用于电流传感器的装置和方法与流程

本公开一般地涉及电流传感器。更具体地，本公开针对与使用磁感应的电流传感器相关的设备、系统和方法。

背景技术：

无线功率传送在便携式电子设备(诸如移动电话、计算机平板，等等)中是越来越受欢迎的能力，因为这样的设备通常要求长的电池寿命和低的电池重量。在不使用电线的情况下向电子设备供电的能力为便携式电子设备的用户提供了便利的解决方案。无线功率充电系统例如可以允许用户在没有物理电连接的情况下向电子设备充电和/或供电，因此减少了电子设备的操作所要求的组件数目并且简化了电子设备的使用。

无线功率传送允许制造商开发出针对由于消费者电子设备中具有受限功率源所致的问题的创造性解决方案。无线功率传送可以降低总体成本(对于用户和制造商两者)，因为常规的充电硬件(诸如功率适配器和充电线)可以被消除。在工业设计和对宽范围的设备(从移动手持设备到膝上型计算机)的支持方面，在构成无线功率发射器和/或无线功率接收器的组件(例如，磁线圈，充电板，等等)中，存在具有不同的尺寸和形状的灵活性。

技术实现要素：

在本公开的一些方面，一种电流传感器可以包括被配置为耦合到在第一位置处生成的第一磁场的感测元件，第一磁场由于导体中的电流流动而可以出现。电流传感器可以包括输出，输出电连接到感测元件以产生表示导体中的电流流动的信号。感测元件可以被定向在与第二磁场的磁场线平行的平面中，第二磁场不同于第一磁场、由连接到导体的负载在不同于第一位置的第二位置处生成。

在一些方面，感测元件可以包括被设置在基底上并且邻近导体被定位的导电线圈。电流传感器可以进一步包括滤波器电路，滤波器电路包括连接到电阻器和电容器的导电线圈。在一些方面，滤波器电路可以是带通滤波器。在一些方面，承载导电线圈的基底可以被设置为垂直于承载导体的印刷电路板(pcb)。

在一些方面，负载是被配置为生成用于无线功率传送的外部磁场的功率发射元件。外部磁场构成第二磁场。在一些方面，感测元件可以包括导电线圈。在一些方面，电流传感器可以包括滤波器，滤波器包括感测元件的导电线圈。滤波器可以被调谐到功率发射元件的谐振频率。

在一些方面，电流传感器可以进一步包括邻近感测元件设置的电容性屏蔽体。电容性屏蔽体可以防止由导体中的电压生成的电场被电容性地耦合到感测元件。在一些方面，电容性屏蔽体可以是邻近感测元件和导体两者设置的导电引线。导电引线可以具有自由的第一端和被配置用于连接到地电位的第二端。

在一些方面，感测元件可以包括设置在第一平面上的第一导电线圈和设置在与第一平面间隔开的至少第二平面上的至少第二导电线圈。第一导电线圈可以与第二导电线圈串联连接。在一些方面，第一导电线圈可以是在多层pcb的第一层上形成的迹线，并且第二导电线圈可以是在多层pcb的第二层上形成的迹线。在一些方面，第一导电线圈可以设置在导体的一侧，并且第二导电线圈可以设置在导体的另一侧。

在一些方面，电流传感器可以包括被配置为邻近第一导电线圈和导体两者设置的第一电容性屏蔽体、以及被配置为邻近第二导电线圈和导体两者设置的至少第二电容性屏蔽体。

在一些方面，电流传感器可以包括滤波器电路，滤波器电路包括第一导电线圈和第二导电线圈之一或两者。

在一些方面，感测元件可以包括第一导电线圈和至少第二导电线圈，第一和第二线圈两者在相同平面上彼此间隔开。

在根据本公开的一些方面，一种感测导体中的电流流动的方法可以包括：通过磁性地耦合到由于导体中的电流流动而从导体产生的第一磁场来生成感测信号，以及从感测信号生成输出信号。磁性耦合可以发生在与第二磁场的场线平行的平面中，第二磁场由经过电连接到导体的负载的电流流动生成。

在一些方面，磁性地耦合到第一磁场可以包括使用第一磁场在导电材料线圈中感应电流，导电材料线圈邻近导体被设置并且在与第二磁场的场线平行的平面中被对准。

在一些方面，该方法可以进一步包括：对感测信号进行滤波以衰减由包括导电材料线圈的滤波器电路确定的在感测信号中的频率分量。

在一些方面，负载可以是被配置为生成用于无线功率传送的外部磁场的功率发射元件，其中外部磁场构成第二磁场。

在一些方面，该方法可以进一步包括：屏蔽感测信号以免受导体中生成的电场，以使得生成的输出信号基本上不受来自电场的影响。

在一些方面，磁性地耦合到第一磁场可以包括：将第一磁场耦合到邻近导体设置的第一导电材料线圈，并且将第一磁场耦合到邻近导体设置的第二导电材料线圈。

在本公开的一些方面，一种用于感测导体中的电流流动的装置可以包括：用于磁性地耦合到由于导体中的电流流动而从导体产生的第一磁场以生成感测信号的部件、以及用于从感测信号生成输出信号的部件。用于磁性地耦合到第一磁场的部件可以在与第二磁场的场线平行的平面中被对准，第二磁场由经过电连接到导体的负载的电流流动生成。

