CN117741225A - 钉架和具有它的霍尔电流传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钉架和具有它的霍尔电流传感器。该钉架包括：第一导电段、第二导电段和中间导电段，中间导电段连接于第一导电段和第二导电段之间，中间导电段与第一导电段共同限定出第一开口槽，中间导电段与第二导电段共同限定出第二开口槽，且第一开口槽的开口方向与第二开口槽的开口方向相反。根据本发明实施例的钉架，钉架形成有第一开口槽和第二开口槽，以在电流通过钉架时，提升第一开口槽和第二开口槽处的磁场强度，从而有利于提高霍尔电流传感器的灵敏度，同时，第一开口槽的开口方向和第二开口槽的开口方向相反，以便于霍尔电流传感器通过差分的方式精确地测量通过钉架的电流大小，提升霍尔电流传感器的抗干扰能力。

Description

钉架和具有它的霍尔电流传感器

技术领域

本发明涉及霍尔电流传感器技术领域，具体而言，涉及一种钉架和具有它的霍尔电流传感器。

背景技术

霍尔效应是指当导电材料中有电流流过时，垂直于电流方向和磁场方向的方向上会产生电压差，而电流流过导体后会在导体周围产生磁场，因此可以利用霍尔效应检测导体电流的大小。

在相关技术中，霍尔电流传感器可利用霍尔效应检测通电导体的电流大小，但霍尔电流传感器在工作时容易受到外部磁场的干扰，使得霍尔电流传感器的检测结果出现偏差，霍尔电流传感器的抗干扰能力较差。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明提出一种钉架，可提升霍尔电流传感器的抗干扰能力。

本发明还提出了一种具有上述钉架的霍尔电流传感器。

根据本发明实施例的钉架，用于霍尔电流传感器，所述钉架包括：第一导电段、第二导电段和中间导电段，所述中间导电段连接于所述第一导电段和所述第二导电段之间，所述中间导电段与所述第一导电段共同限定出第一开口槽，所述中间导电段与所述第二导电段共同限定出第二开口槽，且所述第一开口槽的开口方向与所述第二开口槽的开口方向相反。

根据本发明实施例的钉架，钉架形成有第一开口槽和第二开口槽，以在电流通过钉架时，提升第一开口槽和第二开口槽处的磁场强度，从而有利于提高霍尔电流传感器的灵敏度，同时，第一开口槽的开口方向和第二开口槽的开口方向相反，以便于霍尔电流传感器通过差分的方式精确地测量通过钉架的电流大小，从而有利于提升霍尔电流传感器的抗干扰能力。

根据本发明的一些实施例，所述第一导电段的横截面积大于所述中间导电段的横截面积，所述第二导电段的横截面积大于所述中间导电段的横截面积。

根据本发明的一些实施例，所述第一导电段在远离所述中间导电段的一端具有多个第一引脚，所述第二导电段在远离所述中间导电段的一端具有多个第二引脚。

根据本发明的一些实施例，所述第一开口槽与所述第二开口槽的形状和大小相同。

根据本发明另一方面实施例的霍尔电流传感器，包括传感组件、接口组件和上述的钉架，所述传感组件包括第一霍尔电流传感单元和第二霍尔电流传感单元，所述第一霍尔电流传感单元在所述钉架的厚度方向上的投影位于所述第一开口槽内，所述第二霍尔电流传感单元在所述钉架的厚度方向上的投影位于所述第二开口槽内，所述接口组件与所述传感组件连接。

根据本发明实施例的霍尔电流传感器，其钉架形成有第一开口槽和第二开口槽，以在电流通过钉架时，提升第一开口槽和第二开口槽处的磁场强度，从而有利于提高霍尔电流传感器的灵敏度，同时，第一开口槽的开口方向和第二开口槽的开口方向相反，以便于霍尔电流传感器通过差分的方式精确地测量通过钉架的电流大小，从而有利于提升霍尔电流传感器的抗干扰能力。

根据本发明的一些实施例，所述第一霍尔电流传感单元的至少部分位于所述第一开口槽内，所述第二霍尔电流传感单元的至少部分位于所述第二开口槽内。

根据本发明的一些实施例，所述传感组件还包括集成基底，所述集成基底与所述钉架抵接，所述第一霍尔电流传感单元和所述第二霍尔电流传感单元均安装于所述集成基底。

进一步地，所述集成基底的厚度小于200um。

根据本发明的一些实施例，所述传感组件还包括第一基底和第二基底，所述第一基底设于所述第一开口槽内，所述第一霍尔电流传感单元安装于所述第一基底，所述第二基底设于所述第二开口槽内，所述第二霍尔电流传感单元安装于所述第二基底。

