一种电流传感器的制作方法

本实用新型涉及电流传感器技术领域，尤其涉及一种具有新型U型导体的电流传感器。

背景技术：

用于测量电流大小的电流传感器广泛应用于各种电子设备中。现有技术中的一种电流传感器，其内部集成有一个U字形状的导体，导体周围放置两个磁电阻传感器。使被测电流流经传感器内部集成的U字形状的导体，由两个磁电阻传感器对导体中电流产生的磁场进行差分测量，从而达到探测(或检测)被测电流的目的。但是，集成有传统U型导体的电流传感器的非线性度较高，导致电流的探测精度较差。

因此，有必要提出一种改进的方案来克服上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种电流传感器，其不仅能够消除外界磁场干扰，提高性能稳定性和灵敏度，而且能显著降低电流传感器的非线性度，从而提高电流的探测(或检测)精度。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种电流传感器，其根据被测定电流产生的磁感应强度来检测所述被测定电流，其包括导体、第一磁传感器、第二磁传感器，导体用于为被测定电流提供流经通道，使被测定电流能够流过该导体；第一磁电阻传感器和第二磁电阻传感器位于所述导体周围，以形成差分输出；所述导体包括第一腿部、第二腿部、第一脖颈部、第二脖颈部和连接部，所述第一腿部的一端经所述第一脖颈部与所述连接部的一端相连，所述第二腿部的一端经所述第二脖颈部与所述连接部的另一端相连，所述第一脖颈部和第二脖颈部用于调节流经所述导体的被测定电流的方向。

进一步的，所述第一腿部、第二腿部、第一脖颈部和第二脖颈部位于所述连接部的同一侧，第一腿部和第二腿部上流过的被测定电流的方向相反，所述第一脖颈部的宽度小于第一腿部的宽度；所述第二脖颈部的宽度小于第二腿部的宽度。

进一步的，所述第一磁电阻传感器和第二磁电阻传感器的敏感轴为x轴，非敏感轴为y轴，x轴和y轴互相垂直，流经所述导体的被测定电流在所述第一磁电阻传感器和第二磁电阻传感器区域的非敏感轴上产生的磁场接近或等于零。

进一步的，所述第一磁电阻传感器和第二磁电阻传感器的敏感轴为x轴，非敏感轴为y轴，x轴和y轴互相垂直，流经所述导体的被测定电流在第一腿部、第二腿部区域，沿x轴的有效分量接近或等于零，沿y轴的有效分量接近或等于被测定电流。

进一步的，第一磁电阻传感器和第二磁电阻传感器分别位于第一腿部和第二腿部的上方；或第一磁电阻传感器和第二磁电阻传感器分别位于第一腿部和第二腿部的下方。

进一步的，所述第一脖颈部的图形和所述第二脖颈部的图形关于所述导体的中心线对称；所述第一腿部和第二腿部关于所述导体的中心线对称。

进一步的，所述磁传感器为各向异性磁阻、巨磁阻、隧穿磁阻或霍尔传感器。

进一步的，所述导体为U型导体，所述第一腿部和第二腿部为直导体。

进一步的，相对于所述第一腿部，所述第一脖颈部为双侧边上设置有凹陷或单侧边上设置有凹陷；对于所述第二腿部，所述第二脖颈部为双侧边上设置有凹陷或单侧边上设置有凹陷。

进一步的，所述第一脖颈部在靠近第二腿部的单侧边上设置有凹陷；所述第二脖颈部在靠近第一腿部的单侧边上设置有凹陷。

与现有技术相比，本实用新型采用新型U型导体，该新型U型导体中增设有位于U型导体的腿部和连接部之间的脖颈部，由脖颈部对流经新型U型导体的电流方向进行调节，从而显著降低电流传感器的非线性度，进而提高电流的探测精度。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为现有技术中的一种具有传统U型导体的电流传感器的结构示意图；

图2为沿图1的A-A剖面线的剖面视图；

图3为本实用新型在一个实施例中的电流传感器的结构示意图；

图4为沿图3的B-B剖面线的剖面视图；

图5为在一个实施例中，具有传统U型导体的电流传感器和本实用新型中具有新型U型导体的电流传感器的非线性度示意图。

【具体实施方式】

本实用新型的详细描述主要通过程序、步骤、逻辑块、过程或其他象征性的描述来直接或间接地模拟本实用新型技术方案的运作。为透彻的理解本实用新型，在接下来的描述中陈述了很多特定细节。而在没有这些特定细节时，本实用新型则可能仍可实现。所属领域内的技术人员使用此处的这些描述和陈述向所属领域内的其他技术人员有效的介绍他们的工作本质。换句话说，为避免混淆本实用新型的目的，由于熟知的方法和程序已经容易理解，因此它们并未被详细描述。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。所属领域内的普通技术人员所熟知的是，本实用新型中的相连、连接或相接等表示直接或间接电性连接。

请参考图1所示，其为现有技术中的一种具有传统U型导体的电流传感器的结构示意图。图1所示的电流传感器包括传统U型导体101、第一磁电阻传感器102和第二磁电阻传感器103。其中，所述传统U型导体101包括第一直导体104、第二直导体105和连接导体106；第一磁电阻传感器102和第二磁电阻传感器103集成在同一芯片上。

为了找到图1所示的电流传感器的非线性度较高的原因，发明人进行了如下分析。

为了方便描述，在图1中定义xy坐标系。其中，x轴垂直于直导体104、105的走向，x轴为第一磁电阻传感器102和第二磁电阻传感器103的敏感轴；y轴平行于直导体104、105的走向，y轴为第一磁电阻传感器102和第二磁电阻传感器103的非敏感轴。流经传统U型导体101的被测电流I在直导体104、105处沿x轴的有效分量为Ix，沿y轴的有效分量为Iy。