在一些方面，该装置可以包括用于对感测信号进行滤波的部件，其包括用于磁性地耦合到第一磁场的部件。用于磁性地耦合到第一磁场的部件可以是导电材料线圈。用于滤波的部件可以是带通滤波器。

在本公开的一些方面，一种用于向接收器设备无线地发射充电功率的装置可以包括发射线圈、经由导体电耦合到发射线圈的驱动器电路、以及被配置为感测导体中的电流流动的电流传感器。驱动器电路可以被配置为经由导体利用交变电流驱动发射线圈。电流传感器可以包括感测线圈，感测线圈被配置为耦合到由导体中的交变电流生成的第一磁场以产生指示导体中的电流流动的信号。发射线圈可以被配置为响应于被交变电流驱动而生成用于向接收器设备无线地发射充电功率的第二磁场。感测线圈可以被定向在与第二磁场的场线平行的平面中。

在一些方面，该装置可以包括滤波器电路，滤波器电路包括感测线圈以及电连接到感测线圈的电阻器和电容器。滤波器可以是带通滤波器。

在一些方面，电流传感器可以包括邻近感测线圈设置的电容性屏蔽体。电容性屏蔽体可以防止导体中生成的电场被电容性地耦合到感测线圈，其中电容性屏蔽体包括设置在导体与感测线圈之间的第二导体。

以下详细描述和附图提供对本公开的本质和优点的更好理解。

附图说明

关于随后的讨论并且特别是关于附图，要强调的是，所示出的详情表示用于说明性讨论目的的示例，并且被呈现以便提供对本公开的原理和概念性方面的描述。在这方面，没有尝试示出超过对本公开的基本理解所需内容之外的实施细节。随后的讨论，结合附图，使得本领域的技术人员清楚根据本公开的实施例如何可以被实践。在附图中：

图1是根据说明性实施例的无线功率传送系统的功能框图。

图2是根据说明性实施例的无线功率传送系统的功能框图。

图3是根据说明性实施例的包括功率发射或接收元件的图2的发射电路系统或接收电路系统的一部分的示意图。

图4a和图4b表示根据本公开的使电流传感器具体化的说明性配置。

图5a、图5b和图5c图示了根据本公开的电流传感器的各方面。

图6图示了根据本公开的电流传感器的细节。

图6a和图6b图示了电流传感器的另外的实施例。

图7图示了根据本公开的电流传感器的配置。

图8图示了根据本公开而被配置的滤波器。

图9和图9a图示了电流传感器的另外的实施例。

图10a、图10b、图10c和图10d示出了根据本公开的电流传感器的说明性配置。

具体实施方式

无线功率传送可以是指将与电场、磁场、电磁场、或其他方式相关联的任何形式的能量从发射器传送到接收器而不使用物理电导体(例如，功率可以通过自由空间被传送)。输入到无线场(例如，磁场或电磁场)的功率可以由“功率接收元件”接收、捕获或耦合以实现功率传送。

图1是根据说明性实施例的无线功率传送系统100的功能框图。输入功率102可以从功率源(该图中未示出)被提供给发射器104以生成无线(例如，磁或电磁)场105用于执行能量传送。接收器108可以耦合到无线场105并且生成输出功率110，用于由耦合到输出功率110的设备(该图中未示出)存储或消耗。发射器104和接收器108可以分开距离112。发射器104可以包括功率发射元件114，用于向接收器108发射/耦合能量。接收器108可以包括功率接收元件118，用于接收或捕获/耦合从发射器104发射的能量。

在一个说明性实施例中，发射器104和接收器108可以根据相互谐振关系而被配置。当接收器108的谐振频率和发射器104的谐振频率基本相同或非常接近时，发射器104与接收器108之间的传输损耗减小。这样，在更大的距离上可以提供无线功率传送。谐振感应耦合技术因此可以允许改进的效率、以及在各种距离上和利用各种感应功率发射和接收元件配置的功率传送。

在某些实施例中，无线场105可以对应于发射器104的“近场”。近场可以对应于如下的区域，在该区域中，存在由功率发射元件114中的电流和电荷产生的强无功场，它们将功率最小地辐射远离功率发射元件114。近场可以对应于在功率发射元件114的大约一个波长(或其分数)内的区域。

在某些实施例中，有效率的能量传送可以通过以下而发生：将无线场105中的大部分能量耦合到功率接收元件118，而不是将电磁波中的大多数能量传播到远场。

在某些实施方式中，发射器104可以输出时变磁场(或电磁场)，其具有与功率发射元件114的谐振频率对应的频率。当接收器108在无线场105内时，时变磁场(或电磁场)可以在功率接收元件118中感应出电流。如上面描述的，如果功率接收元件118被配置作为在功率发射元件114的频率处谐振的谐振电路，则能量可以有效率地被传送。在功率接收元件118中感应出的交流(ac)信号可以被整流，以产生可以被提供以对负载充电或供电的直流(dc)信号。

