CN111208334A - 电流传感器 - Google Patents

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董耀文
史经奎
任康乐
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00—Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/20—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices
    • G01R15/202—Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using galvano-magnetic devices, e.g. Hall-effect devices, i.e. measuring a magnetic field via the interaction between a current and a magnetic field, e.g. magneto resistive or Hall effect devices using Hall-effect devices

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Abstract

本发明公开了一种电流传感器，该电流传感器包括磁芯、霍尔芯片、印刷电路板和压接弹片，所述磁芯设有气隙，所述霍尔芯片置于所述气隙内，所述霍尔芯片焊接固定在所述印刷电路板上；所述印刷电路板上设置有接地端子，所述压接弹片设置在所述磁芯与印刷电路板之间，分别与所述磁芯与印刷电路板连接，所述压接弹片与所述接地端子电连接。本发明的电流传感器，实现了磁芯的有效接地，保证了测量精度，而且组装方便。

Description

电流传感器
技术领域
本发明涉及电流检测技术领域，特别涉及一种电流传感器。
背景技术
随着电力电子技术的发展，新能源汽车电机控制器的功率等级、电压电流等级也在逐步上升。在新能源汽车电机控制器中，电流测量和控制作为关键功能，不仅对电流传感器的一致性和可靠性提出了更高的要求，还要求电流传感器在更宽的温度范围内保持较高的测量精度。
霍尔电流传感器可以实现原边电流与测试电路的隔离，同时具有测量范围宽、精度高、线性度好、响应时间短、过载能力强等优点，被广泛应用于电机控制器中。霍尔电流传感器主要由霍尔芯片、带气隙磁芯及滤波电路组成。霍尔电流传感器的磁芯是由软磁材料制成的带有气隙的磁芯，常用的软磁材料有铁氧体、坡莫合金和硅钢片等。
采用硅钢片叠片铆接工艺制作的传感器磁芯，由于其材料本身具有较高的电导率，因此磁芯与穿过磁芯窗口的铜排、磁芯与地、磁芯与霍尔芯片电路之间很容易产生寄生电容。由于霍尔电流传感器位于电机控制器的交流铜排上，当交流铜排上的电压发生变化或有高频电压信号经过时，会引起寄生电容的电位变化，进而导致霍尔芯片测量电路出现测量干扰或误差。为了保证霍尔传感器能够正确测量交流铜排上的电流，磁芯通常被接地。典型的接地方式有磁芯焊接导体、磁芯开槽铆接导体、磁芯穿孔压接导体等形式，然而这几种接地方式会影响硅钢片的磁导率，并因此对传感器的磁路产生影响，从而影响测量精度。因此，电流传感器磁芯接地对于保证其测量精度具有重要意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种电流传感器，能够提供有效的磁芯接地连接，保证其测量精度。
为实现上述目的，本发明的电流传感器，包括磁芯、霍尔芯片、印刷电路板和压接弹片，所述磁芯设有气隙，所述霍尔芯片置于所述气隙内，所述霍尔芯片焊接固定在所述印刷电路板上；所述印刷电路板上设置有接地端子，所述压接弹片设置在所述磁芯与印刷电路板之间，分别与所述磁芯与印刷电路板连接，所述压接弹片与所述接地端子电连接。
优选地，所述压接弹片包括基部和弹性接触部，所述基部焊接固定在所述印刷电路板上，所述弹性接触部与所述磁芯抵接。
优选地，所述压接弹片采用长条形的金属弹片折弯形成。
优选地，所述霍尔芯片的表面与所述磁芯的端面平行。
优选地，所述霍尔芯片与所述印刷电路板呈垂直状态。
优选地，所述印刷电路板与所述磁芯的底面或正表面平行。
本发明的电流传感器，实现了磁芯的有效接地，保证了测量精度，而且组装方便。
附图说明
图1为本发明的一种实施方式的电流传感器的示意图；
图2为图1的主视图；
图3为图2中压接弹片的放大示意图；
图4为本发明的另一种实施方式的电流传感器的示意图。
具体实施方式
下面参照附图详细地说明本发明的具体实施方式。
