CN105510675A - 单芯片电流传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种单芯片电流传感器，其根据被测定电流产生的磁感应强度来检测所述被测定电流，该单芯片电流传感器包括集成在同一芯片上的导体、第一磁传感器、第二磁传感器，所述导体用于为被测定电流提供流经通道，使被测定电流能够流过该导体；第一磁传感器和第二磁传感器位于导体周围，以形成差分输出；导体上存在宽度变窄的收敛段。与现有技术相比，本发明不仅能够消除外界磁场干扰，提高性能稳定性和灵敏度，而且也能减小或消除传感器与待测电路接触电阻差异带来的测量误差。

Description

单芯片电流传感器
【技术领域】
本发明涉及电流传感器技术领域，尤其涉及一种单芯片电流传感器。
【背景技术】
用于测量电流大小的电流传感器广泛应用于各种电子设备中。传统的一种电流传感器通过测量串联在电路中的电阻两端的电压得到电路中电流的大小。但是这种方法的功耗损耗大，而且电阻阻值随温度漂移会引起测量误差。
另一种传统的电流传感器需要将电流流经的导线穿过聚磁结构(通常是一个由软磁材料构成的环状聚磁结构)，再由内置的磁传感器测量磁场大小。这种方法存在体积大，使用不便等缺陷。
另一种电流传感器使被测电流流经传感器内部集成的导体，磁传感器直接测量导体中电流产生的磁场。具体设计如同申请公布号CN103323643A，申请号2012100750174的中国发明专利申请描述，传感器内部集成有一个U字形状的导体，导体周围放置两个磁传感器进行差分测量。这种设计的缺陷在于当传感器与待测电路之间的接触电阻差异导致导体电流输入端的电流密度分布不均匀时，电流产生的磁场也会不均匀，从而影响传感器的精度。
因为，有必要提出一种改进的方案来克服上述问题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种单芯片电流传感器，其不仅能够消除外界磁场干扰，提高性能稳定性和灵敏度，而且也能减小或消除传感器与待测电路接触电阻差异带来的测量误差。
为了解决上述问题，本发明提供一种单芯片电流传感器，其根据被测定电流产生的磁感应强度来检测所述被测定电流，该单芯片电流传感器包括集成在同一芯片上的导体、第一磁传感器、第二磁传感器，所述导体用于为被测定电流提供流经通道，使被测定电流能够流过该导体；第一磁传感器和第二磁传感器位于导体周围，以形成差分输出；导体上存在宽度变窄的收敛段。
进一步的，所述导体包括第一腿部、与第一腿部平行的第二腿部和连接第一腿部和第二腿部的连接部，第一腿部和第二腿部上流过的被测定电流的方向相反；第一磁传感器和第二磁传感器分别位于第一腿部和第二腿部的上方；或第一磁传感器和第二磁传感器分别位于第一腿部和第二腿部的下方，在第一腿部和第二腿部分别存在宽度变窄的收敛段。
进一步的，第一磁传感器位于位于第一腿部的收敛段和连接部之间；第二磁传感器位于位于第二腿部的收敛段和连接部之间。
进一步的，第一腿部的收敛段关于第一腿部的中心线对称；第二腿部的收敛段关于第二腿部的中心线对称。
进一步的，第一腿部的收敛段非关于第一腿部的中心线对称；第二腿部的收敛段非关于第二腿部的中心线对称。
进一步的第一腿部的收敛段的图形和第二腿部的收敛段的图形关于所述导体的中心线对称。
进一步的，所述导体为U字形导体，所述导体和第一磁传感器、第二磁传感器之间均设置有绝缘层。
进一步的，所述磁传感器为各向异性磁阻、巨磁阻、隧穿磁阻或霍尔传感器。
进一步的，第一腿部未与连接部相连的一端上设置有若干焊点，第二腿部未与连接部相连的一端上设置有若干焊点。
现有技术相比，本发明通过在能够使被测电流流过的导体周围设置两个磁传感器进行差分测量，从而消除外界磁场干扰，提高性能稳定性和灵敏度；且通过在该导体上设置宽度变窄的收敛段，使导体中的电流密度分布均匀，从而减小或消除传感器与待测电路之间的接触电阻差异带来的测量误差。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明在一个实施例中的单芯片电流传感器的结构示意图；
图2(a)和图2(b)分别为第一磁传感器和第二磁传感器所在位置的磁场分布图；
图3为本发明在另一个实施例中的单芯片电流传感器的结构示意图；
图4(a)为被测定电流流经现有的单芯片电流传感器的U字形导体时的计算机仿真图；
图4(b)为被测定电流流经本发明的单芯片电流传感器的U字形导体时的计算机仿真图。
【具体实施方式】
本发明的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本发明技术方案的运作。为透彻的理解本发明，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本发明则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本发明的目的，由于熟知的方法和程序已经容易理解，因此它们并未被详细描述。
此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。所属领域内的普通技术人员所熟知的是，本发明中的相连、连接或相接等表示直接或间接电性连接。