请参考图2所示，其为沿图1的A-A剖面线的剖面视图。图2中，Ix在磁电阻传感器102和103区域产生磁场Hy；Iy在磁电阻传感器102和103区域产生磁场Hx。Hx被磁电阻传感器102和103感应到，从而达到探测电流I的目的。但是，非敏感轴y方向磁场Hy的存在，增大了电流传感器的非线性度，从而降低电流的探测精度。

基于上述分析，发明人设计了新型U型导体，以替换电流传感器中传统U型导体，该新型U型导体中增设有位于U型导体的腿部和连接部之间的脖颈部，由脖颈部对流经新型U型导体的被测电流I的方向进行调节，以使得被测电流I在磁电阻传感器的非敏感轴方向上产生的磁场接近或等于零，从而显著降低电流传感器的非线性度，进而提高电流的探测精度。

请参考图3所示，其为本实用新型在一个实施例中的电流传感器的结构示意图。图3所示的电流传感器根据被测定电流产生的磁感应强度来检测所述被测定电流，其包括导体201、第一磁电阻传感器202和第二磁电阻传感器203。所述导体201用于为被测定电流I提供流经通道，使被测定电流I能够流过该导体；第一磁电阻传感器202和第二磁电阻传感器203位于导体201周围，以形成差分输出(即第一磁电阻传感器202和第二磁电阻传感器203可以通过差分测量得到被测定电流产生的磁场大小)。所述导体201为新型U型导体，其包括第一腿部204、第二腿部205、第一脖颈部207、第二脖颈部208和连接部206，所述第一腿部204的一端经所述第一脖颈部207与所述连接部206的一端相连，所述第二腿部205的一端经所述第二脖颈部208与所述连接部206的另一端相连；且所述第一腿部204、第二腿部205、第一脖颈部207和第二脖颈部208位于所述连接部206的同一侧。所述第一脖颈部207和第二脖颈部208用于调节流经所述导体201的被测定电流I的方向。

在图3所示的实施例中，所述第一腿部204和第二腿部205均为直导体；第一腿部204和第二腿部205上流过的被测定电流I的方向相反；所述第一脖颈部207的宽度小于第一腿部204的宽度；所述第二脖颈部208的宽度小于第二腿部205的宽度。第一磁电阻传感器202和第二磁电阻传感器203分别位于第一腿部204和第二腿部205的上方；在另一个实施例中，第一磁电阻传感器202和第二磁电阻传感器203分别位于第一腿部204和第二腿部205的下方。所述第一脖颈部207的图形和所述第二脖颈部208的图形关于所述导体201的中心线对称；所述第一腿部204和第二腿部205关于所述导体201的中心线对称。

在图3所示的实施例中，相对于所述第一腿部204，所述第一脖颈部207在靠近第二腿部205的单侧边上设置有凹陷；相对于所述第二腿部205，所述第二脖颈部208在靠近第一腿部204的单侧边上设置有凹陷。通过第一脖颈部207和第二脖颈部208可以调节被测定电流I流经第一腿部204和第二腿部205时的电流方向。在另一个实施例中，相对于所述第一腿部204，所述第一脖颈部207可以为双侧边上设置有凹陷或单侧边上设置有凹陷；相对于所述第二腿部205，所述第二脖颈部208可以为双侧边上设置有凹陷或单侧边上设置有凹陷。

以下结合图4，具体介绍图3所示的电流传感器的工作原理。

为了方便描述，在图3中定义xy坐标系。其中，x轴垂直于第一腿部204和第二腿部205的走向(或所述第一腿部204和第二腿部205的纵向延伸方向)，x轴为(或平行于)磁电阻传感器202和203的敏感轴。y轴平行于第一腿部204和第二腿部205的走向(或所述第一腿部204和第二腿部205的纵向延伸方向)，y轴为(或平行于)磁电阻传感器202和203的非敏感轴。通过两个脖颈部207和208的调节作用，流经新型U型导体201的被测定电流I，在第一腿部204和第二腿部205区域沿x轴的有效分量为零(或接近于零)，沿y轴的有效分量为Iy＝I(或接近于I)。

请参考图4所示，其为沿图3的B-B剖面线的剖面视图。被测定电流沿y轴的有效分量Iy等于I(或接近于I)，其在磁电阻传感器202和203区域的敏感轴x方向产生磁场Hx。Hx被磁电阻传感器202和203感应到，从而达到探测电流I的目的。被测定电流I沿x轴的有效分量为零(或接近于零)，因而其在磁电阻传感器202和203区域的非敏感轴y方向产生的磁场Hy也为零(或接近于零)。

请参阅图5所示，其为具有传统U型导体的电流传感器和本实用新型中具有新型U型导体的电流传感器的非线性度示意图。由图5可知，具有传统U型导体的电流传感器的非线性度为7.6％，具有新型U型导体的电流传感器的非线性度为5.2％。由此可以看出，与具有传统U型导体的电流传感器相比，本实用新型中的具有新型U型导体的电流传感器，能显著地降低电流传感器的非线性度，从而提高电流的探测精度。

本实用新型中的第一磁电阻传感器202和第二磁电阻传感器203可以是各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)、隧穿磁阻(TMR)、霍尔传感器中的一种；第一磁电阻传感器202和第二磁电阻传感器203可以集成在同一芯片上。

上述说明已经充分揭露了本实用新型的具体实施方式。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本实用新型的具体实施方式所做的任何改动均不脱离本实用新型的权利要求书的范围。相应地，本实用新型的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述具体实施方式。