如图1～3所示，本发明的电流传感器，包括磁芯10、霍尔芯片30、印刷电路板20和压接弹片40，所述磁芯10设有气隙11，所述霍尔芯片30置于所述气隙11内，所述霍尔芯片30焊接固定在所述印刷电路板20上，所述印刷电路板20用于给所述霍尔芯片30提供电源并且用于输出所述霍尔芯片30的测量信号。霍尔芯片30的电源由外部电源通过印刷电路板20提供，且霍尔芯片30的输出电压通过印刷电路板20反馈给外部信号接收电路。
所述印刷电路板20上设置有接地端子(图中未示出)，所述压接弹片40设置在所述磁芯10与印刷电路板20之间，分别与所述磁芯10与印刷电路板20连接，所述压接弹片40与所述接地端子电连接。
所述压接弹片40包括基部41和弹性接触部42，所述基部41焊接固定在所述印刷电路板20上，所述弹性接触部42与所述磁芯10抵接，使所述弹性接触部42与所述磁芯10保持弹性接触。本领域的技术人员应该理解，为保证磁芯20接地的有效性，通常所述弹性接触部42在与所述磁芯10抵接时会产生一定程度的形变。采用所述压接弹片40实现电流传感器磁芯10接地，与传统的磁芯接地方式相比，避免了接地导体对磁路性能的影响，同时降低了安装难度，提高了生产效率。
在本发明的一个实施方式中，所述压接弹片40采用长条形的金属弹片折弯形成。该金属弹片可以是铜片，或者不锈钢弹片等其他良导体。
所述磁芯10的两个端面12之间形成所述气隙11，在本发明的一个实施方式中，所述霍尔芯片30的表面与所述磁芯10的的端面平行，以保证磁芯10的磁力线垂直穿过霍尔芯片30。
在本发明的一个实施方式中，所述霍尔芯片30与所述印刷电路板20呈垂直状态，以保证霍尔芯片30在气隙11中的安装位置正确。
所述压接弹片40的数量可以根据需要设置一个或多个，其中，采用一个压接弹片40时可置于霍尔芯片30的单侧，如果采用多个压接弹片40时可置于霍尔芯片30的单侧或两侧；采用多个压接弹片40可以实现接地冗余，进一步提高磁芯10接地的可靠性。
本发明的电流传感器，磁芯10常用硅钢叠片铆接或绕制制成，当导电铜排50穿过磁芯10的窗口13时，铜排50与磁芯10、磁芯10与地、磁芯10与霍尔测量电路之间会存在寄生电容。当铜排10上有高频电压信号干扰时，会使磁芯10的电位产生变化，由此对霍尔测量电路的信号产生影响。通过将磁芯10接地，可以将磁芯10的电位钳位在零电位，从而屏蔽铜排50上高频电压信号的干扰。
图1和图2中所示的本发明的一种实施方式的电流传感器中，所述印刷电路板20与所述磁芯10的底面平行，也就是所述印刷电路板20置于所述磁芯10的底部。图3中所示为本发明的另一种实施方式，所述印刷电路板20与所述磁芯10的正表面平行。
本发明的电流传感器，压接弹片40可焊接于印刷电路板20上，在大批量制造时安装方便；磁芯10与压接弹片40之间采用弹性接触，可实现传感器磁芯10安装的灵活性，保证磁芯10有效接地，并且避免了接地对传感器磁路的影响。
如上所述，参照附图对本发明的示例性具体实施方式进行了详细的说明。应当了解，本发明并非意在使这些具体细节来构成对本发明保护范围的限制。在不背离根据本发明的精神和范围的情况下，可对示例性具体实施方式的结构和特征进行等同或类似的改变，这些改变将也落在本发明所附的权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电流传感器，其特征在于，包括磁芯、霍尔芯片、印刷电路板和压接弹片，
所述磁芯设有气隙，所述霍尔芯片置于所述气隙内，所述霍尔芯片焊接固定在所述印刷电路板上；
所述印刷电路板上设置有接地端子，所述压接弹片设置在所述磁芯与印刷电路板之间，分别与所述磁芯与印刷电路板连接，所述压接弹片与所述接地端子电连接。
2.如权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述压接弹片包括基部和弹性接触部，所述基部焊接固定在所述印刷电路板上，所述弹性接触部与所述磁芯抵接。
3.如权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述压接弹片采用长条形的金属弹片折弯形成。
4.如权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述霍尔芯片的表面与所述磁芯的端面平行。
5.如权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述霍尔芯片与所述印刷电路板呈垂直状态。
6.如权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，所述印刷电路板与所述磁芯的底面或正表面平行。
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