一种抗外场干扰的电流传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种抗外场干扰的电流传感器。该电流传感器采用具有消除干扰磁场作用的磁敏单元测量电流的大小。所述磁敏单元具有两个串联/并联的磁电阻，所述两个磁电阻分别设置在电流传输介质不同的两个分段上，被测电流流经所述两个分段时方向相反。所述两个磁电阻与各自所在的电流传输介质分段、沿电流方向轴中心/平面中心的距离相等，所述两个磁电阻在垂直于待测电流的平面内、两者的灵敏系数分量大小相同、且方向相反。本发明专利技术提供的电流传感器能够有效消除干扰磁场/环境磁场的影响，提高对电流大小的测量精度；采用贴片式单芯片的实现方式能够便于在测量电流时设置电流传输介质表面/附近。介质表面/附近。介质表面/附近。

【技术实现步骤摘要】
一种抗外场干扰的电流传感器


[0001]本专利技术涉及电流检测/测量
，具体涉及一种高精度、抗干扰的电流传感器。

技术介绍

[0002]电流传感器用于测量电流传输介质中的电流，可以大量应用在各种需要进行电流测量的场景中，例如，电池管理系统（BMS）中需要集成大量的电流传感器测量相关电池Pack的充放电时电流大小，变频器需要集成有大量的电流传感器测量电流等。电流传感器有多种，其中芯片式电流传感器由于体积小安装方便等优势，在变频器中得到了广泛应用。
[0003]图1为现有芯片式电流传感器主流组成结构，其形式为采用四个磁电阻R1、R2、R3、R4组成的惠斯通全桥电路。其中，磁电阻R1、R4的灵敏方向为垂直于电流平面的第一方向，磁电阻R2、R3的灵敏方向为垂直于电流平面的第二方向，所述第一方向和第二方向相反/反平行。现有的芯片式电流传感器容易受到外加磁场（例如干扰磁场，环境磁场等）的干扰，当外加磁场存在垂直于电流平面的分量时，其和被测电流所产生的磁场叠加，将导致电流测量不准确。即现有的芯片式电流传感器容易受到共模磁场信号的干扰，影响测量精度。
[0004]图2为公开号为CN212207492U的中国专利提供一种具有抗干扰作用的电流传感器的示意图。被测电流的方向为第一线圈201的端口202流进且第二线圈204的端口205流出的方向，即图示的从左至右。在位于第一线圈201上方的第一磁敏元件203的位置处，第一磁敏元件203产生的磁场的方向为图示的向上。在位于第二线圈204上方的第二磁敏元件206的位置处，第二磁敏元件206产生的磁场的方向为图示的向下。显然，两个磁敏元件的灵敏方向相同且产生的磁场方向相反，以此可以达到抗外界磁场干扰的效果。可选第一线圈201通过电流输入引脚接收被测电流信号，第二线圈204通过电流输出引脚输出被测电流信号，被测电压信号与被测电流信号成线性关系。通过两个线圈匝数和对应磁电阻灵敏度的结合计算，得到抵消垂直场干扰的信号输出，从而得到相应的电流值。
[0005]可见，目前主流的芯片式电流传感器不具有抗外场存干扰的功能，容易受到干扰磁场的影响导致电流测量精度降低。而目前具有抗外场干扰的电流传感器由于引入了线圈组件，导致结构复杂；并且在测量时，需要将电流导入线圈，测量电流操作影响相关电路的工作、且存在干扰外场的影响不能完全抵消的情况。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种抗外场干扰的电流传感器，以解决现有技术中芯片式电流传感器存在的抗外场干扰能力差，在存在外场干扰测量精度变差的技术问题。本专利技术提供的电流传感器结构简单，实现为贴片式的单芯片，易于测量电流设置。
[0007]本专利技术提供的技术方案具体实现为：所述电流传感器采用具有消除干扰磁场作用的磁敏单元测量电流的大小。所述磁敏单元具有两个串联/并联的磁电阻，所述两个磁电阻分别设置在电流传输介质不同的两个分段上，被测电流流经所述两个分段时方向相反。所
述两个磁电阻与各自所在的电流传输介质分段、沿电流方向轴中心/平面中心的距离相等，所述两个磁电阻在垂直于待测电流的平面内、两者的灵敏系数分量大小相同、不为零且方向相反。
