一种电流传感器系统的制作方法

【技术领域】

本发明涉及电流传感器技术领域，尤其涉及一种在复杂环境下具有高探测精度的电流传感器系统。

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。

对于电流传感器，实际应用环境下，由于电流传感器所处的环境复杂，导致电流传感器的探测精度较低。

因此，有必要提出一种技术方案来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明的目的之一在于提供一种电流传感器系统，在复杂环境下，其可以提升电流传感器的精度。

根据本发明的一个方面，本发明提供一种电流传感器系统，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：相对且间隔设置的第一屏蔽体和第二屏蔽体；电流传感器，其位于所述第一屏蔽体和第二屏蔽体之间，所述电流传感器包括载流导体和磁传感器，所述载流导体用于为所述被测定电流提供流经通道；所述磁传感器位于所述载流导体的周围，其根据所述载流导体中的电流产生的磁场来检测所述被测定电流。

进一步的，所述第一屏蔽体和第二屏蔽体由高磁导率的软磁材料制成。

进一步的，所述第一屏蔽体和第二屏蔽体的厚度均大于25微米。

进一步的，所述第一屏蔽体和第二屏蔽体分别位于所述电流传感器的正上方和正下方；和/或所述第一屏蔽体和第二屏蔽体与所述u型导体的放置方向一致。

进一步的，所述第一屏蔽体和第二屏蔽体的面积均是电流传感器的3倍以上。

进一步的，所述第一屏蔽体和第二屏蔽体将所述电流传感器相对于电流的灵敏度调节为固定值。

进一步的，所述载流导体为u型导体；所述磁传感器包括第一磁传感器单元和第二磁传感器单元，所述第一磁传感器单元和第二磁传感器单元位于所述u型导体的周围，以形成差分输出。

进一步的，所述u型导体包括第一腿部、第二腿部和连接部，所述第一腿部和第二腿部位于所述连接部的同一侧；所述第一腿部的一端作为所述u型导体的一端，所述第一腿部的另一端与所述连接部的一端相连；所述第二腿部的一端作为所述u型导体的另一端，所述第二腿部的另一端与所述连接部的另一端相连。

进一步的，所述磁传感器为磁电阻传感器，所述第一磁传感器单元和第二磁传感器单元分别位于所述第一腿部和第二腿部的上方；或所述第一磁传感器单元和第二磁传感器单元分别位于所述第一腿部和第二腿部的下方。

进一步的，所述磁传感器为霍尔传感器，所述第一磁传感器单元和第二磁传感器单元分别位于所述连接部的前方和后方。

与现有技术相比，本发明增设有相对且间隔设置的第一屏蔽体和第二屏蔽体，且电流传感器位于所述第一屏蔽体和第二屏蔽体之间，第一屏蔽体和第二屏蔽体可以将电流传感器相对于电流的灵敏度调节为固定值，从而使得屏蔽体以外的软磁体不再影响电流传感器的灵敏度，提升了电流传感器的精度。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，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发明的一些实施例，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电流传感器的俯视图；

图2为沿图1的a-a剖面线的剖面示意图；

图3为本发明在第一个实施例中的电流传感器系统的俯视图；

图4为沿图3的b-b剖面线的剖面示意图；

图5为图3所示的电流传感器系统在模拟实际应用环境下的俯视图；

图6为沿图5的c-c剖面线的剖面示意图；

图7为现有技术中的另一种电流传感器的俯视图；

图8为沿图7的d-d剖面线的剖面示意图；

图9为本发明在第二个实施例中的电流传感器系统的俯视图；

图10为沿图9的e-e剖面线的剖面示意图；

图11为图9所示的电流传感器系统在模拟实际应用环境下的俯视图；

图12为沿图11的f-f剖面线的剖面示意图。

【具体实施方式】

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明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。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。

请参考图1所示，其为现有技术中的一种电流传感器的俯视图。图1所示的电流传感器100a包括u型导体101和磁传感器102。

所述u型导体101包括直导体101a、直导体101b和连接导体101c。被测定电流i由所述直导体101a的一端流入，依次流过直导体101a、连接导体101c和直导体101b，由所述直导体101b的一端流出。

