中间层来接触传感器管脚136，或者使用跳线来越过校准线110。原则上还可能使用长引线，所述长引线伸出远至组件100的左边和右边并且跳过迹线110a和110g(然而用于装配印刷电路板112的自动取放设备可能将要在这样的长引线方面有问题。下面的实施例论述该问题。

图6示出了根据本发明的实施例的电流传感器***120的俯视图126和横截面视图128。和图5相反，校准导体110被布置在印刷电路板112上，使得校准导体110越过电流传感器组件100的检测区域两次。

此外，校准导体110可被布置在印刷电路板112上，使得校准电流109在第一方向上以及在与第一方向反平行的第二方向上流过电流传感器组件100的检测区域，以致在第一方向上流动的校准电流的磁场与在第二方向上流动的校准电流109的磁场相比较包括相反的符号。第一方向可以平行(或反平行)于初级电流107的流动方向。

如在图6中所示，校准导体110可包括具有第一长臂110b、第二长臂110c和短臂110d的U形体(U-shape)，其中第一长臂110b和第二长臂110c被布置在初级电流107的流动方向上，并且其中短臂110d被布置为垂直于初级电流107的流动方向。

在一些实施例中，磁场传感器102可包括第一磁场传感器元件102a和第二磁场传感器元件102b(例如如在图7中所示)。第一磁场传感器元件102a可以被配置为检测初级电流107的磁场和在第一方向上流动的校准电流109的磁场，以便基于初级电流107的被检测到的磁场和在第一方向上流动的校准电流109的被检测到的磁场来提供第一传感器信号。第二磁场传感器元件102b可以被配置为检测初级电流107的磁场和在第二方向上流动的校准电流的磁场，以便基于初级电流107的被检测到的磁场和在第二方向上流动的校准电流109的被检测到的磁场来提供第二传感器信号。

控制器106可以被配置为基于第一传感器信号和第二传感器信号的减法来确定校准电流109的强度(例如，第一传感器信号-第二传感器信号＝校准传感器信号)。

此外，控制器106可以被配置为基于第一传感器信号和第二传感器信号的加法来确定初级电流107的强度(例如，第一传感器信号+第二传感器信号＝初级传感器信号)。

在一些实施例中，第一磁场传感器元件102a可被布置在电流传感器组件100中，使得第一磁场传感器元件102a对在第一臂110b中流动的校准电流109的磁场的灵敏度至少是对在第二臂110c中流动的校准电流109的磁场的灵敏度的2(或者3、5、8、10、50或100)倍。此外，第二磁场传感器元件102b可以被布置在电流传感器组件100中，使得第二磁场传感器元件102b对在第二臂110c中流动的校准电流109的磁场的灵敏度至少是对在第一臂110b中流动的校准电流109的磁场的灵敏度的2(或者3、5、8、10、50或100)倍。

例如，电流传感器***120可包括环形校准线110。在校准线110的部分110b中，校准电流109可具有(但不限于具有)与电流107(或初级电流107)相同的方向，而在部分110c中，校准电流109可具有(但不限于具有)相反的方向。那么，由部分110b所生成的磁场类似于电流107(或初级电流107)的磁场，而由部分110c所生成的场具有相反的符号。探测电流107(或初级电流107)的场的传感器***100可取消部分110b和部分110c的两个贡献，使得它们在传感器100的总信号(或初级传感器信号、或描述初级电流的电流传感器输出信号)中并不显露出来。然而，***100可包括两个子***102a和102b(或者两个磁场传感器元件102a和102b)，其中一个突出地对部分110b的场敏感，并且另一个主要探测部分110c的场。如果两个子***102a和102b的信号被相加，则部分110b和110c的贡献取消，使得只有电流107(或初级电流107)的贡献保留，然而如果两个子***102a和102b(或者两个磁场传感器元件102a和102b)的信号被相减，那么结果与校准电流109成比例，而没有主电流107的任何影响。尽管如此，当考虑在电流传感器组件100与印刷电路板112之间的真实定位公差时，对应于初级电流107的小部分可以在校准传感器信号中保留，其中对应于校准电流109的小部分可以在总的或初级传感器信号中保留。这可借助于总是可以被求解的线性方程组被描述，从而导致与校准电流无关的、校准传感器信号与总的或初级传感器信号的线性组合以及与初级电流无关的第二线性组合。

