感測(cè)電流的裝置和方法
【專利摘要】本文描述了用于感測(cè)電流的裝置和方法。一個(gè)裝置(100)包括：基底構(gòu)件(102)，其具有第一支腿(104，106)和第二支腿(104，106)，支腿(104，106)在其間限定一角度(108)；第一磁電流傳感器(110，112)，其耦合到所述基底構(gòu)件(102)并布置在等分所述角度(108)的平面中的第一位置處；以及第二磁電流傳感器(110，112)，其耦合到所述基底構(gòu)件(102)并布置在等分所述角度(108)的所述平面中的第二位置處。
【專利說(shuō)明】感測(cè)電流的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及用于感測(cè)電流的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]穿過電路導(dǎo)體(例如導(dǎo)線)的電流可以根據(jù)電流通過電路導(dǎo)體時(shí)電路導(dǎo)體生成的磁場(chǎng)來(lái)確定(例如:感測(cè)、獲取和/或測(cè)量)。例如，根據(jù)磁場(chǎng)確定電流可以允許電流被測(cè)量而不用物理接觸電路導(dǎo)體。
[0003]根據(jù)磁場(chǎng)確定電流的一些先前方法可以使用磁芯來(lái)集中電流產(chǎn)生的磁通量。此類方法可以例如將單個(gè)磁電流傳感器放置在磁芯的間隙中。
[0004]然而,使用磁芯確定電流的方法可能使用大量的空間(例如體積)和/或電力。另夕卜，此類方法對(duì)于生產(chǎn)可能是昂貴的，例如因?yàn)樗鼈兛赡芫哂袕?fù)雜的結(jié)構(gòu)和/或許多組件。另外，此類方法由于例如與磁芯相關(guān)聯(lián)的剩余磁化強(qiáng)度而可能易于有測(cè)量誤差。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0005]圖1A和IB示出了根據(jù)本公開一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的電流傳感器。
[0006]圖2是根據(jù)本公開一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于感測(cè)電流的方法的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]本文描述了用于感測(cè)電流的裝置和方法。例如，一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例包括:基底構(gòu)件，其具有第一支腿和第二支腿，支腿在它們之間限定一角度；第一磁電流傳感器，其耦合到所述基底構(gòu)件并布置在等分所述角度的平面中的第一位置處；以及第二磁電流傳感器，其耦合到所述基底構(gòu)件并布置在等分所述角度的所述平面中的第二位置處。
[0008]本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以根據(jù)電路導(dǎo)體傳導(dǎo)電流時(shí)由電路導(dǎo)體生成的磁場(chǎng)來(lái)感測(cè)與電路導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)的電流。例如，本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以在不使用磁芯的情況下感測(cè)電流。
[0009]由于本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以在不使用磁芯的情況下感測(cè)電流，因此，與先前方法(例如其中使用磁芯感測(cè)電流的方法)相比，本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以使用更少量的空間(例如體積)和/或電力來(lái)感測(cè)電流。另外，與先前的方法相比，本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以使用更不復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和/或更少的組件來(lái)感測(cè)電流。此外，根據(jù)本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的感測(cè)電流可以減小和/或消除與所感測(cè)的電流相關(guān)聯(lián)的誤差(例如測(cè)量誤差)。另外，例如，由于電路導(dǎo)體不需要被切割來(lái)安裝，因此，本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例可以容易地安裝(例如固定)在電路導(dǎo)體上。