图2是根据另一说明性实施例的无线功率传送系统200的功能框图。系统200可以包括发射器204和接收器208。发射器204(本文中也称为功率传送单元ptu)可以包括发射电路系统206，发射电路系统206可以包括振荡器222、驱动器电路224和前端电路226。振荡器222可以被配置为生成在期望频率处的信号，期望频率可以响应于频率控制信号223而调节。振荡器222可以将振荡器信号提供给驱动器电路224。驱动器电路224可以被配置为基于输入电压信号(vd)225而在例如功率发射元件214的谐振频率处驱动功率发射元件214。驱动器电路224可以是被配置为从振荡器222接收方波并且输出正弦波的开关放大器。

前端电路226可以包括被配置为滤除谐波或其他不想要的频率的滤波器电路。前端电路226可以包括匹配电路，其被配置为将发射器204的阻抗匹配到功率发射元件214的阻抗。如将在下面更详细地解释的，前端电路226可以包括调谐电路以与功率发射元件214一起创建谐振电路。作为驱动功率发射元件214的结果，功率发射元件214可以生成无线场205以在足以对电池236充电或以其他方式对负载供电的电平处无线地输出功率。

发射器204可以进一步包括可操作地耦合到发射电路系统206的控制器240，其被配置为控制发射电路系统206的一个或多个方面或者完成与管理功率传送有关的其他操作。控制器240可以是微控制器或处理器。控制器240可以被实施为专用集成电路(asic)。控制器240可以直接地或间接地、可操作地连接到发射电路系统206的每个组件。控制器240可以进一步被配置为从发射电路系统206的组件中的每个组件接收信息，并且基于所接收的信息执行计算。控制器240可以被配置为针对组件中的每个组件生成控制信号(例如，信号223)，它们可以调节该组件的操作。这样，控制器240可以被配置为基于由它执行的操作的结果来调节或管理功率传送。发射器204可以进一步包括被配置为存储数据的存储器(未示出)，例如，数据诸如用于使得控制器240执行特定功能的指令，特定功能诸如与无线功率传送的管理有关的那些功能。

接收器208(本文中也称为功率接收单元pru)可以包括接收电路系统210，接收电路系统210可以包括前端电路232和整流器电路234。前端电路232可以包括匹配电路系统，其被配置为将接收电路系统210的阻抗匹配到功率接收元件218的阻抗。如下面将解释的，前端电路232可以进一步包括调谐电路以与功率接收元件218一起创建谐振电路。整流器电路234可以从ac功率输入生成dc功率输出以对(如图2中示出的)电池236充电。接收器208和发射器204可以另外在单独的通信信道219(例如，蓝牙、zigbee、蜂窝，等等)上通信。接收器208和发射器204可以替换地使用无线场205的特性经由带内信令进行通信。

接收器208可以被配置为确定由发射器204发射并且由接收器208接收的功率的量是否适合于对电池236充电。在某些实施例中，发射器204可以被配置为生成主导地为非辐射性的场，其具有用于提供能量传送的直接场耦合系数(k)。接收器208可以直接耦合到无线场205，并且可以生成输出功率用于由耦合到输出或接收电路系统210的电池(或负载)236存储或消耗。

接收器208可以进一步包括控制器250，其与上面描述的发射控制器240类似地被配置，用于管理无线功率接收器208的一个或多个方面。接收器208可以进一步包括被配置为存储数据的存储器(未示出)，例如，数据诸如用于使得控制器250执行特定功能的指令，特定功能诸如与无线功率传送的管理有关的那些功能。

如上面讨论的，发射器204和接收器208可以分开一段距离并且可以根据相互谐振关系被配置，以最小化使发射器204与接收器208之间的传输损耗。

图3是根据说明性实施例的图2的发射电路系统206或接收电路系统210的一部分的示意图。如图3中图示的，发射或接收电路系统350可以包括功率发射或接收元件352和调谐电路360。功率发射或接收元件352也可以被称为或被配置作为天线或“回路”天线。术语“天线”一般是指可以无线地输出或接收能量以用于耦合到另一“天线”的组件。功率发射或接收元件352在本文中也可以被称为或被配置作为“磁性”天线、或感应线圈、谐振器、或谐振器的一部分。功率发射或接收元件352也可以称为被配置为无线地输出或接收功率的类型的线圈或谐振器。如本文中使用的，功率发射或接收元件352是被配置为无线地输出和/或接收功率的类型的“功率传送组件”的示例。功率发射或接收元件352可以包括空气芯或物理芯，诸如铁氧体芯(该图中未示出)。

当功率发射或接收元件352被配置作为具有调谐电路360的谐振电路或谐振器时，功率发射或接收元件352的谐振频率可以基于电感和电容。电感可以简单地是由形成功率发射或接收元件352的线圈或其他电感器创建的电感。电容(例如，电容器)可以由调谐电路360提供以在期望的谐振频率处创建谐振结构。作为非限制性示例，调谐电路360可以包括电容器354，并且电容器356可以被添加到发射和/或接收电路系统350以创建谐振电路。