所述磁传感器102为磁电阻传感器，其包括磁传感器单元102a和磁传感器单元102b，且磁传感器单元102a和磁传感器单元102b分别位于所述直导体101a和直导体101b的上方。

请参考图2所示，其为沿图1的a-a剖面线的剖面示意图。所述u型导体101中的电流i在磁传感器单元102a处产生磁场h110，在磁传感器单元102b处产生磁场-h120。磁传感器单元102a和磁传感器单元102b相对于磁场的灵敏度为s，磁传感器单元102a的输出为v110＝s(h110/i)i，磁传感器单元102b的输出为v120＝-s(h120/i)i，磁传感器102的输出为v10＝v110-v120＝s[(h110+h120)/i]i，其中，s[(h110+h120)/i]为电流传感器100a相对于电流的灵敏度。

发明人通过大量实验及分析发现：在实际应用环境下，图1所示的电流传感器的周边不可避免地存在软磁体(例如不锈钢材料)，软磁体的存在改变了电流i产生磁场的分布，从而影响电流传感器相对于电流的灵敏度，降低了电流传感器的精度。

为了改善图1所示的电流传感器，在复杂环境下的电流探测精度。本发明提供了如图3所示的一种电流传感器系统。

请参考图3所示，其为本发明在第一个实施例中的电流传感器系统的俯视图；请参考图4所示，其为沿图3的b-b剖面线的剖面示意图。基于图3和图4可知，图3所示的电流传感器系统包括第一屏蔽体103a、第二屏蔽体103b和电流传感器100a。

所述第一屏蔽体103a和第二屏蔽体103b相对且间隔设置。所述电流传感器100a位于所述第一屏蔽体103a和第二屏蔽体103b之间。所述电流传感器100a根据被测定电流i产生的磁感应强度来检测所述被测定电流i。

图3所示的电流传感器100a与图1所示的电流传感器100a结构相同。图3所示的电流传感器100a包括载流导体101和磁传感器102。

所述载流导体101用于为被测定电流i提供流经通道，使被测定电流i能够流过所述载流导体101。在图3所示的实施例中，所述载流导体101为u型导体。所述u型导体101包括第一腿部101a、第二腿部101b和连接部101c。其中，第一腿部101a和第二腿部101b位于所述连接部101c的同一侧，所述第一腿部101a的一端作为所述u型导体101的一端，所述第一腿部101a的另一端与所述连接部101c的一端相连；所述第二腿部101b的一端作为所述u型导体101的另一端，所述第二腿部101b的另一端与所述连接部101c的另一端相连。在图3所示的具体实施例中，所述第一腿部101a和第二腿部101b均为直导体。

所述被测定电流i由所述第一腿部101a的一端流入，依次流过所述第一腿部101a、连接部101c和第二腿部101b，由所述第二腿部101b的一端流出。

所述磁传感器102位于所述载流导体101的周围，其根据所述载流导体101中的电流产生的磁场(或磁感应强度)来检测所述被测定电流i。

在图3所示的实施例中，所述磁传感器102为磁电阻传感器，其包括第一磁传感器单元102a和第二磁传感器单元102b，所述第一磁传感器单元102a和第二磁传感器单元102b位于所述u型导体101周围，以形成差分输出。在图3所示的具体实施例中，第一磁传感器单元102a和第二磁传感器单元102b分别位于所述第一腿部101a和第二腿部101b的上方。在另一实施例中，第一磁传感器单元102a和第二磁传感器单元102b分别位于所述第一腿部101a和第二腿部101b的下方。

所述第一屏蔽体103a和第二屏蔽体103b由高磁导率的软磁材料制成；所述第一屏蔽体103a和第二屏蔽体103b的厚度均大于25微米。

在图3所述的实施例中，所述第一屏蔽体103a和第二屏蔽体103b分别位于所述电流传感器100a的正上方和正下方；所述第一屏蔽体103a和第二屏蔽体103b的面积(或面内尺寸)均是电流传感器100a的3倍以上。在图3所述的具体实施例中，所述第一屏蔽体103a和第二屏蔽体103b均为板体；所述第一屏蔽体103a和第二屏蔽体103b与所述u型导体101的放置方向一致或平行。

