DE102008034577B4 - Current measuring arrangement - Google Patents
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Abstract
Strommessanordnung (1), umfassend eine in einer ersten Ebene angeordnete Lastleitungsbahn (4) und eine in einer zweiten, zur ersten Ebene parallelen Ebene angeordnete Sensoranordnung (5) mit einer Messschaltung (6) zur Messung eines durch einen durch die Lastleitungsbahn fließenden Laststrom erzeugten Magnetfelds, wobei zur Isolierung zwischen den beiden Ebenen ein Isolierwerkstoff (3) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer dritten, zwischen der ersten und der zweiten Ebene liegenden Ebene wenigstens ein elektrisch von der Lastleitungsbahn (4) isoliertes, auf einem bezüglich der Sensoranordnung (5) im Wesentlichen konstantem Potential liegendes leitendes flächiges dia- oder paramagnetisches Abschirmelement (10, 10', 10'') vorgesehen ist, dessen Fläche wenigstens teilweise die Messschaltung (6) der Sensoranordnung (5) überdeckt, wobei das Abschirmelement (10') wenigstens eine Aussparung (13) aufweist und/oder mehrere beabstandete, insbesondere streifenförmige Abschirmelemente (10'') vorgesehen sind.A current measuring arrangement (1) comprising a load line track (4) arranged in a first plane and a sensor arrangement (5) arranged in a second plane parallel to the first plane with a measuring circuit (6) for measuring a magnetic field generated by a load current flowing through the load line track in which an insulating material (3) is arranged for the insulation between the two planes, characterized in that in a third plane lying between the first and the second plane at least one electrically isolated from the load line track (4) is mounted on one with respect to the sensor arrangement ( 5) substantially flat potential lying conductive dia- or paramagnetic shielding element (10, 10 ', 10' ') is provided, whose surface at least partially covers the measuring circuit (6) of the sensor arrangement (5), wherein the shielding element (10') at least one recess (13) and / or a plurality of spaced, in particular strip-shaped Abschi are provided (10 '') are provided.
Description
Die Erfindung betrifft eine Strommessanordnung, umfassend eine in einer ersten Ebene angeordnete Lastleitungsbahn und eine in einer zweiten, zur ersten Ebene parallelen Ebene angeordnete Sensoranordnung mit einer Messschaltung zur Messung eines durch einen durch die Lastleitungsbahn fließenden Laststrom erzeugten Magnetfelds, wobei zur Isolierung zwischen den beiden Ebenen ein Isolierwerkstoff angeordnet ist.The invention relates to a current measuring arrangement, comprising a load line track arranged in a first plane and a sensor arrangement arranged in a second plane parallel to the first plane, having a measuring circuit for measuring a magnetic field generated by a load current flowing through the load line track, wherein for isolation between the two planes an insulating material is arranged.
Solche Anordnungen sind weitgehend bekannt. Magnetwiderstandssensoren, insbesondere GMR-Sensoren (giant magneto resistance), werden als eine Alternative zu Hallsensoren immer bekannter. Solche Magnetwiderstandssensoren erlauben einen einfacheren Systemaufbau, eine größere Störsicherheit und ein geringes Rauschen. Insbesondere ist es bekannt, eine Sensoranordnung mit einer analogen Messschaltung und gegebenenfalls auch digitalen Elementen (FPGA, DSP) auf der Rückseite einer nicht leitenden Platte aus Isolierwerkstoff anzubringen, wobei der Lastkreis, insbesondere in einer U-Form, auf der Vorderseite an der rückseitig angeordneten Sensoranordnung vorbeigeführt wird. Die Sensoranordnung kann im Rahmen eines sogenannten „back end”-Prozesses im Rahmen eines CMOS-Prozesses, der die analoge Messchaltung und gegebenenfalls digitale Anteile realisiert, aufgebracht werden und benötigt somit keine zusätzliche Fläche.Such arrangements are widely known. Magnetic resistance sensors, in particular GMR sensors (giant magneto resistance), are becoming increasingly known as an alternative to Hall sensors. Such magnetic resistance sensors allow a simpler system structure, greater immunity to interference and low noise. In particular, it is known to mount a sensor arrangement with an analog measuring circuit and optionally also digital elements (FPGA, DSP) on the back of a non-conductive plate of insulating material, wherein the load circuit, in particular in a U-shape, arranged on the front side at the rear Sensor arrangement is passed. The sensor arrangement can be applied as part of a so-called "backend" process in the context of a CMOS process, which realizes the analog measuring circuit and optionally digital components, and thus does not require any additional area.