调谐电路360可以包括其他组件以与功率发射或接收元件352一起形成谐振电路。作为另一非限制性示例，调谐电路360可以包括并联放置在电路系统350的两个端子之间的电容器(未示出)。还有其他设计是可能的。在一些实施例中，前端电路226中的调谐电路可以具有与前端电路232中的调谐电路相同的设计(例如，360)。在其他实施例中，前端电路226可以使用与前端电路232中不同的调谐电路设计。

对于功率发射元件，信号358(其具有与功率发射或接收元件352的谐振频率基本上对应的频率)可以是对功率发射或接收元件352的输入。对于功率接收元件，信号358(其具有与功率发射或接收元件352的谐振频率基本上对应的频率)可以是来自功率发射或接收元件352的输出。虽然本文公开的各方面可以一般地针对谐振无线功率传送，但是本领域的普通技术人员将明白，本文公开的各方面可以在非谐振实施方式中用于无线功率传送。

对被注入到图2中示出的功率发射元件214(例如，发射线圈)的电流的准确测量可以用来维持恰当水平的辐射到环境中的电磁(em)辐射，测量功率传送特性，等等。一些解决方案可以基于测量跨两个串联电容器的电压降(例如，使用差分放大器)，一个电容器附接到发射线圈的线圈引线中的每个线圈引线。以这种方式直接测量电压可能造成技术挑战，这些技术挑战与包括差分放大器的差分电压缓冲器和放大器电路的设计有关，因为两个线圈引线都处于高电压。另外，用于进行测量的这个过程可能是复杂的，要求测量跨串联电容器之后的功率发射元件214的电压，并且然后测量在串联电容器之后的电压以及馈送到低通滤波器中的电压的快速切换，等等。电路系统可能要求昂贵的组件来实施；并且进行测量的过程可能造成大量的电磁干扰(emi)，这归因于可能被注入到功率发射元件214中的开关噪声。

参考图4a和图4b，现在讨论将转向根据本公开的电流传感器的描述，其可以被用于对注入到负载中的电流进行测量。图4a示出了包括经由载流导体42连接到负载44的功率放大器40的电路系统。根据本公开的电流传感器402可以被配置为感测载流导体42中的电流流动，并且产生表示载流导体42中的电流流动的信号。

仅作为示例来说明使用情况，电流传感器402可以并入图2中示出的无线功率传送系统200中。在这个示例中，功率放大器40可以对应于发射器204中的驱动器电路224，并且负载44可以对应于功率发射元件214(例如，发射线圈)。电流传感器402可以检测在无线功率传送期间在功率发射元件214中的负载改变，其是作为经由功率发射元件214所生成的磁场而被耦合到接收器208(例如，pru)的功率量的变化的结果。例如，功率耦合的变化可以由pru汲取的功率的量、参加与发射器204的无线功率传送的pru的数目、等等而产生。载流导体42可以对应于从驱动器电路224向功率发射元件214提供电流的连接部(例如，未示出的导线)。当然，将明白，根据本公开的电流传感器402可以容易地被适配用于在其他电路中使用。

电流传感器402可以包括连接部404和406来为载流导体42提供连接点。电流传感器402可以包括输出408，它们响应于导体42中的电流流动而输出感测信号。输出408可以连接到用于从感测信号生成输出信号的部件，诸如放大器48，例如以产生输出信号vout，输出信号vout表示或以其他方式指示载流导体42中的电流流动。在一些实施例中，放大器48的输出可以是表示载流导体42中的电流流动的电流信号。在其他实施例中，诸如图4a中示出的，放大器48的输出可以是表示载流导体42中的电流流动的输出电压vout。在一些实施例中，放大器48的输出可以被用作反馈信号以控制出自功率放大器40的电流流动。在其他实施例中，放大器48的输出可以用于监测系统的操作条件。例如，在图2中示出的无线功率传送系统200的上下文中，在一些实施例中，电流传感器402可以用于检测过载条件。在其他实施例中，电流传感器402可以用于检测pru在发射器204的充电表面上的放置，等等。

图4a中的功率放大器40表示单端输出的示例。参考图4b，在一些实施例中，功率放大器40a可以具有被配置为使用两个载流导体42a和42b来提供功率的差分输出。因此，根据本公开的一些实施例的电流传感器412可以被配置为在多个载流导体(例如，42a、42b)上提供电流感测。在一些实施例中，例如，电流传感器412可以包括连接部404a、404b和406a、406b来为载流导体42a、42b提供连接点。

图5a示出了根据本公开而被配置的电流传感器402。电流传感器402可以设置在电路板502上。在一些实施例中，例如，电路板502可以是无线功率传送系统(例如，图2)的功率发射单元(例如，发射器204，图2)中的电子组件。电流传感器402可以邻近或接近电路板502上支撑的导体542而被设置或以其他方式被定位。在一些实施例中，导体542可以是附着到电路板502的导线。在其他实施例中，导体542可以是电路板502上形成的迹线，等等。

