CN103134967B - 基于高电流范围磁阻的电流传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明是基于高电流范围磁阻的电流传感器。一种系统包括磁阻(MR)桥电路、磁场传感器和可调负载。MR桥电路接收供电电压，并且生成指示磁场的强度/方向的输出电压。MR桥电路包括串联连接在供电节点和接地节点之间的第一和第二MR元件，以及串联连接在供电节点和接地节点之间的第三和第四MR元件。所述输出电压在第一和第二MR元件公共的第一节点以及第三和第四MR元件公共的第二节点之间生成。所述传感器基于磁场的强度/方向生成信号。所述可调负载与MR元件之一并联连接，并且具有基于由传感器生成的信号控制的电阻。

Description

基于高电流范围磁阻的电流传感器
技术领域
本发明涉及电流感应系统，并且更特别地涉及闭环电流感应系统。
背景技术
电气电流感应系统可以通过测量与载流导线相关的磁场来测量通过载流导线的电流(AC或DC)。例如，电流感应系统可以基于与导线相关的磁场的幅度和方向来确定通过该导线的电流的方向和幅度。在一些电流感应系统中，载流导线可以临近铁磁芯放置，该铁磁芯限定了围绕导线生成的磁场进行聚集的间隙区域。磁场在这种间隙区域聚集可以提供这样的位置，在该位置处可以可靠测量由载流导线生成的磁场。
如上所述，多种不同的电流感应系统可以使用限定间隙区域的铁磁芯。使用这种载流导线和铁磁芯布置的电流感应系统可以被描述为开环感应系统或者闭环感应系统。在开环感应系统中，通过载流导线的电流可以通过测量间隙区域中的磁场来确定。在这种开环系统中，磁场传感器位于间隙区域中，并且导线临近所述芯放置，以便通过导线的电流生成聚集在间隙区域中的磁场。开环感应系统的电路可以测量由磁场传感器生成的信号，并且基于由磁场传感器生成的信号来确定载流导线中的电流。
可使用闭环感应系统替代以上描述的开环感应系统。闭环感应系统可以包括如以上相对于开环感应系统描述的导线、芯和芯的间隙区域中的磁场传感器。此外闭环感应系统还可以包括围绕所述芯缠绕的次级线圈。该次级线圈可以接收来自控制电路的电流，并且在间隙区域中生成除了由通过载流导线生成的磁场之外的磁场。闭环系统的控制电路可以接收来自间隙区域中的磁场传感器的信号，并且在次级线圈中生成用于尝试将间隙区域中的磁场清零的电流。将间隙区域中的磁场清零所需要的电流量可以指示间隙区域中的磁场的幅度和方向。通过载流导线的电流的大小和方向可以基于由控制电路生成的该电流来确定，例如基于相对于载流导线的匝数的次级绕组的匝数来确定。
发明内容
闭环电流感应系统可以使用磁阻(MR)桥电路(例如各向异性MR桥电路)来测量铁磁芯的间隙区域中的磁场的强度和方向。MR桥电路可以包括多个MR元件，每个MR元件具有依赖于间隙区域中的磁场的电阻。配置在惠斯通桥配置中的MR桥电路可以输出用于指示MR桥电路所在磁场的强度和方向的电压。
当磁场低于阈值幅度时，例如在一些示例中小于大约25奥斯特(Oe)，MR桥电路可以精确指示磁场的强度和方向。由此，当存在于间隙区域中的磁场小于或者等于阈值幅度时，闭环感应系统中的控制电路可以基于MR桥电路的输出电压精确和可靠地控制传送到次级线圈的电流。
然而，在较大的磁场，例如大于阈值幅度，会在MR桥电路中出现各种情况，降低了在闭环感应系统中使用的MR桥电路的期望。在一个示例中，包括在MR桥电路中的每一个MR元件可能在存在较大磁场时趋向“饱和”至相同的阻值。该饱和效应可能引发惠斯通桥配置中的MR桥电路的输出电压降向零伏，其在间隙区域中的磁场大约在0Oe时可能也是相同的MR桥电路的输出电压。在MR桥电路的输出电压中展现的该模糊性，可能引发闭环感应系统的控制电路不精确地控制通过次级线圈的电流。对通过次级线圈的电流的不精确控制可能引发对间隙区域中的磁场的不精确感应，特别是在间隙区域中的磁场(即载流导线中的电流)经历大和/或快速波动的情形。换言之，对于间隙区域中的磁场的大和/或快速改变，闭环感应系统的控制电路可能不会精确和可靠地控制，并且由此，对通过载流导线的电流的测量可能受制于在这种情形下的误差。
根据本发明的闭环电流感应系统包括修正电路，该修正电路修正MR桥电路的操作，以使得MR桥电路即使在该MR桥电路遭受磁场强度的大和/或快速波动时也能产生可靠和可预测的输出电压。MR桥电路的该可靠和可预测的输出电压当被提供给控制电路时，可以允许控制电路可靠和精确地将间隙区域中的磁场维持在大约零场强，并由此允许通过载流导线的电流的精确测量，即使在载流导线中存在大和/或快速的电流波动的时侯。