由图3和图4可知：所述u型导体101中的电流i在第一磁传感器单元102a处产生磁场h11，在第二磁传感器单元102b处产生磁场-h12。第一磁传感器单元102a的输出为v11＝s(h11/i)i，第二磁传感器单元102b的输出为v12＝-s(h12/i)i，磁传感器102的输出为v1＝v11-v12＝s[(h11+h12)/i]i。由于所述第一屏蔽体103a和第二屏蔽体103b的存在，可以将电流传感器100a相对于电流的灵敏度调节为固定值s[(h11+h12)/i]。

请参考图5所示，其为图3所示的电流传感器系统在实际应用环境下的俯视图。请参考图6所示，其为沿图5的c-c剖面线的剖面示意图。基于图5和图6可知，图5与图3的区别在于，图5在所述第一屏蔽体103a和第二屏蔽体103b周边或外围设置有软磁体。在图5和图6所示的具体实施例中，在第一屏蔽体103a的上方或外侧设置有软磁体104。

基于图5和图6可知，所述u型导体101中的电流i在第一磁传感器单元102a处产生磁场h11，在第二磁传感器单元102b处产生磁场-h12。第一磁传感器单元102a的输出为v11＝s(h11/i)i，第二磁传感器单元102b的输出为v12＝-s(h12/i)i，磁传感器102的输出为v1＝v11-v12＝s[(h11+h12)/i]i。由于所述第一屏蔽体103a和第二屏蔽体103b的存在将电流传感器100a相对于电流的灵敏度调节为固定值s[(h11+h12)/i]，使得第一屏蔽体103a和第二屏蔽体103b以外软磁体104的存在不再改变电流产生磁场的分布，从而提升了电流传感器的精度。

请参考图7所示，其为现有技术中的另一种电流传感器的俯视图。图7所示的电流传感器200a包括u型导体201和磁传感器202。

所述u型导体201包括直导体201a、直导体201b和连接导体201c。被测定电流i由所述直导体201a的一端流入，依次流过直导体201a、连接导体201c和直导体201b，由所述直导体201b的一端流出。

所述磁传感器202为霍尔传感器，其包括磁传感器单元202a和磁传感器单元202b，且磁传感器单元202a和磁传感器单元202b分别位于所述连接导体201c的前侧和后侧。

请参考图8所示，其为沿图7的d-d剖面线的剖面示意图。所述u型导体201中的电流i在磁传感器单元202a处产生磁场h210，在磁传感器单元202b处产生磁场-h220。磁传感器单元202a和磁传感器单元202b相对于磁场的灵敏度为s，磁传感器单元202a的输出为v210＝s(h210/i)i，磁传感器单元202b的输出为v220＝-s(h220/i)i，磁传感器202的输出为v20＝v210-v220＝s[(h210+h220)/i]i，其中，s[(h210+h220)/i]为电流传感器200a相对于电流的灵敏度。

为了改善图7所示的电流传感器，在复杂环境下的电流探测精度。本发明提供了如图9所示的一种电流传感器系统。

请参考图9所示，其为本发明在第二个实施例中的电流传感器系统的俯视图；请参考图10所示，其为沿图9的e-e剖面线的剖面示意图。基于图9和图10可知，图9所示的电流传感器系统包括第一屏蔽体203a、第二屏蔽体203b和电流传感器200a。

所述第一屏蔽体203a和第二屏蔽体203b相对且间隔设置。所述电流传感器200a位于所述第一屏蔽体203a和第二屏蔽体203b之间。所述电流传感器200a根据被测定电流i产生的磁感应强度来检测所述被测定电流i。

图9所示的电流传感器200a与图7所示的电流传感器200a结构相同。图9所示的电流传感器200a包括载流导体201和磁传感器202。

所述载流导体201用于为被测定电流i提供流经通道，使被测定电流i能够流过所述载流导体201。在图9所示的实施例中，所述载流导体201为u型导体。所述u型导体201包括第一腿部201a、第二腿部201b和连接部201c。其中，第一腿部201a和第二腿部201b位于所述连接部201c的同一侧，所述第一腿部201a的一端作为所述u型导体201的一端，所述第一腿部201a的另一端与所述连接部201c的一端相连；所述第二腿部201b的一端作为所述u型导体201的另一端，所述第二腿部201b的另一端与所述连接部201c的另一端相连。在图9所示的具体实施例中，所述第一腿部201a和第二腿部201b均为直导体。

