一种PCB型低电感电流传感器制造技术

本发明专利技术涉及电流检测技术，旨在提供一种PCB型低电感电流传感器。包括两块单面覆铜箔层压板，且以覆铜箔的一侧为外侧面；两块单面覆铜箔层压板之间设有用于绝缘的中间层压板，其两侧各设一个条状铜箔，彼此相对平行布置；两个条状铜箔的同一侧端部通过中间层压板上的第一过孔实现连接构成电流回路，作为电流检测电阻区域；在两个条状铜箔的另一端分别设有铜箔连接部件，用于连接被测电路；在条状铜箔上设信号输出接口，用于输出电流检测电阻区域所产生的电压信号。本发明专利技术在PCB板材结构中实现了小面积的电流回路，得到低成本的低寄生电感参数电流传感器。因为脉冲电流流过铜箔的时间短，由此产生的热量小，给铜箔带来的温升小，尤其适合测量脉冲电流。

A PCB Low Inductance Current Sensor

The invention relates to current detection technology, aiming at providing a PCB type low inductance current sensor. It consists of two single-sided copper-clad laminates with one side of the copper-clad laminate as the outer side; two single-sided copper-clad laminates with an insulating intermediate laminate between them, each side with a strip of copper foil arranged relatively parallel to each other; the same end of the two strips of copper foil is realized through the first through hole in the middle laminate. The connection constitutes a current loop, which acts as a resistance region for current detection; copper foil connection components are respectively arranged at the other end of the two strip copper foils to connect the circuit under test; signal output interface is set on the strip copper foil to output the voltage signal generated by the resistance region for current detection. The invention realizes a small area current loop in the PCB board structure and obtains a low cost current sensor with low parasitic inductance parameters. Because the time of pulse current flowing through copper foil is short, the heat generated is small, and the temperature rise of copper foil is small, so it is especially suitable for measuring pulse current.