进一步地，所述第一基底的厚度为H1，所述第二基底的厚度为H2，所述钉架的厚度为H3，满足关系式：1/3H3≤H1≤2/3H3，1/3H3≤H2≤2/3H3。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的钉架的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的霍尔电流传感器的结构示意图；

图3是根据本发明另一实施例的霍尔电流传感器的结构示意图。

附图标记：

钉架1；第一导电段11；第一引脚111；第二导电段12；第二引脚121；中间导电段13；第一开口槽14；第二开口槽15；

传感组件2；第一霍尔电流传感单元21；第二霍尔电流传感单元22；集成基底23；第一基底24；第二基底25；

接口组件3；接口件31；

霍尔电流传感器10。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“厚度”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的钉架1和具有它的霍尔电流传感器10,。

参照图1-图3所示，根据本发明实施例的钉架1，用于霍尔电流传感器10，霍尔电流传感器10可用于检测通过钉架1的电流大小，钉架1包括：第一导电段11、第二导电段12和中间导电段13，中间导电段13连接于第一导电段11和第二导电段12之间，中间导电段13与第一导电段11共同限定出第一开口槽14，中间导电段13与第二导电段12共同限定出第二开口槽15，且第一开口槽14的开口方向与第二开口槽15的开口方向相反，以便于在电流通过钉架1时通过霍尔元件的霍尔效应精确地检测通过钉架1的电流大小。

具体地，第一开口槽14与第二开口槽15邻接，第一开口槽14的开口方向与第二开口槽15的开口方向相反，钉架1在第一开口槽14和第二开口槽15处可形成两个方向相反的拐角结构，钉架1整体可呈“S”型，霍尔电流传感器10可在第一开口槽14和第二开口槽15处对应设置霍尔元件，在电流通过钉架1时，会在钉架1附近产生磁场，根据法拉第电磁感应原理，第一开口槽14内侧的磁场强度与第二开口槽15内侧的磁场强度可被拐角结构增强，即第一开口槽14和第二开口槽15处可以分别形成高磁通量的垂直磁场，以提升两个霍尔元件产生的霍尔电压，从而有利于提高霍尔电流传感器10的灵敏度，可通过对两个霍尔元件输出霍尔电压计算得出通过钉架1的电流大小，并且第一开口槽14内侧的磁场方向与第二开口槽15内侧的磁场方向相反，通过对两个霍尔元件检测到的结果进行差分，便可抵消外部磁场的干扰，从而有利于提升霍尔电流传感器10的检测精度。

根据本发明实施例的钉架1，钉架1形成有第一开口槽14和第二开口槽15，以在电流通过钉架1时，提升第一开口槽14和第二开口槽15处的磁场强度，从而有利于提高霍尔电流传感器10的灵敏度，同时，第一开口槽14的开口方向和第二开口槽15的开口方向相反，以便于霍尔电流传感器10通过差分的方式精确地测量通过钉架1的电流大小，从而有利于提升霍尔电流传感器10的抗干扰能力。

在本发明的一些实施例中，参照图1所示，第一导电段11的横截面积大于中间导电段13的横截面积，以在电流通过第一导电段11时减少第一导电段11的发热量，第二导电段12的横截面积大于中间导电段13的横截面积，以在电流通过第二导电段12时减少第二导电段12的发热量，在大电流通过钉架1时，减少钉架1在工作过程中的焦耳热，从而有利于减少钉架1整体的发热量，降低霍尔电流传感器10在工作时的温度，提升霍尔电流传感器10的可靠性。

在本发明的一些实施例中，参照图1所示，钉架1为等厚度的平板结构，在垂直于电流的方向上，第一导电段11的宽度大于中间导电段13的宽度，第二导电段12的宽度大于中间导电段13的宽度，以使第一导电段11的横截面积大于中间导电段13的横截面积，第二导电段12的横截面积大于中间导电段13的横截面积。

在本发明的一些实施例中，钉架1为固体导电金属件，钉架1可与被测电流相接，钉架1的材质包含且不限于铜、银、金等常用金属，钉架1的可按需求做表面的抗氧化处理，以在钉架1的外表面形成有抗氧膜，避免钉架1锈蚀，提升钉架1的使用寿命。

在本发明的一些实施例中，可根据钉架1材料的厚度选择钉架1的加工工艺，钉架1可选用冲压法或蚀刻法进行加工，也就是说，第一导电段11、第二导电段12和中间导电段13可以是一体冲压成型或一体蚀刻成型，以便于钉架1的生产制造。

在本发明的一些实施例中，参照图1所示，第一导电段11在远离中间导电段13的一端具有多个第一引脚111，以对流入或流出第一导电段11的电流进行分流，以减少每个第一引脚111的发热量，避免第一引脚111过热，第二导电段12在远离中间导电段13的一端具有多个第二引脚121，以对流入或流出第二导电段12的电流进行分流，以减少每个第二引脚121的发热量，避免第二引脚121过热。