Es ergibt sich dabei somit ein Aufbau, bei dem die Lastleitungsbahn in einer ersten Ebene liegt, die Sensoranordnung aber in einer zweiten, zur ersten Ebene parallelen Ebene. Beide sind auf dem sie trennenden Isolierwerkstoff angeordnet.This results in a structure in which the load line path is in a first plane, but the sensor arrangement in a second plane parallel to the first plane. Both are arranged on the isolating material separating them.
Im Rahmen der Optimierung des Messprozesses verkomplizieren sich die Sensoranordnungen zunehmend. So werden für viele Anwendungen in der Stromsensorik jeweils vier magnetoresistive Elemente zu einer Wheatstone-Brücke verschaltet, um genauere, von Temperaturschwankungen, Fremdfeldern und dergleichen unabhängige Messungen zu erreichen. Um eine Temperaturdrift des Offsets zu vermeiden, wird neben einem temperaturkompensierten GMR-Stapel auch eine Verbindung zwischen den magnetoresistiven Stapeln (häufig „metal interconect” genannt) mit geringem ohmschen Widerstand bzw. hoher Paargenauigkeit entsprechender Widerstände benötigt.As part of the optimization of the measurement process, the sensor arrangements are increasingly complicated. Thus, for many applications in current sensors, four magnetoresistive elements in each case are connected to form a Wheatstone bridge in order to achieve more accurate measurements independent of temperature fluctuations, extraneous fields and the like. In order to avoid a temperature drift of the offset, in addition to a temperature-compensated GMR stack, a connection between the magnetoresistive stacks (often called "metal interconect") with low ohmic resistance or high pair accuracy of corresponding resistors is required.
Um diese Vorteile erreichen zu können, können die Leiterbahnen der Sensoranordnung nicht beliebig schmal ausgeführt werden. Es entstehen dabei, insbesondere durch die Leiterbahnen, die Kontaktstellen der Brückenabgriffe und die Versorgungszuführungen, Flächen, die bei dem geschilderten Aufbau in zwei Ebenen in räumlicher Nähe zur Lastleitungsbahn angeordnet sein müssen. Dadurch entsteht jedoch eine relativ hohe kapazitive Kopplung zwischen der Lastleitungsbahn (Primärkreis) und der Sensoranordnung (Sekundärkreis). Bei schnell veränderlichen Spannungen zwischen Primärkreis und Sekundärkreis, beispielsweise bei einer Spannungsänderungsrate (auch Flankensteilheit oder slew rate) von 1 kV/μs oder mehr, kommt es zu Messungenauigkeiten bei der Strommessung. Dann werden als Ausgangssignal beispielsweise eines Filters Spannungen erhalten, beispielsweise im Bereich von 900 mV, die deutlich höher sind als das Nutzsignal der Sensoranordnung, das etwa bei 20 mV für AMR-Sensoren (basierend auf dem anisotropen magnetoresistiven Effekt) bzw. bei 100 mV bei GMR-Sensoren liegt. Ab einer bestimmten Rate der Spannungsveränderung (slew rate) ist demnach keine Messung mit der Strommessanordnung mehr möglich, darunter kommt es zu deutlichen Messfehlern. Werden gar auch die digitalen Komponenten des Sensors gemeinsam mit der analogen Messschaltung auf dem Isolierwerkstoff, also dem Schaltungsträger, aufgebracht (häufig als hybrides System oder SoC, system an carrier, bezeichnet) so entstehen zusätzliche Flächen, die die kapazitive Kopplung noch erhöhen, so dass sich die Verhältnisse zwischen Signal und Störung weiter verschlechtern.In order to achieve these advantages, the conductor tracks of the sensor arrangement can not be made arbitrarily narrow. It arise, in particular by the interconnects, the contact points of the bridge taps and the supply leads, surfaces that must be arranged in the described construction in two levels in spatial proximity to the load line track. However, this results in a relatively high capacitive coupling between the load line track (primary circuit) and the sensor arrangement (secondary circuit). For rapidly varying voltages between primary circuit and secondary circuit, for example at a voltage change rate (also slope or slew rate) of 1 kV / μs or more, it comes to measurement inaccuracies in the current