磁电流传感器集成到高电流连接器器件中制造技术

本公开的各实施例总体上涉及磁电流传感器集成到高电流连接器器件中。提供了一种被配置为传导电流的功率连接器。该功率连接器包括导电框架，该导电框架包括限定连接器体积的基底结构、延伸结构和盖结构。基底结构被耦合到初级导体的输出节点并且从初级导体接收电流。盖结构被配置为将功率连接器机械地耦合到负载，并且将来自功率连接器的电流输出到负载。延伸结构被耦合到基底结构与盖结构之间并且在基底结构与盖结构之间延伸。延伸结构包括电流收缩区域，该电流收缩区域被配置为在磁电流传感器的位置处引起流过电流收缩区域的电流的限定的磁场，该磁电流传感器基于由流过电流收缩区域的电流产生的限定的磁场生成传感器信号。信号。信号。

【技术实现步骤摘要】
磁电流传感器集成到高电流连接器器件中


[0001]本公开的各实施例总体上涉及磁电流传感器集成到高电流连接器器件中。

技术介绍

[0002]对于高电流应用和/或需要在承载测试电流的导体与电流传感器输出之间进行电流隔离的应用，使用磁电流传感器。例如，磁电流传感器可以被用于确定由逆变器功率模块传递到电动机的相电流，或者确定由功率分配系统、电子保险丝、电池监控系统、电池断开开关等提供的其它负载电流。
[0003]这些器件通过测量由测试电流产生的磁通密度来间接地感测测试电流。磁电流传感器的传统的实现利用铁芯(场集中器)，该铁芯在某种程度上缠绕在承载测试电流的导体上。场集中器中的磁通密度与测试电流成比例，遵循Br＝μ0*μr*Itest。因此，铁芯的相对磁导率μr放大了磁通密度。线性场探针(例如，线性霍尔传感器)测量由测试电流产生的通量，因此提供表示测试电流的流电隔离输出信号。基于磁芯的传感器的其它实现经由补偿绕组来补偿由测试电流产生的磁通密度。在这种情况下，场探针需要将产生的磁通密度控制在一个恒定值(例如，零)，而补偿电流与测试电流成比例。
[0004]然而，使用基于磁芯的磁性传感器有许多缺点，包括成本、复杂的组装策略、功耗的低效率、磁滞效应和场集中器的非线性导致的不准确性、以及饱和效应、过载能力(剩磁)、重量和尺寸。例如，为了组装，功率模块的每个电流轨都需要被布线以通过与每个磁性传感器相关联的场集中器。这增加了功率模块的组装的复杂性和体积。
[0005]无芯电流传感器在不使用场集中器的情况下即可运行。与基于磁芯的实现不同，这些传感器直接地测量由测试电流产生的磁通密度。通过避免铁芯，可以省略上文列出的关于基于磁芯的磁性传感器的缺点。然而，在敏感元件处的可用磁通密度显著降低。因此，敏感元件需要尽可能靠近导体而被放置。由于电流传感器通常在受电磁干扰(EMI)污染的环境(电力电子器件)中运行，因此实现差分感测概念非常有益，该差分感测概念提供固有的杂散场抗扰度，以防止相邻元件(半导体、电容器、电感器、导体)产生的扭曲场。
[0006]然而，差分感测是无芯电流传感器设计中的一个关键瓶颈，不同的功率应用可能对实现差分感测施加不同的设计约束。将测试电流布线到差分场传感器也成为一个问题，因为在不增加器件的尺寸的情况下很难实现。结果，制造成本增加以便适应不同的设计和感测原理。换句话说，不存在通用的差分感测解决方案。
[0007]因此，可能需要提供无芯差分电流感测的改进的器件。