在本发明的一些实施例中，参照图1所示，第一开口槽14与第二开口槽15的形状和大小相同，也就是说，第一开口槽14的形状与第二开口槽15的形状相同，第一开口槽14的大小与第二开口槽15的大小相同，换言之，第一开口槽14与第二开口槽15形成的两个拐角结构的几何参数相同，同时，第一开口槽14的开口方向与第二开口槽15的开口方向相反，在电流通过钉架1时，第一开口槽14生成的磁场与第二开口槽15生成的磁场大小相等、方向相反，以便于对霍尔元件检测到的结果进行差分计算，屏蔽外界的磁场干扰，减少霍尔电流传感器10的测量偏差，避免霍尔电流传感器10失效。

参照图1-图3所示，根据本发明另一方面实施例的霍尔电流传感器10，包括：钉架1、传感组件2和接口组件3，钉架1为上述实施例的钉架1，传感组件2包括第一霍尔电流传感单元21和第二霍尔电流传感单元22，第一霍尔电流传感单元21在钉架1的厚度方向上的投影位于第一开口槽14内，第二霍尔电流传感单元22在钉架1的厚度方向上的投影位于第二开口槽15内，也就是说，在钉架1的厚度方向上(图1-图3垂直于纸面方向)，第一霍尔电流传感单元21与第一开口槽14对应，第二霍尔电流传感单元22与第二开口槽15对应，第一霍尔电流传感单元21和第二霍尔电流传感单元22均可以是霍尔元件，接口组件3与传感组件2连接，接口组件3件可用于对传感组件2供电和与传感组件2进行信号传输。

具体地，在电流通过钉架1时，第一开口槽14内侧的磁场方向与第二开口槽15内侧的磁场方向相反，第一霍尔电流传感单元21和第二霍尔电流传感单元22对应其所在位置的磁场进行测量，通过对第一霍尔电流传感单元21和第一霍尔电流传感单元21输出的霍尔电压进行差分计算，以确定通过钉架1的电流大小。

其中，接口组件3包括多个接口件31，接口件31可以是接口钉架，接口件31的数量可根据霍尔电流传感器10的设计端口数量对应调整，第一霍尔电流传感单元21和第二霍尔电流传感单元22可与对应的接口件31电连接。

根据本发明实施例的霍尔电流传感器10，其钉架1形成有第一开口槽14和第二开口槽15，以在电流通过钉架1时，提升第一开口槽14和第二开口槽15处的磁场强度，从而有利于提高霍尔电流传感器10的灵敏度，同时，第一开口槽14的开口方向和第二开口槽15的开口方向相反，以便于霍尔电流传感器10通过差分的方式精确地测量通过钉架1的电流大小，从而有利于提升霍尔电流传感器10的抗干扰能力。

在本发明的一些实施例中，钉架1、传感组件2和接口组件3通过绝缘材料打包封装为一体，以防止空气中的杂质对霍尔电流传感器10内的电路的腐蚀而造成电气性能下降。

在本发明的一些实施例中，参照图2所示，第一霍尔电流传感单元21的至少部分位于第一开口槽14内，以提升第一霍尔电流传感单元21感应到的磁场强度，提升第一霍尔电流传感单元21的灵敏度，第二霍尔电流传感单元22的至少部分位于第二开口槽15内，以提升第二霍尔电流传感单元22感应到的磁场强度，提升第二霍尔电流传感单元22的灵敏度。

在本发明的一些实施例中，参照图3所示，传感组件2还包括集成基底23，集成基底23与钉架1抵接，第一霍尔电流传感单元21和第二霍尔电流传感单元22均安装于集成基底23，集成基底23可用于对第一霍尔电流传感单元21和第二霍尔电流传感单元22提供支撑、绝缘和电气连接等功能，第一霍尔电流传感单元21和第二霍尔电流传感单元22均可通过集成基底23与接口组件3电气连接，以提升传感组件2的集成度，便于霍尔电流传感器10的生产制造，同时，与钉架1抵接的集成基底23可降低第一霍尔电流传感单元21与第一开口槽14的距离，以及降低第二霍尔电流传感单元22与第二开口槽15的距离，以保证第一霍尔电流传感单元21和第二霍尔电流传感单元22的灵敏度。

在本发明的一些实施例中，集成基底23的厚度小于200um，以提升传感组件2的集成度，降低第一霍尔电流传感单元21与第一开口槽14的距离，以及降低第二霍尔电流传感单元22与第二开口槽15的距离，以保证第一霍尔电流传感单元21和第二霍尔电流传感单元22的灵敏度。