measurement. Then, as the output signal of a filter, for example, voltages in the range of 900 mV, which are significantly higher than the useful signal of the sensor arrangement, approximately at 20 mV for AMR sensors (based on the anisotropic magnetoresistive effect) or at 100 mV at GMR sensors is located. From a certain rate of voltage change (slew rate), therefore, no measurement with the current measuring arrangement is more possible, including significant measurement errors. If even the digital components of the sensor together with the analog measuring circuit on the Isolierwerkstoff, so the circuit carrier, applied (often referred to as a hybrid system or SoC, system to carrier) so created additional surfaces that increase the capacitive coupling, so that the conditions between signal and disturbance continue to worsen.
Zur Lösung dieser Problematik ist es bekannt, möglichst kleine und gleiche Flächen im Layout zu verwenden, so dass die eingekoppelten Zusatzspannungen durch kapazitive Kopplung minimiert werden. Allerdings ist dabei nachteilhaft, dass kleine Flächen hohe Widerstände der Verbindungsleitungen und damit hohe Temperaturkoeffizienten des Offsets bedingen, was bei Temperaturschwankungen wieder zu Messfehlern führt. Das Konzept, möglichst gleiche Koppelkapazitäten durch möglichst gleiche Flächen zu erzielen, ist durch Fertigungstoleranzen beschränkt und löst insbesondere nicht das Problem des Gleichtaktanteils (common mode) der Störeinkopplung, der den nachgeschalteten Verstärker oder A/D-Wandler übersteuern kann.To solve this problem, it is known to use the smallest possible and the same areas in the layout, so that the coupled additional voltages are minimized by capacitive coupling. However, it is disadvantageous that small areas cause high resistances of the connecting lines and thus high temperature coefficients of the offset, which again leads to measurement errors in the event of temperature fluctuations. The concept of achieving coupling capacitances that are as equal as possible through surfaces that are as equal as possible is limited by manufacturing tolerances and in particular does not solve the problem of the common mode component of the interference coupling, which can override the downstream amplifier or A / D converter.
Weiterhin wurde kürzlich vorgeschlagen, bei AMR-Stromsensoren eine Elektrokeramik als Schaltungsträger, also als Isolierwerkstoff, zu verwenden, die durch eine niedrige relative Permittivität (Dielektrizitätskonstante) die kapazitive Kopplung reduziert. Aus Versuchen hat sich ergeben, dass darüber hinaus dennoch teilweise erhebliche Fehlmessungen auftreten, wenn große slew rates erreicht werden. Gerade solche erhöhten Flankensteilheiten sind jedoch durch die in den letzten Jahren entwickelten leistungselektronischen Schalter zu erwarten, die Ein- und Ausschaltvorgänge in immer kürzeren Zeiten realisieren (beispielsweise seien der „fast recovery insulated gate bipolar transistor” oder auch schnelle „superjunction-Feldeffekttransistoren” genannt).Furthermore, it has recently been proposed to use in AMR current sensors an electroceramic as a circuit carrier, so as an insulating material, which reduces the capacitive coupling by a low relative permittivity (dielectric constant). Experiments have shown that, in addition, sometimes significant incorrect measurements occur when large slew rates are achieved. However, such increased edge steepnesses are to be expected by the power electronic switches developed in recent years, which realize switch-on and switch-off processes in shorter and shorter times (for example, the "fast recovery insulated gate bipolar transistor" or else fast "superjunction field effect transistors"). ,
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Strommessanordnung anzugeben, die auch bei höherer Flankensteilheit (slew rate) noch verlässliche Messungen erlaubt.The invention is therefore an object of the invention to provide a current measuring arrangement that allows even at higher edge steepness (slew rate) still reliable measurements.