本发明的修正电路可以包括与所述MR桥电路一起位于间隙区域中的第二磁场传感器。在一些示例中，第二磁场传感器可以包括霍尔传感器，因为霍尔传感器对于趋向使MR桥电路饱和的磁场，可提供间隙区域中的磁场的更加精确和可靠的读数。此外，修正电路可以包括第一和第二可调负载，每个可调负载连接到MR桥电路。所述第一和第二可调负载具有基于由第二磁场传感器生成的信号所控制的阻值。
本发明的修正电路可以被配置成修正MR桥电路的操作，对于幅度大于阈值幅度的磁场，用来阻止MR桥电路的输出电压朝向零伏转变。例如，修正电路可以使MR桥电路的输出电压维持在等于或者大于在阈值磁场处的输出电压的幅度的电压值。换言之，尽管MR桥电路在较强的磁场处饱和，但修正电路可以修正MR桥电路的操作，以使得MR桥电路的输出电压不对闭环电流感应系统的控制电路呈现出饱和效应。
在根据本发明的一些示例中，一种系统包括MR桥电路、磁场传感器和第一可调负载。MR桥电路被配置成接收供电节点和接地节点之间的供电电压，并且被配置成生成指示磁场的强度和方向的输出电压。MR桥电路包括串联连接在供电节点和接地节点之间的第一和第二MR元件，以及串联连接在供电节点和接地节点之间的第三和第四MR元件。所述输出电压在第一及第二MR元件公共的第一节点和第三及第四MR元件公共的第二节点之间生成。磁场传感器被配置成基于磁场的强度和方向生成信号。第一可调负载与MR元件之一并联连接。第一可调负载具有基于由磁场传感器生成的信号控制的第一电阻。
在根据本发明的其它示例中，一种系统包括MR桥电路、磁场传感器、第一可调负载和第二可调负载。MR桥电路被配置成生成指示磁场的强度和方向的输出电压。磁场传感器被配置成基于磁场的强度和方向生成信号。第一可调负载连接到MR桥电路。第一可调负载具有基于由磁场传感器生成的信号控制的第一电阻。第二可调负载连接到MR桥电路。第二可调负载具有基于由磁场传感器生成的信号控制的第二电阻。由MR桥电路生成的输出电压依赖于第一和第二电阻的值。
在根据本发明的其它示例中，一种方法包括使用MR桥电路生成指示磁场的强度和方向的输出电压。所述方法还包括使用磁场传感器基于磁场的强度和方向来生成信号。所述方法还包括基于由磁场传感器生成的信号来控制包括在第一可调负载中的第一电阻。第一可调负载连接到MR桥电路。此外，所述方法包括基于由磁场传感器生成的信号来控制包括在第二可调负载中的第二电阻。第二可调负载连接到MR桥电路。输出电压基于第一和第二电阻的值来生成。
在所附的附图和下面的描述中阐述了一个或多个示例的细节。其它特征、目的和益处将从该描述和附图以及从权利要求中可见。
附图说明
图1是示出可以用于测量通过导体的电流量的闭环电流感应系统的框图。
图2示出连接到控制电路的各向异性磁阻(AMR)桥传感器的示意图。
图3A-3B是描述包括在图2的AMR桥传感器中的AMR元件的电阻如何响应磁场变化的示意图。
图4A-4B是描述图2的AMR桥传感器的示例输出电压波形的曲线图。
图5示出本发明的用于修正图2的AMR桥传感器的操作的示例修正电路。
图6是描述由修正电路修正的图5的AMR桥传感器的示例输出电压波形的曲线图。
图7示出包括本发明的示例修正电路的示例闭环电流感应系统。
图8A-8B是描述在间隙区域中的磁场偏离零奥斯特的值时示例修正电路的第一和第二可调负载的操作的示意图。
图9A-9B是描述图8A-8B的第一和第二可调负载分别作为电阻器的操作的示意图。
图10是描述根据本发明的另一示例修正电路的示意图。
图11是描述本发明的另一示例修正电路的示意图。
图12是描述用于修正图2的AMR桥电路操作的示例方法的流程图。
具体实施方式
图1是显示用于测量通过导体102的电流量的闭环电流感应系统100(此后称为“感应系统100”)的框图。导体102可以代表任何导体，诸如金属线或者电缆。例如，导体102可以代表在各种不同应用中的任一应用中承载电流的任何导线(或者电缆)。一些应用可以包括功率监控应用。例如，导体102可以代表承载由太阳能板、风力涡轮机或者混合电动车中的电力系统生成的电流的导体。在这些示例中，感应系统100可以在电流在不同状态间切换时监控通过导体102的电流。在太阳能板或者风力涡轮机的情况下，感应系统100可以在例如从给建筑物供电到给电网供电切换电负载时监控电流，所述切换趋向于引起经由导体102传送的电流量的突然变化。