注意，在图3中所示的在初级导体108与校准导体110之间的空间关系意味着用于说明的目的。在实施例中，初级导体108和校准导体110可包括多个不同大小和/或形状以及关于彼此和关于电流传感器组件100的多个不同的布置。例如，如果如在图3a中所示的磁场传感器元件或者磁阻传感器元件被使用(即对平行于电流传感器组件100和/或印刷电路板112的磁场分量敏感的磁场传感器)，那么校准导体110可被布置为平行于和/或反平行于初级导体108。此外，如果霍尔元件被使用(即对垂直于电流传感器组件100和/或印刷电路板112的磁场分量敏感的磁场传感器)，那么校准导体110可以以任意角度(例如在0°到90°之间)被布置或者甚至垂直于初级导体108被布置。

图7示出了根据本发明的实施例的电流传感器***120的横截面视图128。和图6相反，电流传感器组件100包括第三磁场传感器元件102c，所述第三磁场传感器元件102c被布置在(第一)磁场传感器元件102a与第二磁场传感器元件102b之间，使得第三磁场传感器元件102c对在第一臂110b中流动的校准电流109的磁场的灵敏度和对在第二臂110c中流动的校准电流109的磁场的灵敏度是(几乎)相同的。

图7中所示的三个磁场传感器元件102a至102c对Bx-场(对垂直于初级电流107和/或校准电流109的流动方向并且平行于印刷电路板112的第一层122和/或第二层124的磁场分量)、诸如垂直霍尔器件或像AMR(AMR＝各向异性磁阻)或者GMR(GMR＝巨磁阻)电阻器的磁阻器件可以是敏感的。在下文中，环形(或者u形)校准线110被假设，其中校准电流109在部分110b(或者第一长臂110b)中流入图7的绘图平面，并且在部分110c(或者第二长臂110c)中流出图7的绘图平面。部分110b在管芯130表面上生成Bx＞0，而部分110c在管芯130表面上生成Bx＜0。传感器***100可包括三个磁场传感器元件102a至102c，所述三个磁场传感器元件102a至102c都探测Bx-场。在正常操作下，***100(或者更精确地说，控制器106)可用计算机计算(compute)在部分102c与部分102a加部分102b的平均值之间的Bx-场的差：总信号＝Bx(102c)-Bx(102a)/2-Bx(102b)/2。如果元件102c正好被放置在部分110b和部分110c之间(在俯视图中)，那么穿过部分110b和部分110c的电流109的贡献取消，并且因此传感器元件102c并不响应于校准电流109。然而，元件102a主要响应于穿过部分110b的电流109并且仅微弱地响应于穿过部分110c的电流109，而元件102b仅微弱地响应于穿过部分110b的电流109并且强烈地响应于穿过部分110c的电流109。在校准模式下，***100(或者更精确地说，控制器106)可减去对作用于元件102a和102b的Bx-场。该减法的结果与校准电流109成比例，并且该结果也可能包含来自穿过初级导体108的电流107(或者初级电流107)的一些贡献(这与线108关于传感器元件102a至102c的对称性有关)。***100(或者更精确地说，校准电流供应装置104)可以以特定频率或以特定的图案(甚至以伪随机图案)来调制校准电流109，以便辨别校准电流109与穿过线108(或者初级导体108)的电流107。

图8示出了根据本发明的实施例的电流传感器***120的俯视图126。校准导体可包括具有第一长臂110b、第二长臂110c和短臂110d的U形体，其中第一长臂110b和第二长臂110c被布置在初级电流107的流动方向上，并且其中短臂110d被布置为垂直于初级电流107的流动方向。

电流传感器组件100可包括接触(或者被连接到)校准导体110的第二臂110c的第一管脚136a和接触(或者被连接到)校准导体110的第一臂110b的第二管脚136b，以便把校准电流109注入到校准导体110中。如在图8中所示，第一管脚136a和第二管脚136b可被布置在印刷电路板112的相同侧处，例如在印刷电路板112的第三侧144c处。

换句话说，如在图8中所示，电流传感器组件100可在组件100的第三和第四边缘处针对校准电流109提供管脚136a和136b。

图9示出了根据本发明的实施例的电流传感器***120的俯视图126。和图8相反，校准导体110包括被布置在两个长臂110b和110c之间的第三长臂110h，使得第三长臂110h同样越过电流传感器组件100的检测区域。