Zur Lösung dieses Problems ist bei einer Strommessanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass in einer dritten, zwischen der ersten und der zweiten Ebene liegenden Ebene wenigstens ein elektrisch von der Lastleitungsbahn isoliertes, auf einem bezüglich der Sensoranordnung im Wesentlichen konstanten Potential liegendes leitendes dia- oder paramagnetisches flächiges Abschirmelement vorgesehen ist, dessen Fläche wenigstens teilweise die Messschaltung der Sensoranordnung überdeckt.To solve this problem, in a current measuring arrangement of the type mentioned in the introduction, according to the invention, in a third plane lying between the first and the second plane, at least one electrically conducting conductive diode insulated from the load line track and at a substantially constant potential with respect to the sensor arrangement. or paramagnetic planar shielding element is provided, whose surface at least partially covers the measuring circuit of the sensor arrangement.
Durch die erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche para- oder diamagnetische Schicht, die das Abschirmelement bildet, kann die kapazitive Kopplung zwischen dem Primärkreis, also der Lastleitungsbahn, und dem Sekundärkreis, also der Sensoranordnung, deutlich abgesenkt werden, wenn das elektrische Potential, auf dem das Abschirmelement liegt, gegenüber der Versorgung des Signalkreises zeitlich konstant ist. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die analoge Messschaltung durch das Abschirmelement im Wesentlichen vollständig überdeckt ist. Wird ein hybrides System verwendet, umfasst also die Sensoranordnung auch einen digitalen Anteil, beispielsweise einen A/D-Wandler, Verstärker und Filter, so kann vorgesehen sein, dass auch der digitale Anteil zumindest teilweise von dem Abschirmelement überdeckt ist. Vorzugsweise sollte der gesamte Überlapp zwischen Sensoranordnung und Lastleitungsbahn durch das Abschirmelement überdeckt sein. Bei richtiger Auslegung des Abschirmelements, siehe dazu im Weiteren, kann ein Durchtreten der elektrischen Feldanteile, die von dem durch die Lastleitungsbahn strömenden Strom erzeugt werden, weitgehend verhindert werden, während das – durch die Messschaltung zu messende – Magnetfeld praktisch ungehindert durchtritt. Somit ist eine von der kapazitiven Kopplung auch für höhere slew rates fast ungestörte Strommessung möglich. In Versuchen zur vorliegenden Erfindung wurden durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene kapazitive Schirmmaßnahme in Gestalt des Abschirmelements Reduzierungen der Störeinkopplungen um ca. den Faktor 10.000 festgestellt. Vorteilhafterweise wird also die Empfindlichkeit der Sensoranordnung gegen Spannungspulse seitens der Lastleitungsbahn sehr deutlich reduziert.The inventively provided additional para- or diamagnetic layer forming the shielding, the capacitive coupling between the primary circuit, so the load line, and the secondary circuit, so the sensor array can be significantly lowered when the electrical potential on which the shielding lies , is constant in time over the supply of the signal circuit. It is particularly advantageous if the analog measuring circuit is completely covered by the shielding substantially. If a hybrid system is used, ie if the sensor arrangement also comprises a digital component, for example an A / D converter, amplifier and filter, it can be provided that the digital component is also at least partially covered by the shielding element. The entire overlap between the sensor arrangement and the load line track should preferably be covered by the shielding element. With proper design of the shielding, see below, a passage of the electrical field components, which are generated by the current flowing through the load line track, can be largely prevented, while the - to be measured by the measuring circuit - passes virtually unhindered. Thus, an almost undisturbed by the capacitive coupling for higher slew rates current measurement is possible. In experiments on the present invention, the capacitive shielding measures proposed in accordance with the invention in the form of the shielding element have been found to reduce the interference couplings by about a factor of 10,000. Advantageously, therefore, the sensitivity of the sensor arrangement is greatly reduced against voltage pulses from the load line track.