【技术实现步骤摘要】
一种PCB型低电感电流传感器
本专利技术涉及电流检测技术，具体涉及一种PCB型低电感电流传感器。
技术介绍
电流检测电阻是电流传感器的一种，它与被检测的回路串联，电流检测电阻上的电压反映了流过回路的电流。电流检测电阻有几个重要参数，包括：阻值、寄生电感和允许通过的电流(包括恒定电流和脉冲电流)。寄生电感参数反映了电流检测电阻的精度。当流过电流检测电阻的电流发生变化时，寄生电感上产生感应电动势：最终在电流检测电阻两端检测到的电压信号为：v(t)＝R·i(t)+vL(t)(2)因此寄生电感L越大，电流检测电阻作为电流传感器的精度就越低。为了进行高精度的电流测量，需要使用低寄生电感的电流检测电阻。某些电流波动剧烈的应用，比如电力电子电路中的电流检测，对电流检测电阻的寄生电感参数提出了更为严格的要求。要做到低寄生电感，最常用的方法就是采用同轴电阻结构。一个典型的同轴电阻截面结构如图1所示。工作时，电流先到达内层导体101，然后再通过内层阻性区域102，最后通过外层导体103流出。由于电流路径包围的气隙104的面积很小，因此整个同轴电阻的寄生电感很小。阻性区域102的两端引出信号线，接到信号输出接口105上。与此同时，外层导体103还起到屏蔽外界电磁场干扰的作用，进一步提高了电流测量的精度。同轴电阻一般体积较大，散热能力强，因此电流容量(包括恒定电流和脉冲电流)一般比较高。然而同轴电流检测电阻的价格相对较高，在某些有低成本要求的应用中并不适合使用，因此有必要提供一种更为经济的低电感电流传感器的设计方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种PCB型低电感电流传感器。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种PCB型低电感电流传感器，包括用于测试电压信号的电流检测电阻区域；其特征在于，该PCB型低电感电流传感器包括两块单面覆铜箔层压板，且以覆铜箔的一侧为外侧面；两块单面覆铜箔层压板之间设有用于绝缘的中间层压板，其两侧各设一个条状铜箔，彼此相对平行布置；两个条状铜箔的同一侧端部通过中间层压板上的第一过孔实现连接构成电流回路，作为电流检测电阻区域；在两个条状铜箔的另一端分别设有铜箔连接部件，用于连接被测电路；在条状铜箔靠近连接部件的位置设有信号输出接口，用于输出电流检测电阻区域所产生的电压信号。本专利技术中，在单面覆铜箔层压板的外侧面上设有裸露导体区域，且与其外侧面的覆铜箔区域之间通过预留绝缘区域实现分隔；各裸露导体区域通过单面覆铜箔层压板上的过孔连接至相邻的铜箔连接部件，被测电路的正负极分别与两块单面覆铜箔层压板上的裸露导体区域连接。本专利技术中，所述铜箔连接部件是两个径向尺寸不同的圆环状铜箔，且隔着中间层压板同心嵌套安装；两个圆环状铜箔通过下述方式与被测电路实现连接：在两块单面覆铜箔层压板的外侧面与两个圆环状铜箔相对应的位置，分别设置圆环状的裸露导体区域，各单面覆铜箔层压板上的裸露导体区域与相邻的圆环状铜箔之间分别通过第二过孔和第三过孔实现连接；在与该圆环状铜箔对向的另一单面覆铜箔层压板上的覆铜箔面上设置圆环状的无铜箔区域，作为所述第二过孔和第三过孔的预留绝缘区域；在两层单面覆铜箔层压板上的裸露导体区域和中间层压板的两个圆环状铜箔的圆心处设通孔，并以螺柱穿过该通孔；螺柱头部与其中一个单面覆铜箔层压板上的裸露导体区域相接，螺柱另一端以旋紧的螺母将被测电路的两个接线端夹紧，被测电路的两个接线端之间保持绝缘；其中，靠内侧的接线端与相邻单面覆铜箔层压板上的裸露导体区域通过导体垫片相接且与螺柱绝缘，靠外侧的接线端与螺柱导通。本专利技术中，所述信号输出接口是通过下述方式实现电气连接的：在靠近连接部件的两个条状铜箔端部分别设置横向伸出的条状信号输出铜箔作为导电引线，彼此平行、相对布置且通过中间层压板保持绝缘；其中一个信号输出铜箔的端部连接框型或环形铜箔，在其同侧单面覆铜箔层压板的外侧面设框型或环形裸露导体区域，并以第四过孔与所述框型或环形铜箔相连；另一个信号输出铜箔的端部位于框型或环形铜箔的中心位置，其端部设第五过孔；第五过孔贯穿中间层压板和所述单面覆铜箔层压板后，引出至位于其外侧面的框型或环形裸露导体区域的中心位置，并与安装在框型或环形裸露导体区域处的输出信号接口实现电气连接。专利技术原理描述：本专利技术公开了一种PCB型低电感电流传感器的新设计：两个条状铜箔处于PCB中间层压板的两侧，通过过孔连接侧形成电气连接，使得电流路径为小面积的回路，以此作为测试电流回路的电流检测电阻区域。在电流检测电阻区域外延伸一块连接部件，用于和外层导电部位连接，或者直接和被测电路进行连接。PCB板材的上下外层非裸露导体区域有大面积的屏蔽铜箔，并且外层屏蔽铜箔与内层铜箔没有电气连接，外层屏蔽铜箔与外层上的裸露导体区域也没有电气连接。PCB型低电感电流传感器工作时，电流流过两块PCB铜箔的电流检测电阻区域，从电流经过电流检测电阻区域路径的两端引出电压信号，接到信号输出接口。信号输出接口输出的信号为电流经过电流检测电阻区域路径两端的电压信号。信号输出接口输出的电压信号可以传递给示波器、控制电路等下一级设备。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术利用了PCB(印制电路板)工艺采用数字加工技术、加工精度高、加工产品可靠、生产成本较低、生产效率高等特点，在PCB板材结构中实现了小面积的电流回路，得到低成本的低寄生电感参数电流传感器。2、本专利技术提供的PCB型低电感电流传感器尤其适合测量脉冲电流。因为脉冲电流流过铜箔的时间短，由此产生的热量小，给铜箔带来的温升小。铜箔温升小时，阻值变化小，测量精度高。附图说明图1显示的是一个典型的同轴电阻截面结构。图2显示的是依据本专利技术构建的一个具体实施例的纵向四层展开图(中间层压板未示出)。图3显示的是图2中上内层铜箔(条状铜箔+圆环状铜箔+信号输出铜箔)的俯视图。图4显示的是图2中下内层铜箔(条状铜箔+圆环状铜箔+信号输出铜箔)的俯视图。图5显示的是图2中上层单面覆铜箔层压板覆铜箔面的俯视图。图6显示的是图2中下层单面覆铜箔层压板覆铜箔面的俯视图。图7显示的是PCB型低电感电流传感器与被测电路进行连接的示意图(中间层压板未示出)。图8显示的是PCB型低电感电流传感器连接被测电路(纵向展开)的正视图(中间层压板未示出)。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细描述。图2显示的是本专利技术的一个具体实施例的纵向四层展开图。PCB型低电感电流传感器包括上内层条状铜箔201、上内层铜箔连接部件202、下内层条状铜箔203、下内层铜箔连接部件204、上外层裸露导体区域206、上外层屏蔽铜箔区域207、下外层裸露导体区域208、下外层屏蔽铜箔区域209、输出信号接口正端214、输出信号接口负端215等。上下内层条状铜箔的同侧末端之间由第一过孔205连接。作为一个具体实施例子，上内层铜箔连接部件202和下内层铜箔连接部件204是两个同心圆环状铜箔，前者隔着中间层压板同心嵌套安装在后者的内部；上内层铜箔连接部件202和下内层铜箔连接部件204通过下述方式与被测电路实现连接：在两个单面覆铜箔层压板的覆铜箔面(即印制电路板的两个外侧面上)，于上内层铜箔连接部件202和下内层铜箔连接部件204的相应位置分本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PCB型低电感电流传感器，包括用于测试电压信号的电流检测电阻区域；其特征在于，该PCB型低电感电流传感器包括两块单面覆铜箔层压板，且以覆铜箔的一侧为外侧面；两块单面覆铜箔层压板之间设有用于绝缘的中间层压板，其两侧各设一个条状铜箔，彼此相对平行布置；两个条状铜箔的同一侧端部通过中间层压板上的第一过孔实现连接构成电流回路，作为电流检测电阻区域；在两个条状铜箔的另一端分别设有铜箔连接部件，用于连接被测电路；在条状铜箔靠近连接部件的位置设有信号输出接口，用于输出电流检测电阻区域所产生的电压信号。