[0008]优选地，所述电流传感器实现为贴片式单芯片传感器；构成磁敏单元的所述两个磁电阻的灵敏方向相反，灵敏系数大小相同。
[0009]进一步地，所述电流传感器包括4个所述磁敏单元构成的惠斯通电桥。其中，所述第一、第三磁敏单元的磁电阻分别作为惠斯通电桥一组对臂的两个桥臂，所述第二、第四磁敏单元分别作为惠斯通电桥另一组对臂的两个桥臂；同一对臂上的磁敏单元的电阻随电流变化的改变趋势相同，不同对臂上的磁敏单元的电阻随电流变化的改变趋势相反。
[0010]进一步地，所述惠斯通电桥的4个磁敏单元各自的两个磁阻单元的电性连接关系可以都是串联、并联，也可以部分并联、另一部分串联。
[0011]进一步地，所述磁阻单元的类型属于包括TMR、AMR、GMR 、CMR、 SMR在内的 XMR。
[0012]本专利技术通过将现有的芯片式电流传感器中惠斯通全桥的四个臂上的磁阻单元替换成并联/串联的灵敏系数大小相等、灵敏度方向相反的两个磁电阻消除测量电流时干扰磁场的影响，提高了电流传感器在外场干扰下的工作稳定性和测量精度。
附图说明
[0013]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0014]图1为现有的芯片式电流传感器组成结构示意图。
[0015]图2为现有技术中具有抗干扰作用的电流传感器的结构示意图。
[0016]图3为本专利技术提供的电流传感器中的磁敏单元的结构示意图。
[0017]图4为本专利技术提供的电流传感器在一个实施例中的结构示意图。
[0018]图5为图4中的电流传感器中各磁敏单元的磁电阻电连接关系的一个实施例示意图。
[0019]图6为图4中的电流传感器测量电流时，各磁敏单元的磁电阻的设置位置的一个实施例示意图。
具体实施方式
[0020]下面将结合实施例对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义
来解释。
[0022]本
技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式
ꢀ“
一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本专利技术的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
[0023]本专利技术提供电流传感器中起到测量电流大小作用的磁敏单元具有消除干扰磁场作用。所述磁敏单元具有两个串联/并联的磁电阻，所述两个磁电阻分别设置在电流传输介质不同的两个分段上，被测电流流经所述两个分段时方向相反。所述两个磁电阻与各自所在的电流传输介质分段、沿电流方向轴中心/平面中心的距离相等，所述两个磁电阻在垂直于待测电流的平面内、两者的灵敏系数分量大小相同、不为零且方向相反。所述电流传感器实现为贴片式单芯片传感器。
[0024]优选地，构成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗外场干扰的电流传感器，其特征在于，所述电流传感器采用具有消除干扰磁场作用的磁敏单元测量电流的大小；所述磁敏单元具有两个串联/并联的磁电阻，所述两个磁电阻分别设置在电流传输介质不同的两个分段上，被测电流流经所述两个分段时方向相反；所述两个磁电阻与各自所在的电流传输介质分段、沿电流方向轴中心/平面中心的距离相等，所述两个磁电阻在垂直于待测电流的平面内、两者的灵敏系数分量大小相同、且方向相反。2.如权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，该电流传感器包括4个所述磁敏单元构成的惠斯通电桥；其中，第一、第三磁敏单元的磁电阻分别作为惠斯通电桥一组对臂的两个桥臂，第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭海平，徐杰，顾蕾，周贵祥，曲品，张小军，沈卫锋，薛松生，
申请(专利权)人：江苏多维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：