Bei der optimalen Ausgestaltung des Abschirmelements, also hinsichtlich der Abmessungen und der Materialwahl, ist zu beachten, dass möglichst bis hin zu einer gewünschten Grenzfrequenz (die eine Änderungsrate wiedergibt) die elektrischen Felder, die durch den Laststrom erzeugt werden, möglichst abgeschirmt werden sollen, während das Magnetfeld nicht zu stark abgedämpft werden darf. Mit anderen Worten muss für eine betrags- und phasenrichtige Messung des Stromes bis zur beabsichtigten Grenzfrequenz die Ausgestaltung des Abschirmelements so gewählt werden, dass die Transmission des Magnetfeldanteils der durch den Laststrom erzeugten elektromagnetischen Welle groß genug bleibt.In the optimal configuration of the shielding element, ie in terms of dimensions and choice of material, it should be noted that as far as possible up to a desired cutoff frequency (which reflects a rate of change), the electric fields generated by the load current should be shielded as much as possible the magnetic field must not be damped too much. In other words, for a magnitude and in-phase measurement of the current up to the intended cutoff frequency, the design of the shielding element must be chosen so that the transmission of the magnetic field component of the electromagnetic wave generated by the load current remains large enough.
Dazu kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Dicke des Abschirmelements abhängig von dem Material des Abschirmelements, einer Grenzfrequenz, bis zu der die Strommessanordnung nutzbar sein soll, und einer maximalen Dämpfung für Magnetfeldanteile eines von einem durch die Lastleitungsbahn fließenden Strom erzeugten Feldes bestimmt ist. Über grundsätzlich bekannte physikalische Zusammenhänge lässt sich ein Zusammenhang zwischen der Dicke des Abschirmelements und der dadurch bewirkten Dämpfung der Magnetfeldanteile ermitteln. So kann vorgesehen sein, dass die Dicke des Abschirmelements nach der Formel bestimmt ist, wobei d die Dicke des Abschirmelementes ist, D die Dämpfung, fg die Grenzfrequenz, μ0 die magnetische Konstante, μ die relative Permeabilität des Abschirmelements und σ den spezifischen elektrischen Leitwert der Schicht bezeichnet. Für ein Abschirmelement aus Kupfer ergibt sich beispielsweise eine ideale Dicke von etwa 35 μm, um bei einer Grenzfrequenz von 100 kHz die Dämpfung auf ca. 1,5 dB zu begrenzen.For this purpose, it can be provided according to the invention that the thickness of the shielding element is determined by the material of the shielding element, a cutoff frequency up to which the current measuring arrangement is to be usable, and a maximum attenuation for magnetic field components of a field generated by a current flowing through the load line track. By way of basically known physical relationships, it is possible to determine a relationship between the thickness of the shielding element and the attenuation of the magnetic field components caused thereby. Thus, it can be provided that the thickness of the shielding element according to the formula where d is the thickness of the shielding element, D is the attenuation, f g is the cutoff frequency, μ 0 is the magnetic constant, μ is the relative permeability of the shielding element, and σ is the specific electrical conductivity of the layer. For a shielding element made of copper, for example, an ideal thickness of about 35 μm results, in order to limit the attenuation to about 1.5 dB at a limit frequency of 100 kHz.
Allgemein kann das Abschirmelement aus einem Metall, vorzugsweise aus Kupfer, bestehen. Jedoch sind auch andere Metalle denkbar, beispielsweise können Gold, Aluminium oder Silber verwendet werden. Kupfer bietet den Vorteil, relativ günstig und leicht zu verarbeiten zu sein, während keine zu großen Dicken benötigt werden, wie beispielsweise bei Aluminium.In general, the shielding element made of a metal, preferably made of copper. However, other metals are conceivable, for example, gold, aluminum or silver can be used. Copper has the advantage of being relatively cheap and easy to work with, while not requiring excessive thicknesses, such as aluminum.