图1示出了导体102的横截面。导体102的横截面意在说明导体102可向页面内和页面外延伸。通过导体102的电流可以根据右手规则产生磁场。根据图1的示例，以向页面外延伸的方向通过导体102的电流生成逆时针方向的磁场。替换地，以向页面内延伸的方向通过导体102的电流生成顺时针方向的磁场。电流通过导体102生成的磁场的幅度和方向可以指示通过导体102的电流量和电流方向。感应系统100可以用于根据所生成的磁场来测量通过导体102的电流量和电流方向。
感应系统100包括芯(core)104、线圈106、磁场传感器108、控制电路110和感测电阻器112。芯104例如可以包括铁磁材料，诸如铁、钴或镍。例如，芯104可以是实心芯或者可以是层压堆叠(lamination stack)。芯104可以限定其中可放置一个或多个磁场传感器的间隙区域114。例如，间隙区域114可以包括图1和图7中的磁场传感器108以及图5中的霍尔传感器136。芯104可以在间隙区域114中聚集由导体102生成的磁通量。尽管在图1中芯104示出为限定间隙区域114的矩形环状芯，但可以预期的是感应系统100可以包括具有其它几何形状的芯。
导体102生成的磁场可以在芯104中感应出跨过间隙区域114的磁场。通常，磁场沿此处称作正向和负向的两个方向之一跨过间隙区域114，负向与正向方向相反。
磁场传感器108生成指示间隙区域114中的磁场的强度和方向的信号。磁场传感器108生成的信号图1中示出为输出电压“VOUT”。VOUT的极性可以指示间隙区域108中的磁场的方向。例如，正值的VOUT指示间隙区域114中的磁场是正向，而负值的VOUT指示间隙区域114中的磁场是负向。尽管指示间隙区域114中的磁场的强度和方向的信号在此处图示和描述为电压信号，可以预期的是根据本发明的感应系统可以基于电流测量结果来确定间隙区域中的磁场的强度和方向。
磁场传感器108可以包括设置成桥配置，例如惠斯通桥配置，的多个磁阻(MR)元件。如此后所描述的，磁场传感器108被描述为包括惠斯通桥配置中的各向异性MR(AMR)元件的惠斯通桥电路。由此，磁场传感器108此处可以称作“AMR桥传感器108”或者“AMR桥电路108”。AMR桥传感器108的配置和AMR桥传感器108的操作此后将参考图2、图3A-3B和4A-4B进行描述。
控制电路110接收由AMR桥传感器108生成的信号(例如VOUT)。如上所述，VOUT的幅度和极性可以指示间隙区域114中的磁场的幅度和极性。控制电路110被配置成基于由AMR桥传感器108生成的电压VOUT来生成输出电流“IOUT”。控制电路110驱动电流IOUT通过感测电阻器112和线圈106。通过线圈106的电流IOUT可以生成磁场。芯104在间隙区域114中聚集由线圈106生成的磁通量。以这种方式，由线圈106在间隙区域114中生成的磁场的幅度和方向由控制电路110控制。在一些示例中，控制电路110以在间隙区域114中生成正向磁场的方向生成IOUT。在其它示例中，控制电路110以在间隙区域114中生成负向磁场的方向生成IOUT。
在一些示例中，控制电路110可以在检测VOUT的节点处包括高阻抗输入，由此控制电路110不加载AMR桥传感器108。换言之，进入控制电路110的输入阻抗可足够大，以使得可以忽略在施加VOUT到控制电路110时流到控制电路110中的电流量(即接近零)。在一些示例中，控制电路110的输入级可以包括高输入阻抗设备，诸如运算放大器。
控制电路110被配置成从AMR桥传感器108接收指示间隙区域114中的磁场的幅度和极性的VOUT。通常，控制电路110可以生成IOUT，以便驱动间隙区域114中的磁场的幅度变向零。换言之，控制电路110可以被配置成在间隙区域114中生成与由通过导体102的电流在间隙区域114中生成的磁场在幅度上相等且在方向上相反的磁场。在间隙区域114中由导体106生成的磁场为正向的示例中，控制电路110可以基于VOUT的幅度和极性生成电流IOUT，用以在间隙区域114中生成负向的磁场，从而驱动间隙区域114中的磁场变向零。类似地，在间隙区域114中由导体102生成的磁场为负向的示例中，控制电路110可以基于VOUT的幅度和极性生成电流IOUT，以在间隙区域114中生成正向的磁场，从而驱动间隙区域114中的磁场变向零。
此处假设在VOUT等于0V时，间隙区域114中的磁场强度为0Oe。此外，可以假设从0Oe偏离到更大正磁场强度的磁场将引发VOUT从0V偏离到更大正电压。类似地，可以假设从0Oe偏离到更低负磁场强度的磁场将引发VOUT从0V偏离到更低负电压。