电流传感器组件100可包括接触(或者被连接到)校准导体110的第二臂110c的第一管脚136a和接触(或者被连接到)校准导体110的第三臂110h的第二管脚136b，以便把校准电流109注入到校准导体110中。如在图8中所示，第一管脚136a可被布置在印刷电路板112的第三侧144c处，其中第二管脚136b可被布置在印刷电路板的不同于第三侧144c的第四侧144d处。

在一些实施例中，被连接到校准线110的两个管脚136a和136b中的一个也可以是接地管脚或信号接地或低电压接地或者甚至是初级电流107路径的接地。还可能的是，连接一个管脚136a或136b，用于经由接合线使校准线110与接地管脚接触。可替换地，两个相应的管脚136a和136b可经由引线框架部分被连接(例如，这些管脚都是管芯焊盘132的延伸部)。

图10示出了根据本发明的实施例的电流传感器***120的俯视图126和横截面视图128。针对一些应用，可以需要的是，把校准线110和初级电流迹线108放置在相同的级(或者PCB 112的顶部122或者PCB 112的底部124或者中间层)上。这样的原因可能是，像在DCB(DCB＝直接铜接合)中那样只有单个层可用，或者在导体层之间的聚合物/纸基质具有差的尺寸稳定性。在这种情况下，布局可以看上去像它在图10中所示的那样(特别是可以可能的是，它具有只在电流传感器组件100的一侧处、例如在电流传感器组件100的第一侧144a处的传感器管脚136a和136b)。

本发明的一些实施例提供使用至少一个传感器管脚136a的电流传感器组件100，所述至少一个传感器管脚136a供给由传感器100所生成的校准电流109。这个cal电流109(或者校准电流109)被注入到校准线110或者线圈110中，所述校准线110或者线圈110被放置在PCB 112上(或者在顶部层122、中间层或底部层124)上。校准线110具有被良好限定的关于初级导体108的几何形状和位置，所述初级导体108承载要被测量的电流107。传感器***100把由校准线110所生成的磁场和由初级导体108所生成的磁场相比较。从该比中，传感器***100可以估计cal电流109对于初级电流107的比。如果cal电流109是已知的，则初级电流107遵循。

本发明的另外的实施例提供磁性电流传感器组件100，所述磁性电流传感器组件100具有供给校准电流109的至少一个端子/管脚136a。

本发明的另外的实施例提供一种制造方法。该方法包括：在基板112或者PCB 112上安装磁性电流传感器100，所述基板112或者PCB 112承载初级导体108和校准线圈110，在那里初级导体108和校准线圈110两者关于彼此在被良好限定的位置中，并且初级导体108相对于传感器电路100被电流隔离，而校准线圈110没有相对于传感器电路100被电流隔离。

本发明的另外的实施例提供一种磁性电流传感器100，在那里初级导体108和校准线圈110被制造在基板/PCB 112上的不同的层中(例如顶部122和底部124，或者顶部122和中间)。

本发明的另外的实施例提供一种磁性电流传感器100，在那里校准线110比初级导体108更接近于传感器100(使得在初级导体108与传感器100之间的电压隔离可以被最大化)。

本发明的另外的实施例提供一种磁性电流传感器100，在那里校准线110生成如下磁场：所述磁场主要在要被测量的电流108的信号中被抑制(例如校准线110生成奇对称的磁场，而初级电流107生成偶对称的场，并且因而这两者可以通过对称性被分离)。

本发明的另外的实施例提供一种磁性电流传感器100，在那里初级导体108生成如下磁场：该磁场主要在校准线110的信号中被抑制。

本发明的另外的实施例提供一种具有在传感器组件100外部的校准线110的磁性电流传感器100，在那里校准线110的两端被连接到传感器组件100的不同侧(例如，校准电流109由在管脚的右排(第一侧144a)处的传感器管脚136a来供给，而校准线圈110在传感器组件100的左侧(第二侧144b)或者上侧(第三侧144c))或者下侧(第四侧144d)处被系到地(注意的是，接地连接可经由专用的管脚或者简单地经由接地平面来进行)。