所述被测定电流i由所述第一腿部201a的一端流入，依次流过所述第一腿部201a、连接部201c和第二腿部201b，由所述第二腿部201b的一端流出。

所述磁传感器202位于所述载流导体201的周围，其根据所述载流导体201中的电流产生的磁场(或磁感应强度)来检测所述被测定电流i。

在图9所示的实施例中，所述磁传感器202为霍尔传感器，其包括第一磁传感器单元202a和第二磁传感器单元202b，所述第一磁传感器单元202a和第二磁传感器单元202b位于所述u型导体201周围，以形成差分输出。在图9所示的具体实施例中，第一磁传感器单元202a和第二磁传感器单元202b分别位于所述连接部201c的前侧(其为所述第一腿部201a和第二腿部201b所在侧)和后侧(其为与所述第一腿部201a和第二腿部201b相对的一侧)。

所述第一屏蔽体203a和第二屏蔽体203b由高磁导率的软磁材料制成；所述第一屏蔽体203a和第二屏蔽体203b的厚度均大于25微米。

在图9所述的实施例中，所述第一屏蔽体203a和第二屏蔽体203b分别位于所述电流传感器200a的正上方和正下方；所述第一屏蔽体203a和第二屏蔽体203b的面积(或面内尺寸)均是电流传感器200a的3倍以上。在图9所述的具体实施例中，所述第一屏蔽体203a和第二屏蔽体203b均为板体；所述第一屏蔽体203a和第二屏蔽体203b与所述u型导体201的放置方向一致或平行。

由图9和图10可知：所述u型导体201中的电流i在第一磁传感器单元202a处产生磁场h21，在第二磁传感器单元202b处产生磁场-h22。第一磁传感器单元202a的输出为v21＝s(h21/i)i，第二磁传感器单元202b的输出为v22＝-s(h22/i)i，磁传感器202的输出为v2＝v21-v22＝s[(h21+h22)/i]i。由于所述第一屏蔽体203a和第二屏蔽体203b的存在，可以将电流传感器200a相对于电流的灵敏度调节为固定值s[(h21+h22)/i]。

请参考图11所示，其为图9所示的电流传感器系统在实际应用环境下的俯视图。请参考图12所示，其为沿图11的f-f剖面线的剖面示意图。基于图12可知，图11与图9的区别在于，图11在所述第一屏蔽体203a和第二屏蔽体203b周边或外围设置有软磁体。在图11和图12所示的具体实施例中，在第一屏蔽体203a的上方或外侧设置有软磁体204。

基于图11和图12可知，所述u型导体201中的电流i在第一磁传感器单元202a处产生磁场h21，在第二磁传感器单元202b处产生磁场-h22。第一磁传感器单元202a的输出为v21＝s(h21/i)i，第二磁传感器单元202b的输出为v22＝-s(h22/i)i，磁传感器202的输出为v2＝v21-v22＝s[(h21+h22)/i]i。由于所述第一屏蔽体203a和第二屏蔽体203b的存在将电流传感器200a相对于电流的灵敏度调节为固定值s[(h21+h22)/i]，使得第一屏蔽体203a和第二屏蔽体203b以外软磁体204的存在不再改变电流产生磁场的分布，从而提升了电流传感器的精度。

综上所述，本发明中的电流传感器系统包括第一屏蔽体(103a、203a)、第二屏蔽体(103b、203b)和电流传感器(100a、200a)。其中，第一屏蔽体(103a、203a)和第二屏蔽体(103b、203b)分别位于电流传感器(100a、200a)的上方和下方。由于第一屏蔽体(103a、203a)和第二屏蔽体(103b、203b)可以将电流传感器(100a、200a)相对于电流的灵敏度调节为固定值，从根本上消除了电流传感器(100a、200a)周边软磁体的存在对电流产生磁场分布的影响，从而使得屏蔽体(103a、203a、103b、203b)以外的软磁体不再影响电流传感器的灵敏度，提升了电流传感器的精度。

本文中的“u型”是指一种广义上的类u的形状，而不需要跟u这个字母的形状严格一致，可以进行一定的变形。

在本发明中，“连接”、“相连”、“连”、“接”等表示电性连接的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。