具体地，集成基底23可进行减薄设计以其厚度小于200um，例如对集成基底23进行后磨处理，通过在集成基底23的背面使用研磨工艺，将集成基底23的厚度减少到小于200um。另外，还可采用化学或物理方法对集成基底23进行脱层处理，以将集成基底23的厚度减少到小于200um。

在本发明的另一些实施例中，参照图2所示，传感组件2还包括第一基底24和第二基底25，第一基底24设于第一开口槽14内，第一霍尔电流传感单元21安装于第一基底24，第一基底24可用于对第一霍尔电流传感单元21提供支撑、绝缘和电气连接等功能，第一霍尔电流传感单元21可通过第一基底24与接口组件3电气连接，第二基底25设于第二开口槽15内，第二霍尔电流传感单元22安装于第二基底25，第二基底25可用于对第二霍尔电流传感单元22提供支撑、绝缘和电气连接等功能，第二霍尔电流传感单元22可通过第二基底25与接口组件3电气连接，分开设置的第一基底24和第二基底25可提升传感组件2布置的灵活性，以适应第一开口槽14和第二开口槽15的位置。

在本发明的一些实施例中，第一基底24的厚度为H1，第二基底25的厚度为H2，钉架1的厚度为H3，满足关系式：1/3H3≤H1≤2/3H3，1/3H3≤H2≤2/3H3，以减少第一基底24和第二基底25的厚度，第一基底24和第一霍尔电流传感单元21均可设于第一开口槽14内，第二基底25和第二霍尔电流传感单元22均可设于第二开口槽15内，以提升第一霍尔电流传感单元21和第二霍尔电流传感单元22的灵敏度。优选地，H1＝H2＝1/2H3。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种钉架，用于霍尔电流传感器，其特征在于，所述钉架(1)包括：第一导电段(11)、第二导电段(12)和中间导电段(13)，所述中间导电段(13)连接于所述第一导电段(11)和所述第二导电段(12)之间，所述中间导电段(13)与所述第一导电段(11)共同限定出第一开口槽(14)，所述中间导电段(13)与所述第二导电段(12)共同限定出第二开口槽(15)，且所述第一开口槽(14)的开口方向与所述第二开口槽(15)的开口方向相反。

2.根据权利要求1所述的钉架，其特征在于，所述第一导电段(11)的横截面积大于所述中间导电段(13)的横截面积，所述第二导电段(12)的横截面积大于所述中间导电段(13)的横截面积。

3.根据权利要求1所述的钉架，其特征在于，所述第一导电段(11)在远离所述中间导电段(13)的一端具有多个第一引脚(111)，所述第二导电段(12)在远离所述中间导电段(13)的一端具有多个第二引脚(121)。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的钉架，其特征在于，所述第一开口槽(14)与所述第二开口槽(15)的形状和大小相同。

5.一种霍尔电流传感器，其特征在于，包括：

钉架(1)，所述钉架(1)为根据权利要求1-4中任一项所述的钉架(1)；

传感组件(2)，所述传感组件(2)包括第一霍尔电流传感单元(21)和第二霍尔电流传感单元(22)，所述第一霍尔电流传感单元(21)在所述钉架(1)的厚度方向上的投影位于所述第一开口槽(14)内，所述第二霍尔电流传感单元(22)在所述钉架(1)的厚度方向上的投影位于所述第二开口槽(15)内；

接口组件(3)，所述接口组件(3)与所述传感组件(2)连接。

6.根据权利要求5所述霍尔电流传感器，其特征在于，所述第一霍尔电流传感单元(21)的至少部分位于所述第一开口槽(14)内，所述第二霍尔电流传感单元(22)的至少部分位于所述第二开口槽(15)内。

7.根据权利要求5所述霍尔电流传感器，其特征在于，所述传感组件(2)还包括集成基底(23)，所述集成基底(23)与所述钉架(1)抵接，所述第一霍尔电流传感单元(21)和所述第二霍尔电流传感单元(22)均安装于所述集成基底(23)。

8.根据权利要求7所述霍尔电流传感器，其特征在于，所述集成基底(23)的厚度小于200um。

9.根据权利要求5所述霍尔电流传感器，其特征在于，所述传感组件(2)还包括第一基底(24)和第二基底(25)，所述第一基底(24)设于所述第一开口槽(14)内，所述第一霍尔电流传感单元(21)安装于所述第一基底(24)，所述第二基底(25)设于所述第二开口槽(15)内，所述第二霍尔电流传感单元(22)安装于所述第二基底(25)。

10.根据权利要求9所述霍尔电流传感器，其特征在于，所述第一基底(24)的厚度为H1，所述第二基底(25)的厚度为H2，所述钉架(1)的厚度为H3，满足关系式：1/3H3≤H1≤2/3H3，1/3H3≤H2≤2/3H3。