本发明的另外的实施例提供一种磁性电流传感器100，所述磁性电流传感器100在把组件100安装到基板/PCB 112上之后和/或在所有其他磁扰动部件被安装在这个基板112上之后被校准。这可能发生在线末端测试(end-of-linetest)中的装配之后，或者在操作期间或服务间隔期间重复发生。

本发明的另外的实施例提供一种磁性电流传感器100，所述磁性电流传感器100工作在闭环中，其中穿过校准线110的校准电流109被调整到特定的值，在那里校准电流109的在传感器元件102上的磁场取消了穿过初级导体108的电流107的磁场。从而，校准线110就像初级导体108那样在传感器组件100的外部。

图11示出了用于检测在基板的初级导体中流动的初级电流的方法200的流程图。在步骤202中，针对基板的校准导体提供校准电流，其中校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上。在步骤204中，检测在初级导体中流动的初级电流的磁场，以提供初级传感器信号，并且检测流过校准导体的校准电流的磁场，以提供校准传感器信号。在步骤206中，基于校准传感器信号和在初级导体与校准导体之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

在一些实施例中，可以提供校准电流，使得校准电流的强度至多是初级电流的满额强度的1/100(或1/200、1/300、1/400、1/500、1/600、1/700、1/800、1/900或1/1000)。

此外，可以提供校准电流，使得校准电流的强度等于或小于100mA(或者90mA、80mA、70mA、60mA、50mA、40mA、30mA、20mA或10mA)。

虽然在设备的上下文中描述了一些方面，但是清楚的是，这些方面也表示相对应的方法的描述，在那里块或器件对应于方法步骤或者方法步骤的特征。类似地，在方法步骤的上下文中所描述的方面也表示相对应的设备的相对应的块、项目或特征的描述。一些或者全部方法步骤可由(或者通过使用)硬件设备(例如微处理器、可编程计算机或电子电路)来执行。在一些实施例中，一个或多个最重要的方法步骤可由这样的设备来执行。

一般而言，本发明的实施例可以被实施为具有程序代码的计算机程序产品，其中，当计算机程序产品在计算机上运行时，所述程序代码在工作中用于执行所述方法中的一个。程序代码可以例如被存储在机器可读载体上。

其它实施例包括用于执行被存储在机器可读载体上的在这里所描述的方法中的一个的计算机程序。

换句话说，因此，本发明方法的实施例是具有用于当计算机程序在计算机上运行时执行这里所描述的方法中的一个的程序代码的计算机程序。

因此，本发明方法的另一实施例是一种数据载体(或者数字存储介质、或计算机可读介质)，所述数据载体包括被记录在其上的计算机程序，用于执行这里所描述的方法中的一个。数据载体、数字存储介质或者记录介质通常是有形的和/或非瞬时性的(non-transitionary)。

另一实施例包括处理装置，例如计算机或可编程逻辑器件，所述处理装置被配置为或者被适配来执行这里所描述的方法中的一个。

另一实施例包括具有被安装在其上的计算机程序的计算机，所述计算机程序用于执行这里所描述的方法中的一个。

在一些实施例中，可使用可编程逻辑器件(例如现场可编程门阵列)来执行这里所描述的方法的一些或全部功能。在一些实施例中，现场可编程门阵列可与微处理器合作，以便执行这里所描述的方法中的一个。一般而言，这些方法可由任何硬件设备来执行。

上面所描述的实施例仅仅是说明本发明的原理的。应该理解的是，这里所描述的装置和细节的修改和变型对于本领域技术人员将是明显的。因此，意图是仅仅通过即将来临的(impending)专利权利要求的范围来限制，而不是通过借助于这里的实施例的描述和解释所呈现的特定细节来限制。

Claims (28)

1.一种电流传感器组件，其被配置为检测在基板的初级导体中流动的初级电流，所述电流传感器组件包括：

校准电流供应装置，所述校准电流供应装置被配置为针对基板的校准导体提供校准电流，其中校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上；

磁场传感器，所述磁场传感器被配置为检测在初级导体中流动的初级电流的磁场，以提供初级传感器信号，并且所述磁场传感器进一步被配置为检测流过校准导体的校准电流的磁场，以提供校准传感器信号；以及

控制器，所述控制器被配置为接收初级传感器信号和校准传感器信号，并且被配置为基于校准传感器信号和在初级导体与校准导体之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