技术实现思路

[0008]实施例提供了功率连接器，该功率连接器被配置为传导功率器件的电流并且将该电流传递到负载。功率连接器包括导电框架，该导电框架包括限定连接器体积的基底结构、延伸结构和盖结构。基底结构被耦合到功率器件的至少一个初级导体的输出节点，其中基底结构被配置为从至少一个初级导体接收电流。盖结构相对于基底结构被布置，其中盖结
构被配置为将功率连接器机械地耦合到负载，并且其中盖结构被配置为从基底结构接收电流并且将来自功率连接器的电流输出到负载。延伸结构被耦合到基底结构与盖结构之间并且在基底结构与盖结构之间延伸，其中延伸结构从基底结构接收电流并且将该电流传递到盖结构。延伸结构包括电流收缩区域，该电流收缩区域被配置为在磁电流传感器的位置处引起流过电流收缩区域的电流的限定的磁场。功率连接器还包括磁电流传感器，该磁电流传感器被配置为基于由流过电流收缩区域的电流产生的限定的磁场生成传感器信号。
[0009]实施例提供了功率器件的输出级。输出级包括：功率电路，该功率电路被配置为生成电流；至少一个初级导体，被耦合到功率电路的输出，其中至少一个初级导体包括输出节点，并且至少一个初级导体被配置为将来自功率电路的电流传导到输出节点；以及功率连接器，该功率连接器被耦合到输出节点，并且被配置为将来自至少一个初级导体的电流传输到负载。功率连接器包括：导电框架，该导电框架包括限定连接器体积的基底结构、延伸结构和盖结构；其中基底结构被耦合到功率器件的至少一个初级导体的输出节点，其中基底结构被配置为从至少一个初级导体接收电流，其中盖结构相对于基底结构被布置，其中盖结构被配置为将功率连接器机械地耦合到负载，并且其中盖结构被配置为从基底结构接收电流，并且将来自功率连接器的电流输出到负载，其中延伸结构被耦合到基底结构与盖结构之间，并且在基底结构与盖结构之间延伸，其中延伸结构从基底结构接收电流并且将电流传递到盖结构，其中延伸结构包括电流收缩区域，该电流收缩区域被配置为在磁电流传感器的位置处引起流过电流收缩区域的电流的限定的磁场。功率连接器还包括磁电流传感器，该磁电流传感器被配置为基于由流过电流收缩区域的电流产生的限定的磁场生成的传感器信号。
附图说明
[0010]在此参考附图描述实施例。
[0011]图1A和图1B是示出根据一个或多个实施例的功率输出器件的输出级的示意框图；
[0012]图2示出了根据一个或多个实施例的被实现为电流传感器的差分磁性传感器的示意框图；
[0013]图3A
‑
图3F示出了根据一个或多个实施例的输出连接器的各种透视图；
[0014]图4示出了根据一个或多个实施例的具有附接到连接器体积的外部的磁性传感器的输出连接器的透视图；以及
[0015]图5是示出根据一个或多个实施例的到逆变器级的供应线的示意框图。
具体实施方式
[0016]在下文中，阐述细节以提供对示例性实施例的更彻底的解释。然而，对于本领域技术人员显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在其它情况下，以框图形式或以示意图而非详细示出众所周知的结构和器件以避免混淆实施例。此外，除非另有特别说明，否则下文描述的不同的实施例的特征可以相互组合。
[0017]另外，在以下描述中，等同或类似的元件或具有等同或类似功能的元件用等同或类似的附图标记表示。由于相同或功能等同的元件在图中被赋予相同的附图标记，因此可以省略对具有相同附图标记的元件的重复描述。因此，为具有相同或相似附图标记的元件
提供的描述是可以相互交换的。
[0018]在这方面，方向性术语(诸如，“顶部”、“底部”、“在
……
下方”、“在
……
上方”、“前方”、“后方”、“背面”、“领先”、“尾随”等)可以参考所描述的图的方向来使用。因为实施例的部分可以以多个不同的取向被放置，所以方向术语被用于说明的目的。应当理解，在不脱离由权利要求限定的范围的情况下，可以利用其它实施例并且可以进行结构改变或逻辑改变。因此，以下详细描述不应被视为限制意义。权利要求中使用的方向术语可以帮助定义一个元件与另一个元件或特征的空间或位置关系，而不限于特定的方向。