[0010]在下面的詳細(xì)描述中，對(duì)形成其的一部分的附圖做出參考。這些圖通過圖示的方式示出了可以如何實(shí)踐本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行了足夠詳細(xì)地描述使得本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本公開的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不脫離本公開的范圍的情況下，可以使用其它的實(shí)施例，并且可以做出處理、電氣和/或結(jié)構(gòu)上的改變。
[0011]本文的圖遵循編號(hào)慣例，其中首先的一個(gè)或多個(gè)數(shù)位對(duì)應(yīng)于附圖的圖號(hào)，并且剩下的數(shù)位標(biāo)識(shí)附圖中的元件或組件。不同圖之間類似的元件或組件可以通過使用類似的數(shù)位來(lái)標(biāo)識(shí)。例如，102可以標(biāo)記圖1A中的元件“02”，并且類似元件在圖1B中可以標(biāo)記為102。
[0012]如將意識(shí)到的，本文各種實(shí)施例中示出的元件可以添加、交換、組合和/或消除，以便提供本公開的多個(gè)附加實(shí)施例。圖中提供的元件的比例和相對(duì)尺寸意圖圖示本公開的實(shí)施例，并且不應(yīng)當(dāng)視為是限制性意義的。
[0013]如本文所使用的，“一”或“多個(gè)”某事物可以指代一個(gè)或多個(gè)此類事物。例如，“多個(gè)磁電流傳感器”可以指代一個(gè)或多個(gè)磁電流傳感器。
[0014]圖1A和IB示出了根據(jù)本公開一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的電流傳感器100。圖1A示出了在電流傳感器100未固定到電路導(dǎo)體時(shí)的電流傳感器100，并且圖1B示出了固定到電路導(dǎo)體118的電流傳感器100。
[0015]如圖1A和IB中所示，電流傳感器100包括具有第一支腿104和第二支腿106的基底構(gòu)件102。在一些實(shí)施例中，支腿104和106可以在其間限定一角度108。圖1A和IB中示出的實(shí)施例包括支腿104和106的三角形(例如V形)連結(jié)部(junction),但是本公開的實(shí)施例并不限于支腿104和106的具體形狀和/或連結(jié)部。
[0016]基底構(gòu)件102可以是各種材料，包括例如印刷電路板(PCB)和/或非磁性材料(例如:聚酰胺、聚氯乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯等)，但是本公開的實(shí)施例并不將基底構(gòu)件102限制為特定材料。如下文所討論的(例如結(jié)合附圖1B)，例如，電流傳感器100可以包括在基底構(gòu)件102的表面上的板(例如，板116)。
[0017]如圖1A和IB中所示，基底構(gòu)件102可以包括第一磁電流傳感器110和第二磁電流傳感器112。本公開的實(shí)施例并不將基底構(gòu)件102限制為包括特定數(shù)量的磁電流傳感器(例如，基底構(gòu)件102可以包括多于兩個(gè)的磁電流傳感器)。磁電流傳感器110和/或112可以布置在等分角度108的平面上，并且可以分開特定距離114，如圖1A和IB中所示。
[0018]磁電流傳感器110和112可以是被配置為感測(cè)(例如檢測(cè)、測(cè)量和/或獲取)磁場(chǎng)數(shù)據(jù)的各種類型的傳感器中的一個(gè)或多個(gè)。例如，除了其它類型傳感器之外，磁電流傳感器110和/或112還可以是和/或包括霍耳效應(yīng)元件、各向異性磁阻(AMR)傳感器和/或隧穿磁阻(TMR)傳感器。例如，除了其他磁場(chǎng)數(shù)據(jù)之外，磁場(chǎng)數(shù)據(jù)還可以包括磁場(chǎng)的梯度和/或大小(例如，密度、等級(jí)和/或強(qiáng)度)。
[0019]如圖1A和IB中所示，電流傳感器100包括其中具有開口 122的緊固件120。開口122可以接納支腿104和/或106 (例如支腿104和/或106的末端部分)。本公開的實(shí)施例并不將緊固件120限制為特定材料。相反，如下文結(jié)合圖1B所進(jìn)一步討論的，緊固件120可以包括配置為嚙合(例如可固定地嚙合)支腿104和106的各種緊固件。