Alternativ zur Verwendung eines metallischen Abschirmelements kann auch vorgesehen sein, dass das Abschirmelement aus einer leitenden Keramik besteht. Auch leitende Kunststoffe, beispielsweise PDOT, oder Leitkohlenstoffe sind denkbar.Alternatively to the use of a metallic shielding element, it may also be provided that the shielding element consists of a conductive ceramic. It is also conceivable to use conductive plastics, for example PDOT or conductive carbon.
Wie bereits dargelegt, ist das Abschirmelement an ein im Vergleich zum Versorgungspotential der Sensoranordnung konstantes Potential angeschlossen. Dazu kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement an das Versorgungspotential der Sensoranordnung selber oder an Masse angeschlossen ist. Dabei ist ein Anschluss an Masse vorzuziehen. Um eine möglichst effektive Schirmung der kapazitiven Kopplung zwischen der Lastleitungsbahn und der Sensoranordnung zu erreichen, sollten dabei die Stützkondensatoren entsprechend groß und die Versorgungsleitungen entsprechend niederohmig dimensioniert werden. As already stated, the shielding element is connected to a constant potential compared to the supply potential of the sensor arrangement. For this purpose, it may be provided that the shielding element is connected to the supply potential of the sensor arrangement itself or to ground. In this case, a connection to ground is preferable. In order to achieve the most effective possible shielding of the capacitive coupling between the load line track and the sensor arrangement, the support capacitors should be correspondingly large and the supply lines should be correspondingly dimensioned low-resistance.
Um zu verhindern, dass der eigentliche Signalbezugspunkt durch die Verschiebungsströme, die durch lastseitige Potentialsprünge verursacht werden, belastet wird, kann zudem vorgesehen sein, dass der Potentialanschluss des Abschirmelements über eine Spannungsfolgerschaltung oder eine „ground force”-Schaltung erfolgt. Diese vorteilhafte Ausgestaltung bei bipolarer Versorgung vermeidet indirekte Einflüsse der Spannungspulse durch Potentialschwankungen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Dynamik der Spannungsfolgerschaltung deutlich höher, insbesondere um einen Faktor 10–100, als die bereits erwähnte Grenzfrequenz ist, bis zu der die Strommessanordnung verlässliche Messwerte liefern soll.In order to prevent the actual signal reference point from being loaded by the displacement currents which are caused by load-side potential jumps, it can also be provided that the potential connection of the shielding element takes place via a voltage follower circuit or a ground force circuit. This advantageous embodiment with bipolar supply avoids indirect influences of the voltage pulses by potential fluctuations. In particular, it can be provided that the dynamics of the voltage follower circuit is significantly higher, in particular by a factor of 10-100, than the already mentioned cutoff frequency up to which the current measuring arrangement is to deliver reliable measured values.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Abschirmelement wenigstens eine Aussparung aufweist und/oder mehrere beabstandete, insbesondere streifenförmige, Abschirmelemente vorgesehen sind.According to the invention it is provided that the shielding element has at least one recess and / or a plurality of spaced, in particular strip-shaped, shielding elements are provided.
Mit besonderem Vorteil kann vorgesehen sein, dass das Abschirmelement wenigstens eine Aussparung aufweist. Durch eine solche „Teilperforation” des Abschirmelements wird eine effektiv kleinere Dicke erreicht, insbesondere treten jedoch weniger Wirbelströme auf, die wiederum die Ursache für Messungenauigkeiten bieten könnten. Zudem wird durch die verringerte Fläche weniger zusätzliche Kapazität in die Gesamtanordnung eingeführt. Die Größe der Aussparungen ist dabei so zu wählen, dass die Verschiebungsdichte des elektrischen Feldes auf Höhe der zweiten Ebene dennoch gegen 0 geht. Dazu kann insbesondere vorgesehen sein, dass eine maximale Ausmessung der Aussparung kleiner ist als der kürzeste Abstand zwischen dem Abschirmelement und der Sensoranordnung. Allerdings kann die Größe der wenigstens einen Aussparung auch deutlich kleiner als dieser kürzeste Abstand sein.With particular advantage it can be provided that the shielding element has at least one recess. By such a "partial perforation" of the shielding an effectively smaller thickness is achieved, but in particular occur less eddy currents, which in turn could provide the cause of measurement inaccuracies. In addition, the reduced area introduces less additional capacity into the overall arrangement. The size of the recesses is to be chosen so that the shift density of the electric field at the level of the second level still goes to zero. For this purpose, it can be provided, in particular, that a maximum measurement of the recess is smaller than the shortest distance between the shielding element and the sensor arrangement. However, the size of the at least one recess can also be significantly smaller than this shortest distance.