控制电路110被配置成基于VOUT的幅度和极性生成通过线圈106的电流IOUT。通常，控制电路110被配置成生成电流IOUT以驱动VOUT到0伏的值，即指示间隙区域114中的0Oe的VOUT的值。在VOUT指示间隙区域114中的磁场为正向的示例中，控制电路110生成的通过线圈106的IOUT，在间隙区域114中生成具有负向分量的磁场。在VOUT指示间隙区域114中的磁场为负向的示例中，控制电路110生成的通过线圈106的IOUT，在间隙区域114中生成具有正向分量的磁场。换言之，控制电路110可以被配置成生成通过线圈106的IOUT，从而使得由线圈106生成的磁场可引起间隙区域114中的磁场被驱向零。
由控制电路112生成的IOUT的幅度和方向可以指示通过导体102的电流的幅度和方向。例如IOUT的幅度和方向可以指示当间隙区域114中的磁场接近等于0Oe时通过导体102的电流的幅度和方向。在这一示例中，当控制电路110已经生成IOUT从而使得VOUT被驱向零时，IOUT的幅度与通过导体102的电流的幅度成比例，并且IOUT的方向指示通过导体102的电流的方向。IOUT与通过导体102的电流幅度之间的比例关系由线圈106的匝数与导体102的匝数之比限定。
IOUT的幅度和方向可以通过电压测量电路(未示出)测量。电压测量电路可以基于测得的感测电阻器112上的电压降“VSENSE”的幅度和极性来确定通过导体102的电流的幅度和方向。电压测量电路例如可以包括信号调节电路(例如滤波和放大电路)以及模数转换器(ADC)电路。滤波和放大电路可以调节电压信号VSENSE以用于由ADC电路转换到数字值，该数字值代表通过导体102的电流的幅度和方向。该数字值可以例如基于线圈106的匝数与导体102的匝数之比由数字计算设备(未示出)处理以确定通过导体102的电流的幅度和方向。
图2显示了连接到控制电路110的AMR桥传感器108的示意图。AMR桥传感器108用于测量间隙区域114中的磁场的强度和方向。AMR桥传感器108包括四个AMR元件116-1，116-2，116-3，116-4(统称为“AMR元件116”)，每个均表示为电阻器。每个AMR元件116可以响应于磁场改变电阻。在一些示例中，AMR元件116可由薄(10-1000A)坡莫合金(permalloy)膜制成，坡莫合金为大约80％Ni/20％Fe合金。在一些示例中，每个AMR元件116可以代表单个AMR器件。在其他示例中，AMR元件116每个可以包括连接到一起的多个AMR器件。由此，在本发明中，每个AMR元件116可以包括一个或多个AMR器件，并且一个或多个AMR器件可以表示为单个电阻器。
AMR桥传感器108包括两个支路，两个支路中的每一个均包括两个AMR元件。AMR桥传感器108的第一支路包括串联连接在AMR桥传感器108的供电节点118和AMR桥传感器108的接地节点120之间的AMR元件116-1，116-2。AMR桥传感器108的第二支路包括串联连接在供电节点118和接地节点120之间的AMR元件116-3，116-4。每个AMR元件116位于间隙区域114中，每个AMR元件116可以暴露于间隙区域114中的磁场。
供电电压Vcc(例如DC电压)可以在供电节点118和接地节点120之间施加在AMR桥传感器108上。供电电压Vcc可以施加在AMR桥传感器108的第一支路的AMR元件116-1，116-2的串联组合上。供电电压Vcc在AMR元件116-1，116-2上被分压以在AMR元件116-1，116-2公共的节点122处产生电压VOUT1。供电电压Vcc还可以施加在AMR桥传感器108的第二支路的AMR元件116-3，116-4的串联组合上。供电电压Vcc在AMR元件116-3，116-4上被分压以在AMR元件116-3，1164公共的节点124处产生电压VOUT2。
节点122，124连接到控制电路110。AMR桥传感器108在节点122和124之间提供输出电压VOUT到控制电路110。如此处所阐述和描述的，输出电压VOUT是节点122和124处的电压之差，即电压VOUT1减去电压VOUT2。输出电压VOUT在幅度和极性上依赖于AMR元件116的电阻而变化。如上文所描述的，AMR元件116的电阻可以基于间隙区域114中的磁场的幅度和方向而变化。由此，VOUT可以在幅度和极性上依赖于间隙区域114中的磁场的幅度和方向而变化。由于间隙区域114中磁场变化导致的AMR元件116的电阻的变化以及输出电压VOUT的相应变化将参考图3A-3B和图4A-4B更加详细地描述。