【技术特征摘要】
1.一种PCB型低电感电流传感器，包括用于测试电压信号的电流检测电阻区域；其特征在于，该PCB型低电感电流传感器包括两块单面覆铜箔层压板，且以覆铜箔的一侧为外侧面；两块单面覆铜箔层压板之间设有用于绝缘的中间层压板，其两侧各设一个条状铜箔，彼此相对平行布置；两个条状铜箔的同一侧端部通过中间层压板上的第一过孔实现连接构成电流回路，作为电流检测电阻区域；在两个条状铜箔的另一端分别设有铜箔连接部件，用于连接被测电路；在条状铜箔靠近连接部件的位置设有信号输出接口，用于输出电流检测电阻区域所产生的电压信号。2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，在单面覆铜箔层压板的外侧面上设有裸露导体区域，且与其外侧面的覆铜箔区域之间通过预留绝缘区域实现分隔；各裸露导体区域通过单面覆铜箔层压板上的过孔连接至相邻的铜箔连接部件，被测电路的正负极分别与两块单面覆铜箔层压板上的裸露导体区域连接。3.根据权利要求1或2所述的电流传感器，其特征在于，所述铜箔连接部件是两个径向尺寸不同的圆环状铜箔，且隔着中间层压板同心嵌套安装；两个圆环状铜箔通过下述方式与被测电路实现连接：在两块单面覆铜箔层压板的外侧面与两个圆环状铜箔相对应的位置，分别设置圆环状的裸露导体区域，各单面覆铜箔层压板上的裸露导体区域与相邻的圆环状铜箔之间分别通...

【专利技术属性】
技术研发人员：王泽峰，张军明，邵帅，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33