一种磁传感芯片及闭环反馈电流传感器制造技术

一种磁传感芯片及闭环反馈电流传感器，该闭环反馈电流传感器包括：外壳；设置于外壳内的磁传感芯片和信号处理电路，磁传感芯片包括由磁电阻元件组成的磁传感单元、设置于磁传感单元上方的反馈线圈，反馈线圈为由导电材料刻蚀而成的平面螺旋线结构，螺旋线平面和磁传感单元的敏感方向相垂直；信号处理电路包括磁平衡电路和电流采样电路，磁传感芯片通过输入端子与电源相连，通过输出端子与磁平衡电路相连；磁平衡电路与反馈线圈相连，向反馈线圈提供电流，使反馈线圈产生反馈磁场；电流采样电路与反馈线圈相连，采集反馈线圈的电流信号并输出。本实用新型专利技术将磁电阻元件和反馈线圈集成于磁传感芯片内，减小了闭环反馈电流传感器的体积和重量。体积和重量。体积和重量。

【技术实现步骤摘要】
一种磁传感芯片及闭环反馈电流传感器


[0001]本技术属于传感测量
，尤指涉及一种磁传感芯片及闭环反馈电流传感器。

技术介绍

[0002]电流传感器有开环式传感器和闭环式传感器两大类型，开环式电流传感器是采用磁敏感元件来产生与被测电流成比例的模拟信号从而实现测量电流的目的。开环式电流传感器结构简单、过载能力强，但开环的方式导致线性度较差，影响了电流传感器的测量精度。
[0003]相比于开环式电流传感器，闭环反馈的电流传感器灵敏度更高、测量范围更广。闭环反馈电流传感器包括基于磁调制的闭环反馈电流传感器和基于磁传感器的闭环反馈电流传感器。
[0004]基于磁调制的闭环反馈电流传感器，其原理是先将被测电流的磁场信号通过调制电路搭载到自激产生的基波上，再由解调电路将搭载的基波去掉，剩余被测电流的磁场信号；信号处理电路通过判断被测电流的磁场信号，控制反馈线圈绕组产生的磁场大小，以达到电流传感器的磁平衡状态；当电流传感器处于磁平衡状态时，通过测量反馈线圈绕组中的电流即可计算出被测电流的大小。但基于磁调制的闭环反馈电流传感器通常只能用于测量较小的直流信号，应用场景有限。
[0005]基于磁传感器的闭环反馈电流传感器是采用磁传感器检测磁场，由信号处理电路依据磁传感器检测到的磁场来调节反馈线圈绕组的电流，使反馈磁场与被测电流磁场大小相等、方向相反，磁传感器附近的磁场达到平衡状态；当电流传感器处于磁平衡状态时，通过测量反馈线圈绕组中的电流即可计算出被测电流的大小。基于磁传感器的闭环反馈电流传感器能够测量交、直流信号，应用场景更广，而且电路结构相对基于磁调制闭环反馈电流传感器中的电路结构要更简单。但该类型的电流传感器要在磁环外绕制反馈线圈绕组，绕制反馈线圈绕组增加了电流传感器的体积和重量，无法满足微型化的应用需求。