[0020]例如，緊固件120可以通過螺紋螺釘124和/或126進(jìn)行調(diào)節(jié)。在一些實(shí)施例中，緊固件120可以將支腿104和106的末端部分接納在開口 122中，并且可以通過螺紋螺釘124和/或126可調(diào)節(jié)地固定到電流傳感器100。例如，除了其它嚙合類型之外，螺紋螺釘124和/或126還可以摩擦地嚙合支腿104和/或106的表面，和/或可以穿入支腿104和/或106上的一個(gè)或多個(gè)開口中。[0021]開口 122可以是穿過緊固件120的開口或者可以通過其一部分。此外，開口 122可以是各種尺寸和/或形狀；本公開的實(shí)施例不將開口 122限制為特定的外觀和/或結(jié)構(gòu)。
[0022]圖1B示出了根據(jù)本公開一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的固定到電路導(dǎo)體(例如導(dǎo)線)118的電流傳感器100。如之前所討論的并且如圖1B中示出的實(shí)施例中所示，基底構(gòu)件102可以具有在其上的板116。例如，板116可以是印刷電路板(PCB)和/或可以通過各種手段(例如焊料、膠、一個(gè)或多個(gè)機(jī)械緊固件等)附著于基底構(gòu)件102。
[0023]在圖1B中示出的實(shí)施例中，支腿104和106被示出為通過螺紋螺釘124和126穿過開口(例如，前面結(jié)合圖1A所討論的開口 122)固定到緊固件120。如圖1B中所示，緊固件120的表面可以嚙合電路導(dǎo)體118。附加地和/或可替代地，電路導(dǎo)體118可以通過支腿104和/或106 (例如支腿104和/或106的內(nèi)表面)來(lái)嚙合。
[0024]當(dāng)固定到支腿104和/或106時(shí)，緊固件120的表面可以足夠平坦(如圖1B中所示)，如此以嚙合電路導(dǎo)體118并將基底部分102牢固地布置在與電路導(dǎo)體118 (例如電路導(dǎo)體118的縱軸)基本垂直的平面中。此類垂直布置可以允許磁電流傳感器110和/或112準(zhǔn)確地確定與電路導(dǎo)體118相關(guān)聯(lián)的磁場(chǎng)，如下面結(jié)合圖2所討論的。
[0025]圖1A和IB示出了緊固件120的實(shí)施例；然而，本公開并不將緊固件限制為所示出的實(shí)施例。相反，緊固件120可以是能夠?qū)鞲衅?00固定到電路導(dǎo)體(例如電路導(dǎo)體118)的各種緊固件。例如，緊固件120可以包括捆綁組件(例如鉤和環(huán)緊固件、捆索等)、夾具、粘合劑和/或各種機(jī)械緊固件等。
[0026]盡管為了清楚并且為了不模糊本公開的實(shí)施例而在圖1A和/或IB中未示出，但是電流傳感器100可以包括圍繞電流傳感器100的一部分的傳導(dǎo)屏蔽(例如，軟磁傳導(dǎo)屏蔽)。此類屏蔽可以由各種傳導(dǎo)和/或軟磁材料制成，并且可以圍繞電流傳感器100和/或電路導(dǎo)體118的部分和/或全部。屏蔽可以防止外部磁場(chǎng)(例如與附加電路導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)的場(chǎng))影響傳感器110和/或112進(jìn)行的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)獲取。
[0027]在一些實(shí)施例中，電流傳感器100不包括磁芯。例如，不包括磁芯的益處可以包括:與使用磁芯的方法相比，使用更少量的空間(例如體積)和/或電力。另外，不使用磁芯可以允許電流傳感器100使用與使用磁芯的方法相比更不復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和/或更少的組件。此外，不使用磁芯可以允許電流傳感器100減少和/或消除與所感測(cè)的電流相關(guān)聯(lián)的誤差(例如測(cè)量誤差)。
[0028]圖2是根據(jù)本公開一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的用于感測(cè)電流的方法230的框圖。例如，可以使用圖1A和IB中示出的傳感器100來(lái)執(zhí)行方法230。
[0029]在方框232，方法230包括當(dāng)電路導(dǎo)體在傳導(dǎo)電流時(shí)，在第一位置確定與電路導(dǎo)體(例如，前面結(jié)合圖1B所述的電路導(dǎo)體118)相關(guān)聯(lián)的第一磁場(chǎng)。例如，可以通過前面結(jié)合圖1A和/或IB所討論的磁電流傳感器110 (例如在磁電流傳感器110的位置)確定第一磁場(chǎng)。傳感器110的操作可以依賴于傳感器110的類型和/或設(shè)計(jì)，因此，本公開的實(shí)施例不將磁場(chǎng)的測(cè)量和/或確定限制為特定的操作。