2.根据权利要求1所述的电流传感器组件，其中，控制器进一步被配置为基于校准传感器信号来确定在磁场传感器与校准导体之间的空间关系，并且被配置为：基于在磁场传感器与校准导体之间的被确定的空间关系以及在校准导体与初级导体之间的被限定的空间关系，确定在磁场传感器与初级导体之间的空间关系；

其中，控制器进一步被配置为基于磁场传感器与初级导体之间的被确定的空间关系来校准初级传感器信号。

3.根据权利要求1所述的电流传感器组件，其中，校准电流供应装置被配置为提供校准电流，使得校准电流的强度至多是初级电流的满额强度的1/100。

4.根据权利要求1所述的电流传感器组件，其中，校准电流供应装置被配置为提供校准电流，使得校准电流的强度等于或小于100mA。

5.根据权利要求1所述的电流传感器组件，其中，磁场传感器包括初级磁场传感器单元和校准磁场传感器单元，其中，初级磁场传感器单元被配置为检测流过初级导体的初级电流的磁场，以提供初级传感器信号，并且其中校准磁场传感器单元被配置为检测流过校准导体的校准电流的磁场，以提供校准传感器信号。

6.根据权利要求1所述的电流传感器组件，其中，电流传感器组件包括被配置为针对校准导体提供校准电流的第一管脚。

7.根据权利要求6所述的电流传感器组件，其中，电流传感器组件包括第二管脚，其中第一管脚和第二管脚被配置为接触校准导体。

8.一种电流传感器装置，用于检测在基板的初级导体中流动的初级电流，所述电流传感器装置包括：

磁场传感器，所述磁场传感器包括初级磁场传感器单元和校准磁场传感器单元，其中初级磁场传感器单元被配置为检测流过初级导体的初级电流的磁场，以提供初级传感器信号，并且其中校准磁场传感器单元被配置为检测流过基板的校准导体的校准电流的磁场，以提供校准传感器信号，其中校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上；以及

控制器，所述控制器被配置为接收初级传感器信号和校准传感器信号，并且被配置为基于校准传感器信号和在初级导体与校准导体之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

9.根据权利要求8所述的电流传感器装置，其中，校准磁场传感器单元的磁场灵敏度至少是初级磁场传感器单元的磁场灵敏度的10倍。

10.根据权利要求9所述的电流传感器装置，其中，校准磁场传感器单元是各向异性磁阻、巨磁阻、穿隧磁阻或者庞磁阻传感器单元。

11.根据权利要求8所述的电流传感器装置，其中，校准磁场传感器单元包括以被限定的彼此之间的空间关系来布置的第一校准磁场传感器元件和第二校准磁场传感器元件，其中所述第一校准磁场传感器元件和第二校准磁场传感器元件被配置为检测流过校准导体的校准电流的磁场，以提供第一校准传感器信号和第二校准传感器信号；并且

其中控制器被配置为：基于在第一校准传感器信号和第二校准传感器信号之间的差，并基于在第一磁场传感器元件与第二磁场传感器元件之间的被限定的空间关系，校准初级传感器信号。

12.根据权利要求8所述的电流传感器装置，其中，磁场传感器和控制器被集成在电流传感器组件中。

13.根据权利要求8所述的电流传感器装置，进一步包括校准电流供应装置，所述校准电流供应装置被配置为针对校准导体提供校准电流。

14.根据权利要求13所述的电流传感器装置，其中，控制器被配置为提供校准信号，其中校准电流供应装置被配置为基于校准信号提供校准电流。

15.根据权利要求8所述的电流传感器装置，其中，所述电流传感器装置包括补偿导体和补偿电流供应装置，所述补偿导体以对于校准磁场传感器单元为被限定的空间关系而被布置，所述补偿电流供应装置被配置为针对补偿导体提供补偿电流；

其中，校准磁场传感器单元被配置为检测补偿电流的磁场和校准电流的磁场的组合，以提供校准传感器信号；

其中控制器被配置为接收校准传感器信号，并且被配置为控制补偿电流供应装置，以提供补偿电流，使得补偿电流的磁场和校准电流的磁场在校准磁场传感器单元处相互补偿，或者所述控制器被配置为基于校准传感器信号来控制校准电流供应装置，以提供校准电流，使得补偿电流的磁场和校准电流的磁场在校准磁场传感器单元处相互补偿；并且