技术实现思路

[0006]本技术的目的在于提供一种体积小、轻量化的磁传感芯片。
[0007]本技术的另一目的在于提供一种体积更小、更轻量化的闭环反馈电流传感器。
[0008]为了实现上述第一目的，本技术采取如下的技术解决方案：
[0009]一种磁传感芯片，包括：由磁电阻元件组成的磁传感单元、设置于所述磁传感单元上方的反馈线圈，所述反馈线圈为由导电材料刻蚀而成的平面螺旋线结构，所述反馈线圈的螺旋线平面和所述磁传感单元的敏感方向相垂直。
[0010]进一步的，所述磁电阻元件为TMR单元或GMR单元或AMR单元。
[0011]进一步的，还包括热敏电阻，所述热敏电阻位于磁电阻元件的电极层上，所述电极
层为钌金属层或电极层中有钌金属，所述热敏电阻为钌电阻；所述磁电阻元件为TMR单元或GMR单元。
[0012]进一步的，所述磁电阻元件桥式连接形成全桥结构的磁传感单元。
[0013]为了实现上述第二目的，本技术采取如下的技术解决方案：
[0014]一种闭环反馈电流传感器，包括：外壳；设置于所述外壳内的磁传感芯片，所述磁传感芯片为前述磁传感芯片；设置于所述外壳内的信号处理电路，所述信号处理电路包括磁平衡电路和电流采样电路，所述磁传感芯片通过输入端子与电源相连，通过输出端子与所述磁平衡电路相连；所述磁平衡电路与所述反馈线圈相连，向所述反馈线圈提供电流，使反馈线圈产生反馈磁场；所述电流采样电路与所述反馈线圈相连，采集所述反馈线圈的电流信号并输出。
[0015]进一步的，所述信号处理电路还包括第一模数转换器、数模转换器、第二模数转换器以及微控制处理器；所述微控制处理器通过所述第一模数转换器与所述磁传感单元相连，通过所述数模转换器与所述磁平衡电路相连，通过所述第二模数转换器与所述电流采样电路相连。
[0016]进一步的，还包括与所述热敏电阻相连的温度补偿电路；所述反馈线圈与所述温度补偿电路相连，向所述温度补偿电路输出电流信号，所述温度补偿电路用于根据所述热敏电阻和所述反馈线圈输出的信号对检测结果进行补偿后输出。
[0017]进一步的，还包括与所述热敏电阻相连的温度补偿电路；所述反馈线圈与所述温度补偿电路相连，向所述温度补偿电路输出电流信号，所述温度补偿电路用于根据所述热敏电阻和所述反馈线圈输出的信号对检测结果进行补偿后输出；所述磁平衡电路包括依次连接的差分电压采样电路和推挽射极跟随器，所述差分电压采样电路与所述磁传感单元相连，所述推挽射极跟随器与所述反馈线圈相连；所述温度补偿电路包括依次连接的温度采样电路和加法比例电路，所述温度采样电路与所述热敏电阻相连，所述加法比例电路与所述温度采样电路的输出端及电流采样电路的输出端相连，并输出测量结果。
[0018]进一步的，还包括与所述热敏电阻相连的温度补偿电路；所述反馈线圈与所述温度补偿电路相连，向所述温度补偿电路输出电流信号，所述温度补偿电路用于根据所述热敏电阻和所述反馈线圈输出的信号对检测结果进行补偿后输出；所述磁平衡电路包括与所述反馈线圈相连的推挽射极跟随器；所述温度补偿电路包括与所述热敏电阻相连的温度采样电路，所述微控制处理器通过所述数模转换器与所述推挽射极跟随器相连，通过第三模数转换器与所述温度采样电路相连。
[0019]由以上技术方案可知，本技术将磁电阻元件及反馈线圈集成于磁传感芯片内，而且反馈线圈为设在磁传感单元的上方的平面螺旋线结构，磁传感单元位于反馈线圈绕组的轴心线上，反馈线圈绕组可以在磁传感单元处产生更强的磁场，同时反馈线圈绕组为平面螺旋线结构，也有利于减小芯片的体积，降低加工的难度。本技术的磁电阻元件、反馈线圈与芯片外部的信号处理电路中的磁平衡环节共同构成闭环反馈电流传感器，由于反馈线圈集成在传感器芯片内部，不仅减小了闭环反馈电流传感器的体积和重量。
[0020]在优选的技术方案中，将热敏电阻集成在磁传感芯片内部，热敏电阻元件与芯片外部的温度补偿环节连接，构成温漂补偿电路，由于热敏电阻采集温度的区域与磁场检测的区域更加靠近，使得热敏元件反馈的温度信息更加准确，能更精确地反应检测区域的温
度信息，从而对电流传感器做出更加精确的温漂补偿。而且采用钌电阻作为热敏元件，由于钌元素本身用于制备隧道结磁电阻元件，只需要在磁传感芯片中划分出温度检测区域，并与温度补偿电路相连即可，原有的磁传感芯片的制备工艺基本不变，也不用增加其它设备，有利于控制生产成本。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本技术实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]图1为本技术实施例1的结构示意图；
[0023]图2为本技术实施例1的电路框图；
[0024]图3为本技术实施例1磁传感芯片的结构示意图；
[0025]图4本技术实施例2的电路框图；
[0026]图5为本技术实施例1没有设置热敏元件和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁传感芯片，其特征在于，包括：由磁电阻元件组成的磁传感单元、设置于所述磁传感单元上方的反馈线圈，所述反馈线圈为由导电材料刻蚀而成的平面螺旋线结构，所述反馈线圈的螺旋线平面和所述磁传感单元的敏感方向相垂直。2.如权利要求1所述的磁传感芯片，其特征在于：所述磁电阻元件为TMR单元或GMR单元或AMR单元。3.如权利要求1所述的磁传感芯片，其特征在于：还包括热敏电阻，所述热敏电阻位于磁电阻元件的电极层上，所述电极层为钌金属层或电极层中有钌金属，所述热敏电阻为钌电阻；所述磁电阻元件为TMR单元或GMR单元。4.如权利要求1所述的磁传感芯片，其特征在于：所述磁电阻元件桥式连接形成全桥结构的磁传感单元。5.一种闭环反馈电流传感器，其特征在于，包括：外壳；设置于所述外壳内的磁传感芯片，所述磁传感芯片为权利要求1至4任一项所述的磁传感芯片；设置于所述外壳内的信号处理电路，所述信号处理电路包括磁平衡电路和电流采样电路，所述磁传感芯片通过输入端子与电源相连，通过输出端子与所述磁平衡电路相连；所述磁平衡电路与所述反馈线圈相连，向所述反馈线圈提供电流，使反馈线圈产生反馈磁场；所述电流采样电路与所述反馈线圈相连，采集所述反馈线圈的电流信号并输出。6.如权利要求5所述的闭环反馈电流传感器，其特征在于：所述信号处理电路还包括第一模数转换器、数模转换器、第二模数转换器以及微控制处理器；所述微控制处理器通过所述第一模数转换器与所述磁传感单元相连，通过所述数模转换器与所述磁平衡电路相连，通过所述第二模数转换器与所述电流采样电路相连。7.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，关蒙萌，黄豪，胡忠强，朱家训，
申请(专利权)人：珠海多创科技有限公司，
类型：新型
国别省市：