b)所示，其分别为第一磁传感器20和第二磁传感器30所在位置的磁场分布图。其中,B1为被测定电流流过导体产生的磁场强度;Bo为外界磁场强度，设B0方向为负方向，第一磁传感器20检测到的磁场强度为B1，第二磁传感器30检测到的磁场强度为B2,则
[0029]Βι = + (Βι-Βο) (I)
[0030]B2 = -(Bi+Bo) (2)
[0031]公式(I)-公式(2)即可获得差分磁场强度Bsjs = B1-B2 = SBlt3
[0032]由此可知，本发明中的单芯片电流传感器通过在所述导体10周围设置两个磁传感器进行差分测量，从而消除外界磁场干扰，提高性能稳定性和灵敏度。
[0033]请继续参考图1所示，导体10的第一腿部11存在宽度变窄的收敛段11a，在第二腿部12存在宽度变窄的收敛段12a。本发明通过在导体10上设置宽度变窄的收敛段，使导体10中的电流密度分布均匀，从而减小或消除传感器与待测电路接触电阻差异带来的测量误差。
[0034]在图1所示的实施例中，第一磁传感器20位于第一腿部11的下方，且位于第一腿部的收敛段Ila和连接部13之间；第二磁传感器30位于第二腿部12的下方，且位于第二腿部的收敛段12a和连接部13之间。第一腿部的收敛段Ila关于第一腿部11的中心线对称;第二腿部的收敛段12a关于第二腿部12的中心线对称。
[0035]以下基于图1所示的单芯片电流传感器，具体介绍本发明的原理。
[0036]单芯片电流传感器的U字形导体的电流输入端和输出端分别设置有五个焊点，如果焊点的电阻不同，会引起输入端或输出端的电流分布不均匀，具体请参见图4(a)所示，图4(a)示出了被测定电流流经现有的单芯片电流传感器的U字形导体时的计算机仿真图，在图4(a)中，被测定电流主要由最左边的焊点流入U字形导体，由最右边的焊点流出。这样，U字形导体中的电流方向会沿对角线方向，因为磁传感器主要测量沿水平方向的磁场，如果电流方向沿对角线的话，会引起测量误差。
[0037]请参考图4(b)所示，其为被测定电流流经图1所示的单芯片电流传感器的U字形导体时的计算机仿真图。由于图1所示的单芯片电流传感器在U字形导体的第一腿部11和第二腿部12分别设置有宽度变窄的收敛段，因此，可以在一定程度上纠正上述可能出现的电流不均匀。在图4(b)中，被测定电流从第一腿部11未与连接部13相连的一端(其可称为输入端)上最左边的焊点流入，从第二腿部12未与连接部13相连的一端(其可称为输出端)最右边的焊点流出，被测定电流先经过收敛段后，大部分电流会沿设计期望的方向流动，从而可以保证测量精度。
[0038]请参考图3所示，其为本发明在另一个实施例中的单芯片电流传感器的结构示意图。图3与图1的区别在于，第一腿部的收敛段Ilb关于第一腿部11的中心线非对称;第二腿部的收敛段12b关于第二腿部12的中心线非对称。需要特别说明的是，虽然图1中的收敛段关于其所在腿部的中性线对称，图2中的收敛段关于其所在腿部的中性线非对称，但是，从图1和图2中可看出，第一腿部的收敛段的图形和第二腿部的收敛段的图形关于U字形导体的中心线对称。
[0039]需要说明的是，上述宽度变窄的收敛段可以是第一腿部11和第二腿部12的收敛段处的单侧边或双侧边上设置有凹陷，例如，图1中，第一腿部的收敛段Ila和第二腿部的收敛段12a均为双侧边上设置有凹陷；图3中，第一腿部的收敛段Ilb和第二腿部的收敛段12b均为单侧边上设置有凹陷。
[0040]本发明中的第一磁传感器20和第二磁传感器30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。
[0041]上述说明已经充分揭露了本发明的【具体实施方式】。需要指出的是，熟悉该领域的技术人员对本发明的【具体实施方式】所做的任何改动均不脱离本发明的权利要求书的范围。相应地，本发明的权利要求的范围也并不仅仅局限于前述【具体实施方式】。
【主权项】
1.一种单芯片电流传感器，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，其特征在于，其包括集成在同一芯片上的导体、第一磁传感器、第二磁传感器， 所述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； 第一磁传感器和第二磁传感器位于导体周围，以形成差分输出； 导体上存在宽度变窄的收敛段。2.根据权利要求1所述的单芯片电流传感器，其特征在于， 所述导体包括第一腿部、与第一腿部平行的第二腿部和连接第一腿部和第二腿部的连接部， 第一腿部和第二腿部上流过的被测定电流的方向相反， 第一磁传感器和第二磁传感器分别位于第一腿部和第二腿部的上方;或第一磁传感器和第二磁传感器分别位于第一腿部和第二腿部的下方， 在第一腿部和第二腿部分别存在宽度变窄的收敛段。3.根据权利要求2所述的单芯片电流传感器，其特征在于， 第一磁传感器位于位于第一腿部的收敛段和连接部之间； 第二磁传感器位于位于第二腿部的收敛段和连接部之间。4.根据权利要求3所述的单芯片电流传感器，其特征在于， 第一腿部的收敛段关于第一腿部的中心线对称； 第二腿部的收敛段关于第二腿部的中心线对称。5.根据权利要求3所述的单芯片电流传感器，其特征在于， 第一腿部的收敛段非关于第一腿部的中心线对称； 第二腿部的收敛段非关于第二腿部的中心线对称。6.根据权利要求3所述的单芯片电流传感器，其特征在于， 第一腿部的收敛段的图形和第二腿部的收敛段的图形关于所述导体的中心线对称。7.根据权利要求1-6任一所述的单芯片电流传感器，其特征在于， 所述导体为U字形导体， 所述导体和第一磁传感器、第二磁传感器之间均设置有绝缘层。8.根据权利要求2所述的单芯片电流传感器，其特征在于， 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。9.根据权利要求2所述的单芯片电流传感器，其特征在于， 第一腿部未与连接部相连的一端上设置有若干焊点， 第二腿部未与连接部相连的一端上设置有若干焊点。
【专利摘要】本发明公开一种单芯片电流传感器，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，该单芯片电流传感器包括集成在同一芯片上的导体、第一磁传感器、第二磁传感器，所述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；第一磁传感器和第二磁传感器位于导体周围，以形成差分输出；导体上存在宽度变窄的收敛段。与现有技术相比，本发明不仅能够消除外界磁场干扰，提高性能稳定性和灵敏度，而且也能减小或消除传感器与待测电路接触电阻差异带来的测量误差。
【IPC分类】G01R19/00
【公开号】CN105510675
【申请号】CN201510917919
【发明人】蒋乐跃, 李斌
【申请人】美新半导体（无锡）有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月10日