磁通门传感器电路制造技术

传感器电路可以包括变压器或以其他方式与变压器连接。变压器可包括初级绕组和次级绕组。初级绕组可以是可配置的和/或可连接的，以感测初级绕组中的电流。具有输出的可配置电路可以与比较器电路的输入连接。可配置电路的输入和可配置电路的输出中的一者或两者和比较器电路的输出可以跨接在次级绕组上。

Fluxgate sensor circuit

【技术实现步骤摘要】
磁通门传感器电路相关申请的交叉引用本申请要求2018年9月26日提交的题为“FLUXGATESENSORCIRCUIT(磁通门传感器电路)”的美国临时申请序列号62/736,693的优先权，该美国临时申请通过引用将其全部内容并入本文中。
技术介绍
在电流的感测和测量中，所测电流的范围可以从皮安到数万安培。电流感测电路的设计和选择以及用于测量电流的方法可以考虑许多参数。参数可以包括测量中的电流大小，测量中的所需精度，测量的带宽以及测量中的电隔离水平。另一参数可以是对电流感测电路的成本和/或物理尺寸的考量。所测量的电流值可以由仪器直接显示或转换为适当的形式以供监视或控制系统使用。磁通门传感器(例如，可饱和电感器电流传感器)可以按与基于霍尔效应的电流传感器相同的测量原理工作。该测量原理在于：由初级电流产生的磁场可以由特定的感测元件检测。磁通门传感器和基于霍尔效应的电流传感器之间的可能区别在于：磁通门传感器可以将磁饱和电感器芯用于特定感测元件，而磁电感器芯的气隙中的基于霍尔效应的传感器是特定感测元件。可饱和电感器的饱和水平的变化可以改变磁芯的磁导率，并因此改变电感器的电感。可饱和电感的值在小电流下可以较高且在大电流下较低。磁通门传感器可依赖于不同磁性材料的特性来表现出磁场强度(H)和磁通密度(B)之间的非线性关系。饱和是当所施加的外部磁场(H)的增加不能进一步增加铁磁和/或亚铁磁材料的磁化强度时达到的状态。不能增加磁化强度可能意味着总磁通密度(B)基本上平稳。
技术实现思路
以下概述是一些专利技术构思的简要概述，其仅出于说明性目的而呈现，并非旨在限制或约束具体实施方式中的方面和示例。本领域技术人员将从具体实施方式中认识到其他新颖的组合和特征。本文所公开的本公开的说明性方面可以与适于用作电流传感器的电路有关。更具体地，本公开的一些说明性方面可以特征在于：包括具有芯的变压器的电路的实现，其中在该芯上形成有初级绕组和次级绕组。该芯可以由例如一种或多种铁磁和/或亚铁磁材料制成。该芯具有的形状可以包括针对变压器的芯的可用于感测电流的第一部分而不同的横截面面积。横截面面积之间的差异可以被称为变压器的芯的“瓶颈”。最大磁通密度(ΦB)与芯面积(Ae)成反比，并且与芯的其余部分相比在芯的瓶颈中可以增加。当磁芯开始饱和时，次级绕组的电感可由于该瓶颈而减小(例如，急剧减小)。电感的减小进而可增加芯的电流相对于时间的斜率特性，以产生流过次级绕组的电流峰值。可感测流过次级绕组的该电流峰值并将其用于提供由电流传感器感测的电流水平的可读指示。附图说明图1示出了根据本公开的说明性方面的系统，该系统示出了变压器与传感器电路的连接。图1A示出了根据本公开的说明性方面的变压器芯的实施方式的平面图和横截面侧视图。图1B示出了根据本公开的说明性方面的变压器芯的实施方式的平面图和横截面侧视图。图1C示出了根据本公开的说明性方面的变压器芯的实施方式的平面图和横截面侧视图。图1D示出了根据本公开的说明性方面的变压器芯的实施方式的平面图和横截面侧视图。图1E示出了根据本公开的说明性方面的芯(例如图1或图2中电路中的芯)的一个或多个初级绕组。图1F示出了根据本公开的说明性方面的系统的部分框图/示意图。图1G示出了根据本公开的说明性方面的电路。图1H是根据本公开的说明性方面的控制单元。图2示出了根据本公开的说明性方面的电流传感器电路的电路图。图3示出了根据本公开的说明性方面的图表。图4示出了根据本公开的说明性方面的用于感测电流的初级绕组的布置。图5A示出了根据本公开的说明性方面的次级绕组的印刷电路板(PCB)实施方式的平面图和侧视图。图5B示出了根据本公开的说明性方面的印刷电路板的平面图，其示出了初级绕组的实施方式。图6A示出了根据本公开的说明性方面的印刷电路板(PCB)的平面图和侧视图，其示出了次级绕组和芯的实施方式。图6B示出了根据本公开的说明性方面的印刷电路板(PCB)的平面图和侧视图，其示出了次级绕组的实施方式。参考以下描述、权利要求和附图，将更好地理解本公开的这些和其他特征、方面和优点。本公开可以通过附图来举例说明，并且不限于附图。在附图中，相似的标号表示类似的元件。具体实施方式在本公开的各种说明性方面的以下描述中，可以参考附图，附图形成其一部分，且在附图中可通过图示的方式示出可实现本公开的方面的多种实施例。应当理解，在不脱离本公开的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构和功能修改。作为介绍，本公开的说明性方面的特征可涉及可以利用适于用作电流传感器的电路的系统。用于使得能够通过电流传感器实现电流感测的电路的一部分可以包括具有芯的变压器，在该芯上可以缠绕有初级绕组和次级绕组。该芯的一部分中的芯横截面面积的减小可以允许通过电流传感器而灵敏地测量AC电流、DC电流、或AC电流和DC电流两者。该芯的一部分中的芯横截面面积的减小可以进一步允许针对低安培数水平至高安培数水平之间电流的灵敏度范围。作为非限制性示例，灵敏度范围可以在毫安(mA)至安(A)或数十安之间。例如，在一体式和/或两件式芯的任一种情况下，可以通过使用补偿器(例如，无源电路)来补偿可能缺乏的灵敏度(或降低的灵敏度)。补偿器(例如，无源电路)可以使流过变压器的次级绕组的激励电流增大，该激励电流可以是交流(AC)。可以在流过变压器的次级绕组的直流电流(DC)不实质增加和/或基本上为零的情况下实现激励电流的增加。参考图1，其示出了根据本公开的说明性方面的系统10，其包括变压器T1与传感器电路1000的连接。系统10和下面描述的其他替代示例可以用于感测电流Io，该电流Io可以流过变压器T1的初级绕组Lmp。变压器T1的次级绕组Lns可以经由芯CR与初级绕组Lmp电磁耦合，在该芯CR上可缠绕有初级绕组Lmp和次级绕组Lns两者。次级电流Is可在次级绕组Lns中流过且流过传感器电路1000。可以使用多种材料来制造芯CR，实例可以包括实心铁、羰基铁、硅钢、非晶钢、铁氧体陶瓷、非晶金属和叠片磁芯。芯CR也可以由一种或多种铁磁和/或亚铁磁材料制成。铁磁和/或亚铁磁材料的实例可包括铁、镍、钴、锰、锌和/或它们的合金中的一种或多种。包括在传感器电路1000中的控制回路可以产生可读输出电压Vo。可读输出电压Vo可以指示由系统10感测到的电流Io。由系统10感测并且在下面更详细描述的电流Io可以是交流(AC)和/或直流(DC)。传感器电路1000的电路可以使用模拟电路和/或数字电路来实现。数字电路可以包括微处理器和接口，接口可以包括数模转换器和模数转换器。例如，微处理器可以运行算法以通过接口实现控制回路。控制回路可以实现控制功能以提供比例(P)控制、积分(I)控制和/或微分(D)控制。因此，控制功能还可以提供组合控制功能，例如比例(P)加积分(I)控制PI、比例(P)加微分(d)控制PD或PID。参考图1A，其示出了根据本公开的说明性方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n变压器(T1)，其包括初级绕组(Lmp)和次级绕组(Lns)，其中所述初级绕组配置成承载电流；以及/n传感器电路(1000)，其包括与比较器的输入连接的输出，其中所述比较器的输出与次级绕组的第一端子连接，并且所述传感器电路的端子与所述次级绕组的第二端子连接，并且/n其中，所述传感器电路还包括反馈回路(19)，且所述比较器包括迟滞单元(12)。/n