其中控制器进一步被配置为基于补偿电流和校准电流的已知的强度比以及在补偿导体与校准磁场传感器单元之间的被限定的空间关系而校准初级传感器信号。

16.一种电流传感器***，其包括：

印刷电路板；以及

安装在印刷电路板上的电流传感器组件；

其中，所述印刷电路板包括初级导体和校准导体，其中校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系被布置在印刷电路板上；并且

其中，电流传感器组件包括：

校准电流供应装置，所述校准电流供应装置被配置为针对印刷电路板的校准导体提供校准电流；

磁场传感器，所述磁场传感器被配置为检测在初级导体中流动的初级电流的磁场，以提供初级传感器信号，并且所述磁场传感器被配置为检测流过校准导体的校准电流的磁场，以提供校准传感器信号；以及

控制器，所述控制器被配置为接收初级传感器信号和校准传感器信号，并且被配置为基于校准传感器信号和在初级导体与校准导体之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

17.根据权利要求16所述的电流传感器***，其中，校准导体被布置在印刷电路板的第一层上，并且其中初级导体被布置在印刷电路板的不同于第一层的第二层上。

18.根据权利要求16所述的电流传感器***，其中，电流传感器组件被安装在印刷电路板上，使得印刷电路板的第一层比第二层更接近于电流传感器组件。

19.根据权利要求16所述的电流传感器***，其中，初级导体和校准导体彼此电隔离。

20.根据权利要求16所述的电流传感器***，其中，初级导体和校准导体被布置在印刷电路板上，使得初级导体和校准导体越过电流传感器组件的检测区域。

21.根据权利要求20所述的电流传感器***，其中，校准导体被布置在印刷电路板上，使得校准导体越过电流传感器组件的检测区域至少两次。

22.根据权利要求21所述的电流传感器***，其中，校准导体被布置在印刷电路板上，使得校准电流在第一方向上和在第二方向上流过电流传感器组件的检测区域，其中在第一方向上流动的校准电流的磁场和在第二方向上流动的校准电流的磁场是奇对称的，并且其中初级电流的磁场是偶对称的。

23.根据权利要求21所述的电流传感器***，其中，校准导体包括具有第一长臂、第二长臂和短臂的U形体，其中第一长臂和第二长臂被布置在初级电流的流动方向上，并且其中短臂垂直于初级电流的流动方向被布置，其中第一长臂和第二长臂越过电流传感器组件的检测区域。

24.根据权利要求20所述的电流传感器***，其中，初级导体包括锥形体，其中所述初级导体被布置在印刷电路板上，使得所述锥形体被布置在所述电流传感器组件的检测区域中。

25.根据权利要求16所述的电流传感器***，其中，校准导体的宽度至多是电流传感器组件的宽度的二分之一。

26.一种用于检测在基板的初级导体中流动的电流的装置，其中，用于检测电流的装置包括：

用于针对基板的校准导体提供校准电流的装置，其中校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系而在基板上，并且其中校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上；

用于检测在初级导体中流动的初级电流的磁场以提供初级传感器信号并且用于检测流过校准导体的校准电流的磁场以提供校准传感器信号的装置；以及

用于基于校准传感器信号和在初级导体与校准导体之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号的装置。

27.一种用于检测在基板的初级导体中流动的电流的方法，所述方法包括：

针对基板的校准导体提供校准电流，其中校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上；

检测在初级导体中流动的初级电流的磁场，以提供初级传感器信号，并且检测流过校准导体的校准电流的磁场，以提供校准传感器信号；以及

基于所述校准传感器信号和在初级导体与校准导体之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

28.一种计算机可读的非瞬时性数字存储介质，其具有被存储在其上的具有程序代码的计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，所述程序代码用于执行用于检测在基板的初级导体中流动的电流的方法，所述方法包括：

针对基板的校准导体提供校准电流，其中校准导体和初级导体以被限定的彼此之间的空间关系被布置在基板上；

检测在初级导体中流动的初级电流的磁场，以提供初级传感器信号，并且检测流过校准导体的校准电流的磁场，以提供校准传感器信号；以及

基于所述校准传感器信号和在初级导体与校准导体之间的被限定的空间关系来校准初级传感器信号。

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