导体542可以连接到无线功率传送系统的发射线圈544。在一些实施例中，电流传感器402可以邻近导体542而被放置在功率源(例如，功率放大器40，图4a)的高侧。例如，导体542可以连接在功率源的输出与发射线圈544之间。在其他实施例中，电流传感器402可以被定位在导体542的低侧。例如，导体542可以连接在发射线圈544与接地之间。因为在一些实施例中，导体542中的电压可以是数十伏特，所以将电流传感器402放置在导体542的低侧可以以两到三个数量级的因子来降低电压，因此减小了电流传感器402中的感应电压。

根据本公开，电流传感器402可以相对于磁场546(其可以由发射线圈544在无线功率传送操作期间被生成)而被定向，以使得场线与电流传感器402的最小截面积相交。在一些实施例中，例如，电流传感器402可以被定向在平行于磁场546的一些场线(通量)的平面中。在图5a中示出的特定实施例中，例如，发射线圈544被定向在与电路板502相同的平面中。因此，电流传感器402相对于电路板502垂直地被设置，因为磁场542将垂直于发射线圈544。在其他实施例中，发射线圈544可以相对于电路板502处于非垂直的角度。电流传感器402因此将以适当角度附接到电路板502，以便被定向在与来自发射线圈544的磁场546的场线平行的平面中。

图5b中的平面视图和图5c中的顶部视图进一步图示了根据本公开的在电流传感器402与磁场546之间的相对定向。xyz坐标用于建立参考。在一些实施例中，例如，不失一般性，电路板502和发射线圈544位于xy平面中。相应地，电流传感器402被定向在xz平面中。图5b中的平面视图示出了位于xz平面的磁场546的某些场线546a，并且电流传感器402的定向也处于与那些场线546a平行的平面中。电流传感器402相对于场线546a的定向进一步图示在图5c中示出的顶部视图中。

图6示出了根据本公开的电流传感器402、以及用于上下文的在图4a中示出的一些电路元件的细节。插图表示沿着视图线a-a截取的视图。导体542可以将功率源(例如，功率放大器40，图4a)连接到发射线圈544。如在插图中可以看出的，如上面描述的，导体542和电流传感器402可以设置在电路板502上。图5a中建立的xyz坐标参考图示了电流传感器402和导体542在电路板502上的相对定向。

在一些实施例中，电流传感器402可以包括设置在例如由基底632限定的平面上的感测元件604。感测元件604可以包括导电材料的线圈612(或环)。基底632可以是印刷电路板(pcb)。线圈612可以是在基底632上形成的迹线或多个迹线段。用于线圈612的导电材料可以是铜或任何合适的导电材料。导电材料可以使用多种已知技术中的任何技术形成或以其他方式沉积在基底632上。

图6描绘了在基底632的第一面上形成的线圈612。在一些实施例中，线圈612可以具有一个或多个匝。线圈612的外端612b可以终止于基底632上的导电焊盘b。线圈612的内端612a可以通过返回路径终止于基底632上的导电焊盘a，返回路径包括穿过基底632形成的通孔614和618以及在基底632的第二面上形成的将通孔614连接到通孔618的迹线616。迹线可以将通孔618连接到焊盘a。放大器(例如，48，图4a)可以连接到焊盘a、b。

根据本公开，电流传感器402可以进一步包括电容性屏蔽体622，电容性屏蔽体622例如由于电流传感器402被定位在导体542附近而被设置为邻近感测元件604和导体542。在一些实施例中，电容性屏蔽体622可以包括在基底632上形成的导电迹线(引线)。电容性屏蔽体622的一端622a可以是“自由的”，或者不以其他方式连接。电容性屏蔽体622的另一端622b可以经由迹线624电连接到导电焊盘c。在一些实施例中，焊盘c可以连接到地电位。在其他实施例中，焊盘b和焊盘c可以连接到共同电压参考。本公开的这个方面将在下面讨论。

在操作中，参考图5a和图6，当ac驱动电流被提供以驱动发射线圈544时，经过导体542的电流流动可以在电流传感器402附近在导体542中的第一位置处生成磁场548(插图，图6)。位于y-z平面中的磁场548一般与位于x-z平面中的磁场546(例如，图5b)正交。电流传感器402的感测元件604组件可以用作用于耦合到磁场548的部件，该部件进而可以导致感测元件604中的感生的电流流动(感测信号)。感测元件604中生成的感测信号可以在端部612a、612b处被提供并且由放大器48放大以产生输出信号vout，输出信号vout指示流过导体542的电流的量。

如上文解释的，电流传感器402基于承载电流的导体542与包括感测元件604的线圈612(测量回路)之间的磁性耦合。因此，导体542与感测元件604之间的耦合的增加可以改进感测信号的信噪比(snr)。然而，同时，感测元件604与任何其他磁场源之间的磁性耦合的减小可能是优选的，以便避免感测信号的不准确。