图3A-3B是描述AMR元件116的电阻响应于间隙区域114中的磁场如何变化的示意图。图3A描述了在间隙区域114中施加正向磁场期间AMR元件116的电阻改变。图3B描述了在间隙区域114中施加负向磁场期间AMR元件116的电阻改变。图4A-4B是描述关于间隙区域114中的磁场强度和方向的示例输出电压波形的曲线图。
AMR元件116可以被配置成当间隙区域114中的磁场的幅度接近0Oe时具有大致相等的电阻。如图3A-3B所说明的，AMR元件116的电阻在间隙区域114中的磁场接近0Oe时具有电阻值“R”欧姆(Ω)。在一些实现中，值R的范围可以为从大约100Ω直到1MΩ。例如，值R在AMR元件116为坡莫合金器件的示例中可以约为1kΩ。值ΔR的范围在一些示例中可以为大约2-3％。由于每个AMR元件116在0Oe处具有近似相同的电阻，在间隙区域114中的磁场近似等于0Oe时输出电压VOUT近似等于0V。在图4A-4B中说明了在0Oe磁场强度处的0V输出电压VOUT。
图3A示出了响应于间隙区域114中的磁场从0Oe升至更大正磁场值(例如大约25Oe)，AMR元件116的电阻的改变。图3A示出了响应于间隙区域114中的正磁场，AMR元件116-2的电阻增加了值ΔR，而同时响应于间隙区域114中的正磁场AMR元件116-1的电阻降低了值ΔR。响应于在磁场强度从0Oe增加到较大正值时AMR元件116-1，116-2的电阻改变，电压VOUT1在幅度上朝向例如供电电压Vcc增加。图3A还示出了响应于间隙区域114中的正磁场，AMR元件116-4的电阻降低了值ΔR，而同时响应于间隙区域114中的正磁场AMR元件116-3的电阻增加了值ΔR。响应于在磁场强度从0Oe增加到较大正值时AMR元件116-3，116-4的电阻改变，电压VOUT2在幅度上朝向例如地降低。由此，响应于间隙区域114中的磁场强度从0Oe增加到更大正值，输出电压VOUT趋向从0V增加到更大正值。
现在参考图4A-4B，在间隙区域114中的磁场从0Oe增加到更大正值时，输出电压VOUT最初增加到更大正值。然而，在126处指示的正阈值场(例如大约25Oe)处，输出电压VOUT平稳并且随着间隙区域114中的磁场继续在幅度上增加到大于25Oe的值时开始在幅度上降低。
在磁场的强度增加到超过正阈值场时输出电压VOUT可以继续降低。例如，在磁场增加到超过正阈值场时，输出电压VOUT朝向0V值降低。在一些示例中，输出电压VOUT甚至可降低到低于0V的值，如图4B在128处所示。
对于大于正阈值场的磁场，输出电压VOUT的降低可以由AMR元件116的“饱和”引起。AMR元件116的饱和指的是AMR元件116的电阻趋向当暴露于具有大于正阈值场的强度的磁场时的类似阻值的情况。在AMR元件116饱和期间，AMR元件116之间的电阻关系不会表现为图3A中所示的那样。例如，对于大于正阈值场的磁场，AMR元件116-2，116-3电阻不会继续增加，对于大于正阈值场的磁场，AMR元件116-1，116-4电阻不会继续降低。而是，在间隙区域114中的磁场增加到大于正阈值场的值时，AMR元件116的电阻每个均朝向类似的值饱和，如图8A-8B和图9A-9B中的RSAT所示。存在强磁场(例如大于正阈值场)时AMR元件116朝向类似电阻值饱和，可能引起输出电压VOUT朝向0V转变。在一些示例中，如上文所描述的，AMR元件116的饱和甚至具有引起输出电压VOUT跨过0V并且在极性上反转的效应。
本发明的修正电路可以修正AMR桥传感器108的操作，以阻止对于大于正阈值场的磁场输出电压VOUT朝向0V转变。例如，对于大于正阈值场的磁场，修正电路可以使VOUT维持在大于或者等于在正阈值场处的输出电压VOUT的电压。换言之，尽管AMR元件116会在较强磁场处饱和，但是修正电路可以修正AMR桥传感器108的操作，以使得输出电压VOUT不对控制电路110呈现饱和效应。此后将参考图5-11描述示例修正电路。图6描述了在修正电路连接到AMR桥传感器108时，AMR桥传感器108呈现的示例输出电压波形。
如以上相对正磁场描述的，在AMR桥传感器108经受负向磁场时也可以观察到类似的饱和效应。现在参考图3B和图4A-4B描述在存在负向磁场时AMR桥传感器108的操作和AMR桥传感器108的饱和。