【技术特征摘要】
20180926 US 62/736,6931.一种装置，包括：
变压器(T1)，其包括初级绕组(Lmp)和次级绕组(Lns)，其中所述初级绕组配置成承载电流；以及
传感器电路(1000)，其包括与比较器的输入连接的输出，其中所述比较器的输出与次级绕组的第一端子连接，并且所述传感器电路的端子与所述次级绕组的第二端子连接，并且
其中，所述传感器电路还包括反馈回路(19)，且所述比较器包括迟滞单元(12)。


2.根据权利要求1所述的装置，其中所述初级绕组配置成承载直流(DC)和交流(AC)。


3.根据权利要求1至2中任一项所述的装置，其中所述初级绕组包括多个绕组，并且其中所述初级绕组配置成感测差动电流和共模电流中的至少一者。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，还包括：
无源电路(Z)，其配置成在所述传感器电路中的一点处使流过所述次级绕组的交流(AC)电流增大。


5.根据权利要求4所述的装置，其中所述无源电路包括与电容器(Ca)串联耦合的电阻器(Ra)，并且其中所述无源电路连接在所述比较器的输入与固定电势之间。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中所述迟滞单元包括阈值，并且所述阈值是对称阈值或非对称阈值。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中所述变压器还包括：
包括至少一个孔的磁芯，其中所述初级绕组和所述次级绕组在所述磁芯上的缠绕穿过所述至少一个孔至少一次。


8.根据权利要求7所述的装置，其中所述磁芯在所述磁芯的第一磁路上的第一横截面面积比在所述磁芯的第二磁路上的第二横截面...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y利维，
申请(专利权)人：太阳能安吉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列;IL