The invention discloses a design method of the AMR linear sensor based on the coil bias, rearranging the Wheatstone bridge of the basic structure of the AMR linear sensor. Specifically, the upper two sets of bridge lines are designed at the angle of 45 degrees or 135 degrees in accordance with the horizontal direction. The following two sets of bridges and the two sets of electric bridges on the upper surface are set symmetrically, and Ci Minbo The film is covered on the AMR linear sensor and is fixed, and a layer of silicon nitride protective layer is grown on the magnetic sensitive film, and then a layer of A1 electrode is grown on it and the image is photolithography. When the direction of the magnetic induction intensity of the tested current is changed, the magnetic moment direction of the magnetic sensitive film and the angle of the current direction of the film is changed. Change, resulting in the change of the film resistance, resulting in the output of a voltage value of the bridge. According to the value of the voltage, the size and direction of the measured current can be calculated. The invention can reduce the difficulty of the preparation process and increase the measurement range of the AMR sensor, which not only solves the problem of the low sensitivity of the Holzer sensor, but also solves the transmission of the AMR sensor. The problem of narrow sensing range greatly increases the application area and scope of AMR sensors, and has good social and economic benefits.
【技术实现步骤摘要】
一种基于线圈偏置的AMR线性传感器及其设计方法
本专利技术涉及线性电流传感器领域,具体为一种基于线圈偏置的AMR线性传感器及其设计方法,适用于无接触式测量大电流(0A到1000A)。
技术介绍
电流传感器的主要作用是用来测量通电导线的电流,最简易的办法是直接测量通电电路中电阻两端的电压,推算出电路的电流大小,但是随着社会的进步发展,通电电路中的电流越来越大,已经不能够采用测量电阻两端电压的方法来推算电路中的电流,因为电流越大,电阻发热越厉害,具有高度的危险性,尤其是测量新能源汽车供电电流、充电桩功电流点等大电流的场所,这种方法已经逐渐被弃之不用,取而代之的是采用测量通电直导线产生的磁感应强度的大小,推算出电流的大小,主要有霍尔传感器、TMR传感器、AMR传感器,霍尔传感器具有超宽的测量范围,能够测量较大电流(1000A以上),但是由于霍尔传感器灵敏度较低,对于较低电流(500A以下),测量精度不够大,所以逐渐出现了以TMR和AMR效应为基础的线性电流传感器。而TMR传感器虽然精度较高,但是由于工艺复杂,制造成本较高,与霍尔传感器在价格上没有优势,在一般情况下,竞争优势不明显。而基于AMR效应的电流传感器具有灵敏度高、工艺相对简单、制造成本较低的优势,已经开始引起科研人员的足够重视,多家公司已经开发出AMR电流传感器,极大的提升了电流传感器的性价比。现阶段AMR传感器主要是采用Barber电极来产生一个等效偏置场,并使电流相对于易磁化轴偏移45°角(附图1),从而产生线性输出,这种方法能够测量的磁感应强度范围大概在±20Gauss之间,对应的电流大约为±50 ...
【技术保护点】
1.一种基于线圈偏置的AMR线性传感器的设计方法,其特征在于:将AMR线性传感器的基本结构的惠斯通电桥重新布置,具体的,将上两组桥线按照与水平方向成45°角或135°角设计,下面两组电桥与上面两组电桥对称设置,将磁敏薄膜覆盖在AMR线性传感器上并定形,并在磁敏薄膜上先生长一层氮化硅保护层,然后再在上面生长一层A1电极并光刻出图形,当线圈通电后,会在电桥左右两边产生大小相等,方向相反的水平方向的磁场,且磁感应强度与线圈电流成正比;此时|H1|=|H2|=Hx,当被测试电流产生的磁感应强度|Hy|方向变化时,|H1和|H2|两个磁场产生的和磁场方向会逐渐发生变化,导致磁敏薄膜内部磁矩方向与薄膜电流方向夹角发生改变,从而导致薄膜电阻发生变化,导致电桥输出一个电压值,根据这个电压值可以推算出被测电流的大小和方向。
【技术特征摘要】
1.一种基于线圈偏置的AMR线性传感器的设计方法,其特征在于:将AMR线性传感器的基本结构的惠斯通电桥重新布置,具体的,将上两组桥线按照与水平方向成45°角或135°角设计,下面两组电桥与上面两组电桥对称设置,将磁敏薄膜覆盖在AMR线性传感器上并定形,并在磁敏薄膜上先生长一层氮化硅保护层,然后再在上面生长一层A1电极并光刻出图形,当线圈通电后,会在电桥左右两边产生大小相等,方向相反的水平方向的磁场,且磁感应强度与线圈电流成正比;此时|H1|=|H2|=Hx,当被测试电流产生的磁感应强度|Hy|方向变化时,|H1和|H2|两个磁场产生的和磁场方向会逐渐发生变化,导致磁敏薄膜内部磁矩方向与薄膜电流方向夹角发生改变,从而导致薄膜电阻发生变化,导致电桥输出一个电压值,根据这个电压值可以推算出被测电流的大小和方向。2.根据权利要求1所述的一种基于线圈偏置的AMR线性传感器的设计方法,其特征在于:具体推到实现过程为:当被测量磁场为零时,四个电桥的电阻相等,可以认为R1=R2=R3=R4=R,此时电桥输出VOUT=VOUT+-VOUT-=0V;当被测磁场方向向上时,并且|Hy|≤|Hx|时,薄膜内的磁矩方向会与被测磁场和线圈偏置磁场的矢量和方向一致,这个方向会随着被测磁场Hy的磁场大小增大而慢慢变化,导致四个电桥中电流和磁矩的夹角发生变化,四个电桥的电阻随被测磁场的大小变化而变化,假设这个变...
【专利技术属性】
技术研发人员:余涛,杨华,
申请(专利权)人:贵州雅光电子科技股份有限公司,
类型:发明
国别省市:贵州,52
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