图3B示出了响应于间隙区域114中的磁场从0Oe值转变到负磁场值(例如大约-25Oe)，AMR元件116的电阻改变。响应于间隙区域114中的负磁场，AMR元件116-1的电阻增加了值ΔR，而同时响应于间隙区域114中的负磁场AMR元件116-2的电阻降低了值ΔR。响应于在磁场从0Oe转变到更低负值时AMR元件116-1，116-2的电阻改变，电压VOUT1降低，例如朝向地降低。图3B还示出了响应于间隙区域114中的负磁场，AMR元件116-3的电阻降低了值ΔR，而同时响应于间隙区域114中的负磁场AMR元件116-4的电阻增加了值ΔR。响应于在磁场从0Oe转变到更低负值时AMR元件116-3，116-4的电阻改变，电压VOUT2在幅度上增加，例如朝向供电电压Vcc增加。基于以上对电压VOUT1和VOUT2的描述，响应于磁场从0Oe朝向更低负值的转变，输出电压VOUT从0V转变到更低负值。
现在参考图4A-4B，在间隙区域114中的磁场从0Oe转变到更低负值时，输出电压VOUT最初从0V转变到更低负电压。然而，在130处指示的负阈值场(例如大约-25Oe)处，输出电压VOUT在间隙区域114中的磁场朝向较大负值(例如朝向-200Oe)转变到时开始在幅度上降低。例如在磁场从负阈值场转变到更低负值时输出电压朝向VOUT0V转变。在一些示例中，输出电压VOUT甚至可以转换极性，即从负电压转变到正电压，如图4B中132处所示。
本发明的修正电路可以修正AMR桥传感器108的操作以阻止在磁场从负阈值场朝向更低负值转变时输出电压VOUT朝向0V转变。例如，对于比负阈值场低得多的磁场，修正电路可以使VOUT维持在幅度等于或者大于负阈值场处的输出电压VOUT的负电压。换言之，尽管AMR元件116可能在强负磁场处饱和，但是修正电路可以修正AMR桥传感器108的操作，以使得输出电压VOUT不对控制电路110呈现饱和效应。
返回参考图2，控制电路110生成通过线圈106的电流IOUT以便驱动间隙区域114中的磁场变向0Oe，其中电压测量电路可以确定通过导体102的电流量并且其中AMR桥传感器108可以提供磁场的高度精确的测量结果。例如，如果控制电路110检测到正值的VOUT，控制电路110可以生成值为IOUT的电流，该电流产生负向磁场以将间隙区域114中的磁场值清零。可替换地，如果控制电路110检测到负值的VOUT，控制电路110可以生成值为IOUT的电流，该电流产生正向磁场以将间隙区域114中的磁场值清零。控制电路110可以按以上描述持续进行操作以将输出电压VOUT维持在大约0V，从而电压测量电路可以测量VSENSE并确定通过导体102的电流量。
为使感应系统100对通过导体102的电流提供可靠和精确的测量结果，控制电路110应当将间隙区域114中的磁场可靠维持在大约0Oe。换言之，控制电路110应当可靠地控制电流IOUT的幅度和极性，以便将间隙区域114中的磁场维持在大约0Oe。在通过导体102的电流包括仅相对低频成分(例如DC或者近DC)的示例中，控制电路110可以生成电流IOUT以使得生成的电流IOUT将间隙区域114中的磁场可靠维持在0Oe。然而，在一些示例中，如果通过导体102的电流包括较高频率信号成分，控制电路110很难生成合适的IOUT值，以便维持间隙区域114中的磁场。换言之，当通过导体102的电流快速改变时，控制电路110不能可靠地生成合适的IOUT值以将间隙区域114中的磁场维持在0Oe。
控制电路110的控制问题(例如在导体电流中存在快速波动)可能由于AMR桥传感器108的饱和效应的存在而引发。该控制问题可能由于控制电路110不能基于输出电压VOUT的幅度可靠地确定间隙区域114中的磁场强度而引起。例如，参考图4A-4B，在一些示例中，输出电压VOUT在磁场低于正阈值场时与在磁场高于正阈值场时具有相同值。类似地，对于负磁场，输出电压VOUT在磁场比负阈值场更低时与磁场具有0Oe和负阈值场之间的值时具有相同值。
驱动间隙区域114中的磁场到0Oe所需要的IOUT的改变幅度和速率依赖于间隙区域114中的电流磁场。例如，驱动较大磁场到0Oe可能需要较大的电流IOUT，而驱动较小磁场到0Oe可能需要较小的电流IOUT。因为电压VOUT由于饱和效应不能清晰指示间隙区域114中的磁场强度，在通过导体102的电流中存在快速和/或大的波动时，控制电路110不能可靠地确定为了驱动间隙区域114中的磁场到0Oe而要生成的电流量。换言之，对于VOUT和磁场强度存在的模糊性，当通过导体102的电流快速波动时在感应系统100中将引发问题。例如控制电路110可能不会基于当前电压VOUT可靠确定待生成的电流IOUT精确的量。在一些示例中，例如当控制电路110将电压VOUT解释为指示低于正阈值场的磁场，但是实际磁场却大于正阈值场时，控制电路110生成的电流IOUT太小而不能将磁场清零。在其他示例中，例如当控制电路110将电压VOUT解释为指示大于正阈值场的磁场，但是实际磁场低于正阈值场时，控制电路110生成的电流太大，其驱动磁场过了0Oe并处于负向。此外，在一些示例中，如果控制电路110感测到例如由于快速波动导致的错误方向的磁场，则可以以实际驱动间隙区域114中的磁场远离0Oe的方式来生成电流IOUT。