[0030]在方框234，方法230包括在與第一位置相距特定距離的第二位置確定與電路導(dǎo)體相關(guān)聯(lián)的第二磁場(chǎng)，其中電路導(dǎo)體的縱軸與所述特定距離基本垂直。確定第二磁場(chǎng)可以包括傳感器112在傳感器112的位置處確定由電路導(dǎo)體118產(chǎn)生的磁場(chǎng),例如前面結(jié)合圖1A和/或IB所討論的。所述特定距離可以是例如前面結(jié)合圖1A和/或IB所討論的距離114。
[0031]在方框236，方法230包括至少部分地基于第一磁場(chǎng)、第二磁場(chǎng)以及所述特定距離來(lái)確定電流。例如，在第一位置測(cè)量的所確定的磁場(chǎng)(例如由磁傳感器110確定的磁場(chǎng))可以稱為BI。以類似的方式，在第二位置測(cè)量的所確定的磁場(chǎng)(例如由磁傳感器112確定的磁場(chǎng))可以稱為B2。第一位置和第二位置之間的特定距離(例如距離114)可以稱為D。電路導(dǎo)體(例如電路導(dǎo)體118)和第一位置之間的另一距離(例如未知距離)可以稱為R。
[0032]使用與自由空間的磁導(dǎo)率相關(guān)聯(lián)的常數(shù)(例如磁常數(shù))μ C1，例如，電流⑴可以使用Biot-Savart定律確定如下:
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種電流傳感器(100)，包括: 基底構(gòu)件(102)，其具有第一支腿(104，106)和第二支腿(104，106)，支腿(104，106)在其間限定一角度(108)； 第一磁電流傳感器(110，112)，其耦合到所述基底構(gòu)件(102)并布置在等分所述角度(108)的平面中的第一位置處；以及 第二磁電流傳感器(110，112)，其耦合到所述基底構(gòu)件(102)并布置在等分所述角度(108)的所述平面中的第二位置處。
2.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器(100)，其中所述電流傳感器(100)不包括磁芯。
3.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器(100)，其中至少一個(gè)磁電流傳感器(110，112)包括隧穿磁阻元件。
4.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器(100)，其中至少一個(gè)磁電流傳感器(110，112)包括各向異性磁阻元件。
5.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器(100)，其中: 所述基底構(gòu)件(102)包括印刷電路板(102，116);以及 磁電流傳感器(110，112)耦合到所述印刷電路板(102，116)。
6.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器(100)，其中所述基底構(gòu)件(102)是非導(dǎo)電材料。
7.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器(100)，其中所述電流傳感器(100)被配置為響應(yīng)于當(dāng)電路導(dǎo)體(118)在傳導(dǎo)電流時(shí)所述基底構(gòu)件(102)被布置在與所述電路導(dǎo)體(118)的縱軸基本垂直的平面中而確定與所述電路導(dǎo)體(118)相關(guān)聯(lián)的電流。
8.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器(100)，其中所述電流傳感器(100)包括可固定到所述第一支腿(104，106)和所述第二支腿(104，106)的緊固件(120)。
9.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器(100)，其中所述電流傳感器(100)包括包含開口(122)的緊固件(120)，所述開口被配置為接納所述第一支腿(104，106)的末端部分和所述第二支腿(104，106)的末端部分。
10.如權(quán)利要求1所述的電流傳感器(100)，還包括圍繞所述電流傳感器(100)的一部分的軟磁傳導(dǎo)屏蔽。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK103988086SQ201180074635
【公開日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月2日
【發(fā)明者】茅昕輝, 方華斌 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司