Alternativ oder zusätzlich zu der wenigsten einen Aussparung im Abschirmelement kann vorgesehen sein, dass mehrere beabstandete, insbesondere streifenförmige Abschirmelemente vorgesehen sind. Dadurch erhöht sich allerdings der zusätzliche Bedarf an niederohmigen Leitungsbahnen zur Anbindung der einzelnen Abschirmelemente an das entsprechende Potential. Wirbelströme werden jedoch weiter reduziert. Analog zum Fall der Aussparungen kann auch in diesem Fall vorgesehen sein, dass ein maximaler Abstand zwischen den Abschirmelementen kleiner ist als der kürzeste Abstand zwischen einem Abschirmelement und der Sensoranordnung.As an alternative or in addition to the at least one cutout in the shielding element, provision can be made for a plurality of spaced-apart, in particular strip-shaped shielding elements to be provided. However, this increases the additional requirement for low-impedance conductor tracks for connecting the individual shielding elements to the corresponding potential. Eddy currents, however, are further reduced. Analogous to the case of the recesses may also be provided in this case that a maximum distance between the shielding elements is smaller than the shortest distance between a shielding element and the sensor array.
Als Isolierwerkstoff kann ein Leiterplattenwerkstoff und/oder eine Keramik gewählt werden. Die Keramik bietet wegen ihrer besseren Temperatureigenschaften und ihrer niedrigen Dielektrizitätskonstante Vorteile.As insulating material, a printed circuit board material and / or a ceramic can be selected. The ceramic offers advantages because of its better temperature properties and its low dielectric constant.
Zur Einbindung des Abschirmelements in die Strommessanordnung kann ferner vorgesehen sein, dass das Abschirmelement in einer Mehrlagenleiterplatte eingebettet ist. Verfahren zur Herstellung von Mehrlagenleiterplatten sind weithin bekannt, so dass auf diese Weise eine günstige Möglichkeit geschaffen wird, die erfindungsgemäße Strommessanordnung herzustellen.In order to integrate the shielding element in the current measuring arrangement, provision may also be made for the shielding element to be embedded in a multilayer printed circuit board. Methods for the production of multilayer printed circuit boards are well known, so that in this way a favorable possibility is created to produce the current measuring arrangement according to the invention.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages and details of the present invention will become apparent from the embodiments described below and with reference to the drawings. Showing:
Die Sensoranordnung
Der genaue Aufbau einer solchen Sensoranordnung, beispielsweise als Wheatstone-Brücke mit Verbindungsleitungen, sowie die GMR-Stapelstrukturen sind im Stand der Technik bekannt und sollen daher hier nicht näher ausgeführt werden. Das der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Konzept lässt sich auf alle magnetfeldbasierten Messungen anwenden, beispielsweise also auch bei AMR-Sensoren.The exact structure of such a sensor arrangement, for example as Wheatstone bridge with connecting lines, as well as the GMR stack structures are known in the art and therefore will not be described here. The concept on which the present invention is based can be applied to all magnetic-field-based measurements, that is to say also to AMR sensors.
Die Sensoranordnung
Um diese kapazitiven Einkopplungen weitgehend zu verhindern, ist erfindungsgemäß in einer dritten, zwischen der ersten und der zweiten Ebene liegenden Ebene, vorliegend also innerhalb des Schaltungsträgers
Wie aus den
Die Dicke des Abschirmelements
In
Alternative Ausgestaltungen für Abschirmelemente
Das in
Selbstverständlich ist es grundsätzlich auch möglich, die Ausgestaltung nach
Claims (13)
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