在一些实施例中，发射线圈544可以在物理上靠近承载电流传感器542的电路板502。作为结果，电流传感器402可以暴露于由发射线圈544生成的磁场546；例如，在无线功率传送操作期间。一方面，由于这样的外部生成的磁场546与电流成比例，所以电流传感器402的感测元件604中的所得到的感生电流流动(感测信号)可以改进snr。另一方面，由发射线圈544生成的磁场546可能被功率接收设备和磁场附近的其他设备所影响。因此，磁场546中的这种变化可能是电流传感器402的误差源。如果磁场546变化(例如，归因于接收器侧的变化的负载条件)，但是导体542中流动的电流是恒定的，则误差可以被宣称。换言之，即使导体542中的电流流动是恒定的，磁场546中的变化也可以产生输出信号vout的变化。由于电流传感器402可以用于提供反馈以调节磁场546或检测磁场546中的外物，所以确保磁场546不干扰感测信号可能是有益的。

根据本公开，例如如图5a-图5c中图示的，对磁场546的磁性屏蔽可以通过将感测元件604定向为平行于由发射线圈544生成的通量来实现。在一些实施方式中，例如，电路板502处于与发射线圈544相同的平面中。因此，这种实施方式中的感测元件604被定向为垂直于电路板502。

可以明白，根据本公开的将感测元件604相对于发射线圈544进行定向可以最小化由磁场546的场线贯穿的感测元件604的横截面积。使被贯穿的横截面积最小化导致使由发射线圈544生成的磁场546的感应电流效应最小化，并且因此使磁场546中的变化对感测元件604中的感测信号的影响最小化。

仍然参考图5a和图6，如上面解释的，当电流流过导体542时，磁场548(参见图6的插图)可以从导体542产生。位于导体542附近的感测元件604可以磁性地耦合到磁场548。感测元件604和导体542附近的区域可以被称为感测区域。在感测元件604中可以感应出电压，其由磁性地耦合到磁场548而引起。感应电压可以由放大器48放大以生成输出电压vout，输出电压vout表示导体542中流动的电流。

导体542到感测元件604的接近性可以创建电容器。如果发射线圈544由高频率处的高电压驱动，则导体542与感测元件604之间的电容性耦合可能是显著的，即使电容可能为小。例如，在一些实施例中，发射线圈544可以由数十伏特的数量级的6.78mhz信号驱动。作为结果，由于导体542的电压电位而生成的电场到感测元件604的电容性耦合可能是显著的。可以被耦合到感测元件604的能量可以在所生成的输出电压vout中造成误差。

根据本公开，导体542与感测元件604之间的电容性屏蔽体622可以提供电场隔离。电容性屏蔽体622可以通过将电场电容性地耦合到地电位来将电场与感测元件604隔离，因此屏蔽输出电压vout以免受导体542所生成的电场的影响。

图6a示出了根据本公开的一些实施例的电流传感器402'。在一些实施例中，电流传感器402'可以包括感测元件604，感测元件604包括设置在第一平面(例如，如由基底632-1限定)上的第一导电材料线圈(或环)612-1和设置在第二平面(例如，如由基底632-2限定)上的第二导电材料线圈612-2。

在一些实施例中，基底632-1、632-2可以是多层pcb632'中的层。线圈612-1、612-2可以是pcb632'的相应层上形成的迹线。用于形成线圈612-1、612-2的导电材料可以是铜或任何合适的材料。迹线可以使用多种已知技术中的任何技术而被形成在基底632-1、632-2上。

在一些实施例中，线圈612-1、612-2可以串联连接，例如如图6a中示出的。线圈612-1的外端612-1b可以终止于基底632-1上的导电焊盘b。通孔614b可以用于将基底632-1上的线圈612-1的内端612-1a连接到基底632-2上的线圈612-2的内端612-2a。通孔614c可以将基底632-2上的线圈612-2的外端612-2b连接到基底632-1上的导电焊盘a。

根据本公开，电流传感器402'可以进一步包括第一电容性屏蔽体622-1和第二电容性屏蔽体622-2，由于电流传感器402'被放置在导体542附近，第一电容性屏蔽体622-1设置为邻近感测元件604的线圈612-1和导体542两者，第二电容性屏蔽体622-2设置为邻近感测元件604的线圈612-2和导体542。在一些实施例中，第一电容性屏蔽体622-1可以包括基底632-1上形成的导电迹线(引线)，并且类似地，第二电容性屏蔽体622-2可以包括基底632-2上形成的导电迹线(引线)。

根据本公开，电容性屏蔽体622-1、622-2可以连接在一起，以使得每个电容性屏蔽体具有自由端和接地端，从而电容性屏蔽体不形成闭环。图6a例如示出了根据一些实施例的连接配置。电容性屏蔽体622-1的一端622-1a可以是“自由的”，或者不以其他方式连接。电容性屏蔽体622-1的另一端622-1b可以例如经由迹线624连接到导电焊盘c。类似地，电容性屏蔽体622-2的一端622-2a可以是“自由的”，或者不以其他方式连接。电容性屏蔽体622-2的另一端622-2b可以连接到导电焊盘c；例如，通孔614a可以将端部622-2b连接到端部622-1a。在一些实施例中，焊盘c可以连接到地电位。在其他实施例中，焊盘b和焊盘c可以连接到共同电压参考。