[0019]应当理解，当元件被称为被“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以被直接地连接或耦合到另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为被“直接地连接”或“直接地耦合”到另一个元件时，则不存在中间元件。被用于描述元件之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率连接器，被配置为传导功率器件的电流并且将所述电流传递到负载，所述功率连接器包括：导电框架，包括限定连接器体积的基底结构、延伸结构和盖结构；其中所述基底结构被耦合到所述功率器件的至少一个初级导体的输出节点，其中所述基底结构被配置为从所述至少一个初级导体接收所述电流，其中所述盖结构相对于所述基底结构被布置，其中所述盖结构被配置为将所述功率连接器机械地耦合到所述负载，并且其中所述盖结构被配置为从所述基底结构接收所述电流并且将来自所述功率连接器的所述电流输出到所述负载，其中所述延伸结构被耦合到所述基底结构与所述盖结构之间并且在所述基底结构与所述盖结构之间延伸，其中所述延伸结构从所述基底结构接收所述电流并且将所述电流传递到所述盖结构，其中所述延伸结构包括电流收缩区域，该电流收缩区域被配置为在磁电流传感器的位置处引起流过所述电流收缩区域的所述电流的限定的磁场；并且所述磁电流传感器被配置为基于由流过所述电流收缩区域的所述电流产生的所述限定的磁场生成传感器信号。2.根据权利要求1所述的功率连接器，其中所述磁电流传感器包括：差分传感器元件对，相对于所述电流收缩区域差分地布置，以及传感器电路，所述传感器电路被配置为：基于由流过所述电流收缩区域的所述电流生成的所述限定的磁场来生成差分传感器信号作为所述传感器信号。3.根据权利要求1所述的功率连接器，其中所述电流收缩区域是所述电流流过的S形弯曲结构，其中所述S形弯曲结构包括收缩段，所述收缩段被配置为增加流过所述S形弯曲结构的所述电流的所述电流密度，以在所述磁电流传感器的所述部分处引起所述限定的磁场。4.根据权利要求3所述的功率连接器，其中所述磁电流传感器包括：差分传感器元件对，相对于所述S形弯曲结构的所述收缩段被差分地布置，以及传感器电路，被配置为基于由流过所述电流收缩区域的所述电流产生的所述限定的磁场来生成差分传感器信号作为所述传感器信号。5.根据权利要求3所述的功率连接器，其中：所述S形弯曲结构包括第一切口和第二切口，第一切口从所述延伸结构的第一横向侧横向地向内延伸，第二切口从所述延伸结构的第二横向侧横向地向内延伸，所述第一切口和所述第二切口在所述收缩段的相对侧上被差分地分离以形成所述S形弯曲结构。6.根据权利要求3所述的功率连接器，其中所述收缩段是所述S形弯曲结构的中间段，所述S形弯曲结构的中间段将所述S形弯曲结构的基底段连接到所述基底结构，并且将所述S形弯曲结构的顶部段连接到所述盖结构。7.根据权利要求5所述的功率连接器，其中所述收缩段在所述延伸结构的所述第一横向侧与所述第二横向侧之间水平地延伸。8.根据权利要求5所述的功率连接器，其中所述磁电流传感器包括：差分传感器元件对，相对于所述S形弯曲结构的所述收缩段被差分地布置，以及传感器电路，被配置为基于由流过所述电流收缩区域的所述电流产生的所述限定的磁
场来生成差分传感器信号作为所述传感器信号，其中所述差分传感器元件对包括与所述第一切口对准的第一传感器元件和与所述第二切口对准的第二传感器元件，使得所述第一传感器元件和所述第二传感器元件跨越所述收缩段。9.根据权利要求1所述的功率连接器，还包括：填充材料，其填充所述连接器体积的至少一部分，其中所述填充材料至少部分地包封所述磁电流传感器，并且将所述磁电流传感器束缚在所述连接器体积内。10.根据权利要求9所述的功率连接器，其中所述填充材料是具有绝缘属性的非导电材料。11.根据权利要求9所述的功率连接器，其中所述填充材料从所述基底结构延伸到所述盖结构以提供机械稳定性。12.根据权利要求9所述的功率连接器，其中所述填充材料被插入在所述磁电流传感器与所述延伸结构之间，以固定所述磁电流传感器相对于所述延伸结构的所述位置，并且使所述磁电流传感器与所述延伸结构绝缘。13.根据权利要求5所述的功率连接器，还包括：填充材料，其填充所述连接器体积的至少一部分、所述第一切口的体积、和所述第二切口的体积，其中所述填充材料将所述磁电流传感器至少部分地包封在所述连接器体积内。14.根据权利要求2所述的功率连接器，其中所述差分传感器元件对包括第一传感器元件和第二传感器元件，所述第一传感器元件和所述第二传感器元件在与流过所述电流收缩区域的所述电流的电流流动正交的方向上...

【专利技术属性】
技术研发人员：L，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：