本发明中的单芯片电流传感器根据被测定电流产生的磁感应强度来检测所述被测定电流，其包括集成在同一芯片上的导体、第一磁传感器、第二磁传感器，所述导体用于为被测定电流提供流经通道，使被测定电流能够流过该导体；第一磁传感器和第二磁传感器位于导体周围，以形成差分输出(即第一磁传感器和第二磁传感器可以通过差分测量得到被测定电流产生的磁场大小)；导体上存在宽度变窄的收敛段。
在一个实施例中，所述导体包括第一腿部、与第一腿部平行的第二腿部和连接第一腿部和第二腿部的连接部，第一腿部和第二腿部上流过的被测定电流的方向相反，在第一腿部和第二腿部分别存在宽度变窄的收敛段，第一磁传感器和第二磁传感器分别位于第一腿部和第二腿部的上方；或第一磁传感器和第二磁传感器分别位于第一腿部和第二腿部的上方。
请参考图1所示，其为本发明在一个实施例中的单芯片电流传感器的结构示意图。图1中的单芯片电流传感器包括导体10、第一磁传感器20、第二磁传感器30，导体10和第一磁传感器20、第二磁传感器30之间均设置有绝缘层。其中，导体10为U字形状，该U字形装的导体10包括第一腿部11、第二腿部12和连接第一腿部11和第二腿部12的连接部13；第一磁传感器20位于第一腿部11的下方，第二磁传感器30位于第二腿部12的下方。待测定电流I从导体10的第一腿部11流入，从第二腿部12流出。
请参考图2(a)和图2(b)所示，其分别为第一磁传感器20和第二磁传感器30所在位置的磁场分布图。其中，BI为被测定电流流过导体产生的磁场强度；B0为外界磁场强度，设B0方向为负方向，第一磁传感器20检测到的磁场强度为B1，第二磁传感器30检测到的磁场强度为B2，则
B1＝+(BI–B0)(1)
B2＝-(BI+B0)(2)
公式(1)-公式(2)即可获得差分磁场强度BS，BS＝B1-B2＝2BI。
由此可知，本发明中的单芯片电流传感器通过在所述导体10周围设置两个磁传感器进行差分测量，从而消除外界磁场干扰，提高性能稳定性和灵敏度。
请继续参考图1所示，导体10的第一腿部11存在宽度变窄的收敛段11a，在第二腿部12存在宽度变窄的收敛段12a。本发明通过在导体10上设置宽度变窄的收敛段，使导体10中的电流密度分布均匀，从而减小或消除传感器与待测电路接触电阻差异带来的测量误差。
在图1所示的实施例中，第一磁传感器20位于第一腿部11的下方，且位于第一腿部的收敛段11a和连接部13之间；第二磁传感器30位于第二腿部12的下方，且位于第二腿部的收敛段12a和连接部13之间。第一腿部的收敛段11a关于第一腿部11的中心线对称；第二腿部的收敛段12a关于第二腿部12的中心线对称。
以下基于图1所示的单芯片电流传感器，具体介绍本发明的原理。
单芯片电流传感器的U字形导体的电流输入端和输出端分别设置有五个焊点，如果焊点的电阻不同，会引起输入端或输出端的电流分布不均匀，具体请参见图4(a)所示，图4(a)示出了被测定电流流经现有的单芯片电流传感器的U字形导体时的计算机仿真图，在图4(a)中，被测定电流主要由最左边的焊点流入U字形导体，由最右边的焊点流出。这样，U字形导体中的电流方向会沿对角线方向，因为磁传感器主要测量沿水平方向的磁场，如果电流方向沿对角线的话，会引起测量误差。
请参考图4(b)所示，其为被测定电流流经图1所示的单芯片电流传感器的U字形导体时的计算机仿真图。由于图1所示的单芯片电流传感器在U字形导体的第一腿部11和第二腿部12分别设置有宽度变窄的收敛段，因此，可以在一定程度上纠正上述可能出现的电流不均匀。在图4(b)中，被测定电流从第一腿部11未与连接部13相连的一端(其可称为输入端)上最左边的焊点流入，从第二腿部12未与连接部13相连的一端(其可称为输出端)最右边的焊点流出，被测定电流先经过收敛段后，大部分电流会沿设计期望的方向流动，从而可以保证测量精度。
请参考图3所示，其为本发明在另一个实施例中的单芯片电流传感器的结构示意图。图3与图1的区别在于，第一腿部的收敛段11b关于第一腿部11的中心线非对称；第二腿部的收敛段12b关于第二腿部12的中心线非对称。需要特别说明的是，虽然图1中的收敛段关于其所在腿部的中性线对称，图2中的收敛段关于其所在腿部的中性线非对称，但是，从图1和图2中可看出，第一腿部的收敛段的图形和第二腿部的收敛段的图形关于U字形导体的中心线对称。
需要说明的是，上述宽度变窄的收敛段可以是第一腿部11和第二腿部12的收敛段处的单侧边或双侧边上设置有凹陷，例如，图1中，第一腿部的收敛段11a和第二腿部的收敛段12a均为双侧边上设置有凹陷；图3中，第一腿部的收敛段11b和第二腿部的收敛段12b均为单侧边上设置有凹陷。
本发明中的第一磁传感器20和第二磁传感器30可以是各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)、隧穿磁阻(TMR)、霍尔传感器中的一种。
上述说明已经充分揭露了本发明的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。