图6b示出了根据本公开的一些实施例的电流传感器402”。在图6b中示出的配置中，电容性屏蔽体622-1、622-2可以以端到端方式连接以形成连续迹线。例如，电容性屏蔽体622-2的一端622-2b可以是自由端。电容性屏蔽体622-2的另一端622-2a可以例如使用通孔614a连接到电容性屏蔽体622-1的一端622-1a。电容性屏蔽体622-1的另一端622-1b可以例如使用迹线624连接到焊盘c。普通技术人员将明白，根据本公开的更为其他的连接配置可以是可能的。

普通技术人员将明白，根据本公开，除了线圈612-1、612-2以外，图6a或图6b中的感测元件604还可以包括在多层pcb632'的相应附加层上提供的线圈。在一些实施例中，例如，pcb632'可以是支撑感测元件604的n层pcb，感测元件604包括n个线圈，每层中一个线圈。伴随每个附加线圈的可以是在相同层上(例如，与线圈共面)邻近线圈设置的电容性屏蔽体(迹线引线)。

图7示出了根据本公开的一些实施例的电流传感器702。在一些实施例中，电路板502上设置的电流传感器702可以具有双结构以感测导体542中的电流流动。电流传感器702可以包括第一传感器组件702a以及与第一传感器组件702a间隔开的第二传感器组件702b。电流传感器702可以横跨导体542，从而第一传感器组件702a位于导体542的一侧，并且第二传感器组件702b位于导体542的另一侧与第一传感器组件702a相对。第一传感器组件702a中的感测元件(例如，604，图6)可以包括线圈(例如，612，图6)，该线圈以与包括第二传感器组件702b中的感测元件的线圈的绕组相同的方向顺时针或逆时针卷绕。第一和第二传感器组件702a、702b中的相应线圈可以连接在一起以对相应线圈中的电流流动求和。相比于图6中示出的单结构电流传感器402，这种双结构可以提供增加的电流感测灵敏度。

图8图示了根据本公开的用于对感测信号进行滤波的部件800。首先参考图6a一会儿，测量导体542中的电流流动可以涉及确定在感测元件612中感生出的感测信号的波形的均方根(rms)。rms可以通过以下而被确定：测量感测信号中的峰值并且通过检测过零来确定相位角。然而，这种方法具有约束，在于感测信号的波形不应当具有任何谐波。

谐波源可能出现在提供导体542中的电流的功率放大器(例如，40，图4a)中。在一些实施方式中，功率放大器可以是非线性放大器。例如，无线功率系统的高功率输出要求和成本约束可以支配非线性设计。由非线性功率放大器产生的电流和电压通常具有大量的谐波含量。

根据本公开，在感测信号上可以使用带通滤波器以滤除电流传感器402的输出408处的较高和较低谐波，以用于电流测量。图8示出了根据本公开的一些实施例的用于对感测信号进行滤波的部件800。如上面描述的，感测元件604(图6)包括导电材料的线圈612(或环)。线圈612因此具有电感l。线圈612可以用于使用电阻器r和电容器c来创建带通滤波器800。例如，电阻器r可以连接在电流传感器402上的焊盘a(图6)与放大器48的输入之间。电容器c可以连接在焊盘b与放大器48的另一输入之间。c的值可以基于线圈612的电感l和电源的操作频率来确定。例如，在一些实施方式中，操作频率可以是无线功率传送系统中的发射线圈544的谐振频率。电阻器r可以是小电阻器，其可以被添加以使带通滤波器800失调并且展宽带通频率以便降低对实际组件值的灵敏度。

对于电压测量，可以使用电容性分压器(未示出)。为了实现期望的谐波抑制，例如7阶，可以使用4级巴特沃斯滤波器(未示出)。将明白，可以使用任何合适的带通滤波器设计。

图9示出了根据本公开的一些实施例的电流传感器902。在一些实施例中，电流传感器902可以包括在例如由基底932限定的平面上设置的感测元件904。感测元件904可以包括第一导电材料线圈912-1和第二导电材料线圈912-2。第一和第二线圈912-1、912-2可以串联连接。例如，通孔可以用来在基底932的相对面上路由迹线，以便串联连接第一和第二线圈912-1、912-2。

在一些实施例中，包括感测元件904的第一和第二线圈912-1、912-2可以在基底932上基本上共面并且彼此相对。根据本公开，感测元件904可以相对于由发射线圈544生成的磁场的场线而被定向，以使线圈912-1、912-2与场线之间的相交区域最小化。在一些实施例中，例如，感测元件904可以被定向在与发射线圈544所生成的磁场的场线平行的平面中。