本发明的修正电路可以修正AMR桥传感器108的操作，以消除在AMR桥传感器108的输出处观察到的饱和效应。例如，本发明的修正电路可以修正AMR桥传感器108的输出电压，以使得AMR桥传感器108的输出电压在经历强度大于正/负阈值场的磁场时不饱和。修正电路可以修正AMR桥传感器108的操作，以使得AMR桥传感器108输出响应于正磁场的增加的强度而单调增加的正电压。此外，修正电路可以修正AMR桥传感器108的操作，以使得AMR桥传感器108输出响应于负磁场增加的强度而单调增加的负电压。
图5示出了用于修正AMR桥传感器108的操作以产生输出电压V’OUT的示例性修正电路134。此后，电压V’OUT用于代表由修正电路(例如图5的修正电路134)修正的AMR桥传感器108的输出电压。响应于间隙区域114中的磁场强度的增加输出电压V’OUT幅度单调增加，与之对照，输出电压VOUT在磁场幅度从低于正/负阈值场的值转变到大于正/负阈值场的值时下降。图6中描述了电压V’OUT的示例。图7中描述了包括修正电路134的示例性闭环电流感应系统150。
如图6所示，V’OUT可以是随着间隙区域114中的磁场强度从0Oe值增加到200Oe值而单调增加的正电压。作为另一示例，V’OUT可以是随着磁场强度从0Oe增加到-200Oe而在幅度上单调增加的负电压。V’OUT曲线由修正电路134修正的部分在135-1，135-2处使用粗线指示。尽管V’OUT曲线由修正电路134修正的部分显示为包括小的正斜率，但可以预期的是所述部分可以包括不同的斜率值。例如，在一些示例中所述部分可以具有零斜率。在其他示例中，所述部分可以具有较大的斜率值。尽管V’OUT由修正电路134修正的部分描述为线性的，但是在一些示例中所述部分可以包括曲线部分。由此，基于V’OUT由根据本发明修正电路所修正的部分可以呈现各种不同的斜率和形状，其可能取决于修正电路和该修正电路附连到的AMR桥传感器的操作特性。
现在参考图5，修正电路134包括霍尔传感器136、信号调节电路138、第一可调负载140-1和第二可调负载140-2。霍尔传感器136位于间隙区域114中以使得霍尔传感器136测量间隙区域114中的磁场(如图7所示)。例如，霍尔传感器136可以位于AMR桥传感器108的旁边以使得霍尔传感器136和AMR桥传感器108两者均以近似相同的位置测量磁场。霍尔传感器136可以生成指示间隙区域114中的磁场的强度和方向的信号(例如电压)。霍尔传感器136可以包括霍尔元件(例如硅板)，以及用于生成通过霍尔元件的偏置电流的偏置电路。在存在磁场时可以在霍尔元件上生成电压，所述电压指示间隙区域114中的磁场的强度和方向。
尽管本发明的示例修正电路包括连接到AMR桥传感器108的两个可调负载，但在一些示例中仅连接单个可调负载至AMR桥传感器108。尽管霍尔传感器被用作修正电路134中的磁场传感器，但是在其他示例中霍尔传感器可以被巨MR(GMR)传感器、隧道MR(TMR)传感器或者AMR传感器其中之一替代。
信号调节电路138接收由霍尔传感器136生成的信号(例如电压信号)。信号调节电路138可以对从霍尔传感器136接收的信号执行信号调节操作。例如，信号调节电路138可以对从霍尔传感器136接收的信号放大和/或滤波。信号调节电路138可以包括用于执行放大和滤波操作的放大和/或滤波电路。信号调节电路138可被配置成对从霍尔传感器136接收的信号进行放大和滤波以便提供信号(例如电压信号)给第一和第二可调负载140-1，140-2，从而使得第一和第二可调负载140-1，140-2修正AMR桥传感器108的操作。此后将描述第一和第二可调负载140-1，140-2修正AMR桥传感器108的操作的方式。尽管修正电路134被描述为包括信号调节电路138，但是在一些示例中，修正电路134可以不包括信号调节电路138，并且霍尔传感器136的输出电压直接连接到第一和第二可调负载140-1，140-2。
尽管此处信号调节电路138描述为包括放大和滤波组件，但是信号调节电路138通常可以表示用于实现能够产生此处赋予信号调节电路138的功能的模拟和/或数字电路的任何分离和/或集成电子电路组件。例如信号调节电路138可以包括模拟电路，例如放大电路、滤波电路和/或其他信号调节电路。信号调节电路138也可以包括数字电路，例如组合或者时序逻辑电路、存储设备等。此外，此处赋予信号调节电路138的功能可以被实现为一个或多个处理器、微控制器、硬件、固件、软件或者其任何组合。