Claims (9)

1.一种单芯片电流传感器，其根据被测定电流产生的磁感应强度来检测所述被测定电流，其特征在于，其包括集成在同一芯片上的导体、第一磁传感器、第二磁传感器，
所述导体用于为被测定电流提供流经通道，使被测定电流能够流过该导体；
第一磁传感器和第二磁传感器位于导体周围，以形成差分输出；
导体上存在宽度变窄的收敛段。
2.根据权利要求1所述的单芯片电流传感器，其特征在于，
所述导体包括第一腿部、与第一腿部平行的第二腿部和连接第一腿部和第二腿部的连接部，
第一腿部和第二腿部上流过的被测定电流的方向相反，
第一磁传感器和第二磁传感器分别位于第一腿部和第二腿部的上方；或第一磁传感器和第二磁传感器分别位于第一腿部和第二腿部的下方，
在第一腿部和第二腿部分别存在宽度变窄的收敛段。
3.根据权利要求2所述的单芯片电流传感器，其特征在于，
第一磁传感器位于位于第一腿部的收敛段和连接部之间；
第二磁传感器位于位于第二腿部的收敛段和连接部之间。
4.根据权利要求3所述的单芯片电流传感器，其特征在于，
第一腿部的收敛段关于第一腿部的中心线对称；
第二腿部的收敛段关于第二腿部的中心线对称。
5.根据权利要求3所述的单芯片电流传感器，其特征在于，
第一腿部的收敛段非关于第一腿部的中心线对称；
第二腿部的收敛段非关于第二腿部的中心线对称。
6.根据权利要求3所述的单芯片电流传感器，其特征在于，
第一腿部的收敛段的图形和第二腿部的收敛段的图形关于所述导体的中心线对称。
7.根据权利要求1-6任一所述的单芯片电流传感器，其特征在于，
所述导体为U字形导体，
所述导体和第一磁传感器、第二磁传感器之间均设置有绝缘层。
8.根据权利要求2所述的单芯片电流传感器，其特征在于，
所述磁传感器为各向异性磁阻、巨磁阻、隧穿磁阻或霍尔传感器。
9.根据权利要求2所述的单芯片电流传感器，其特征在于，
第一腿部未与连接部相连的一端上设置有若干焊点，
第二腿部未与连接部相连的一端上设置有若干焊点。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111033277A (zh) * 2017-09-01 2020-04-17 泰连公司 霍尔效应电流传感器

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100315066A1 (en) * 2007-12-07 2010-12-16 Yazaki Corporation Current sensor
CN103033666A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 阿尔卑斯绿色器件株式会社 电流传感器
CN103323643A (zh) * 2012-03-20 2013-09-25 美新半导体（无锡）有限公司 单芯片电流传感器及其制造方法
JP2013210216A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Hitachi Ltd 電流検出装置及び電流検出方法
CN103487632A (zh) * 2013-10-11 2014-01-01 上海飞轩电子有限公司 屏蔽式开环无聚磁环隧道磁阻传感器
CN105074479A (zh) * 2013-03-11 2015-11-18 株式会社电装 电流传感器
CN205280795U (zh) * 2015-12-10 2016-06-01 美新半导体（无锡）有限公司 单芯片电流传感器

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100315066A1 (en) * 2007-12-07 2010-12-16 Yazaki Corporation Current sensor
CN103033666A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 阿尔卑斯绿色器件株式会社 电流传感器
CN103323643A (zh) * 2012-03-20 2013-09-25 美新半导体（无锡）有限公司 单芯片电流传感器及其制造方法
JP2013210216A (ja) * 2012-03-30 2013-10-10 Hitachi Ltd 電流検出装置及び電流検出方法
CN105074479A (zh) * 2013-03-11 2015-11-18 株式会社电装 电流传感器
CN103487632A (zh) * 2013-10-11 2014-01-01 上海飞轩电子有限公司 屏蔽式开环无聚磁环隧道磁阻传感器
CN205280795U (zh) * 2015-12-10 2016-06-01 美新半导体（无锡）有限公司 单芯片电流传感器

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111033277A (zh) * 2017-09-01 2020-04-17 泰连公司 霍尔效应电流传感器

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