从功率源(例如，功率放大器40，图4a)向发射线圈544提供驱动电流的导体542可以具有沿着基底932的表面行进的段542-1。导体段542-1可以在线圈912-1、912-2之间行进。当电流流过导体542并且因此流过导体段542-1时(例如，在无线功率传送期间)，可以生成磁场。磁场进而可以在两个线圈912-1、912-2中感应出电流流动，其然后可以被放大(例如，使用放大器48)以产生指示导体542中的电流流动的输出信号。

根据本公开，电流传感器902可以进一步包括邻近第一线圈912-1和导体段542-1两者设置的第一电容性屏蔽体922-1、以及邻近第二线圈912-2和导体段542-1两者设置的第二电容性屏蔽体922-2。在一些实施例中，第一和第二电容性屏蔽体922-1、922-2可以包括基底932上形成的导电迹线(引线)。相应的第一和第二电容性屏蔽体922-1、922-2的一端可以是“自由的”，或者不以其他方式连接。相应的第一和第二电容性屏蔽体922-1、922-2的另一端可以连接到共用点(例如，gnd)。

图9a示出了根据本公开的一些实施例的电流传感器902'。电流传感器902'可以用于感测在两个导体542a、542b中流动的电流。例如，电流传感器902'可以用于感测差分放大器的导体中的电流流动；参见例如图4b中图示的配置。感测元件904'可以包括第一、第二和第三线圈912-1、912-2、912-3。导体542a、542b可以具有在基底932上行进的相应段542a-1、542b-1。例如，导体段542a-1可以在线圈912-1与912-2之间行进，并且导体段542b-1可以在912-2与912-3之间行进。电流传感器902'可以包括电容性屏蔽体922-1、922-2，它们被配置为屏蔽线圈912-1、912-2以免受可以从导体段542a-1发出的电场。电流传感器902'可以进一步包括电容性屏蔽体922-3、922-4，它们被配置为屏蔽线圈912-2、912-3以免受可以从导体段542b-1发出的电场。

根据本公开，单导体电流传感器(例如，图5中的402)可以与差分功率放大器一起使用。差分功率放大器例如可以集成在无线功率发射电路系统中以驱动发射线圈。图10a和图10b示意性地描绘了差分功率放大器配置的说明性实施例。图10a例如示出了连接到负载1004、1006的差分功率放大器1002。电流传感器1000a、1000b可以沿着导体1042a、1042b设置以感测相应导体中的电流流动。电流传感器1000a、1000b可以串联连接在一起以产生可以连接到放大器(例如，48，图4b)的单个输出(例如，408，图4b)。参考图6，例如，电流传感器1000a的焊盘b可以连接到电流传感器1000b的焊盘a。电流传感器1000a的焊盘a和电流传感器1000b的焊盘b可以是放大器(例如，48)的输入。

图10b图示了一种配置，其中由电流传感器1000a、1000b感测的导体1042a、1042b可以沿着来自相应负载1004、1006的接地路径而被设置。电流传感器1000a、1000b可以串联连接。图10b中示出的配置在一些应用中可以是有利的，因为导体1042a、1042b中的线路电压接近于地电位。

图10c图示了用于感测差分放大器1002的导体1042a、1042b中的电流流动的、诸如例如图9a中图示的、双导体单电流传感器1000c的配置。图10c中示出的配置示出了导体1042a、1042b沿着接地路径。然而，在其他实施例中，由电流传感器1000c感测的导体1042a、1042b可以在差分功率放大器1002的输出处。

在更为其他的实施例中，可以使用三个或更多电流传感器。例如，图10b中示出的两个单导体电流传感器1000a、1000b的配置可以与图10c中示出的双导体电流传感器1000c以串联方式组合。图10d图示了这种配置的示例。

电流传感器可以使用在无线功率电路系统中；例如，以提供用于功率控制的反馈。电流传感器对于损失功率确定可能特别有用。例如，可以使用电流传感器来检测发射的功率的量，以便基于接收器正接收的事物来确定功率损失的量，或者检测在垫部(pad)上消耗的功率的物体的存在。

根据本公开的电流传感器不直接与正被感测的电流流动相互作用。因此，电流传感器不会在供应电流的功率放大器中造成不平衡。另外，根据本公开的电流传感器可以提供与功率放大器的输出隔离的输出电压。

根据本公开的电流传感器不使用开关电路系统，并且因此不发射通常与使用开关电路系统相关联的emi。

根据本公开的电流传感器可以产生与电流异相90度的电压波形，并且因此可以提供电流流动的可用相位角测量。另外，这个波形的过零可以与功率放大器输出电压的过零相比较，以提供相位角的准确测量。这个相位角可以用于负载功率和阻抗测量两者。

以上描述说明了本公开的各种实施例以及特定实施例的各方面如何可以被实施的示例。以上示例不应当被认为是仅有的实施例，并且被提出以说明由随后的权利要求限定的特定实施例的灵活性和优点。基于以上公开和随后的权利要求，不偏离由权利要求限定的本公开的范围，可以采用其他布置、实施例、实施方式和等价物。