第一可调负载140-1与AMR元件116-1并联连接。第二可调负载140-2与AMR元件116-2并联连接。如此处描述，在两个电路元件的端子共享相同节点时，两个电路元件可以被称为“并联连接”。由此，第一可调负载140-1与AMR元件116-1共享相同的节点，并且第二可调负载140-2与AMR元件116-2共享相同的节点。第一和第二可调负载140-1，140-2每个代表一个或多个电路组件(例如电阻器、晶体管等)。例如，参考图11，第一可调负载140-1包括连接到AMR元件116-1的电阻器。作为另一示例，参考图10，第一可调负载140-1包括晶体管和电阻器。
在操作期间的任何点，第一和第二可调负载140-1，140-2表现为电阻性负载，每个负载的阻值取决于在操作期间的该点从信号调节电路138接收的信号。在修正电路134不包括信号调节电路138的示例中，第一和第二可调负载140-1，140-2的电阻可以由霍尔传感器136生成的信号控制。换言之，第一和第二可调负载140-1，140-2作为受从信号调节电路138(或者在一些示例中霍尔传感器136)接收的信号控制的可变电阻。如此处描述，第一可调负载140-1的电阻指的是第一可调负载140-1的阻值(例如以欧姆为单位)，该阻值在第一可调负载140-1的端子之间测量。类似地，第二可调负载140-2的电阻指的是第二可调负载140-2的阻值(例如以欧姆为单位)，该阻值在第二可调负载140-2的端子之间测量。图9A-9B示出了第一和第二可调负载140-1，140-2如何作为开路或者电阻性负载建模的示例。在图9A-9B的示例中，第一和第二可调负载140-1，140-2作为开路或者作为电阻器R1，R2建模。
第一可调负载140-1的电阻可以呈现各种阻值。例如，在一些示例中第一可调负载140-1可以作为开路，由此第一可调负载140-1与AMR元件116-1的并联组合等于或者近似等于AMR元件116-1的电阻。在其他示例中，第一可调负载140-1可以呈现使得第一可调负载140-1与AMR元件116-1的并联组合小于AMR元件116-1的电阻的阻值。图9B描述了第一可调负载140-1作为开路的示例。图9A描述了第一可调负载140-1作为与AMR元件116-1并联的电阻R1的示例。
第二可调负载140-2的电阻可以呈现各种阻值。例如，在一些示例中第二可调负载140-2可以作为开路，由此第二可调负载140-2与AMR元件116-2的并联组合等于或者近似等于AMR元件116-2的电阻。在其他示例中，第二可调负载140-2可以呈现使得第二可调负载140-2与AMR元件116-2的并联组合小于AMR元件116-2的电阻的阻值。图9A描述了第二可调负载140-2作为开路的示例。图9B描述了第二可调负载140-2作为与AMR元件116-2并联的电阻R2的示例。
修正电路134的组件可以被配置以使得第一和第二可调负载140-1，140-2提供引起AMR桥传感器108生成如图6所示的输出电压V’OUT的阻值。在间隙区域114中的磁场大约0Oe时，第一和第二可调负载140-1，140-2可以被配置成提供相对较高的阻值(例如接近等于开路)，由此第一和第二可调负载140-1，140-2不影响AMR桥传感器108的操作。换言之，第一和第二可调负载140-1，140-2可以被配置成在大约0Oe处使得第一和第二可调负载140-1，140-2对AMR桥传感器108的输出电压V’OUT有较小甚至没有影响。例如当间隙区域114中的磁场大约0Oe时，第一和第二可调负载140-1，140-2的阻值分别相对AMR元件116-1，116-2的阻值较大，由此第一可调负载140-1与AMR元件116-1的并联组合大约等于R，并且由此第二可调负载140-2和AMR元件116-1的并联组合大约等于R。由此，在大约0Oe处，在140-1||116-1和140-2||116-2的串联组合上的供电电压的电压分配大约等于当第一和第二可调负载140-1，140-2不连接到AMR桥传感器108时AMR元件116-1和AMR元件116-2上的供电电压Vcc的电压分配。
图7示出了包括修正电路134的示例闭环电流感应系统150。如参考图5所描述的，修正电路134包括霍尔传感器136。霍尔传感器136可以位于间隙区域114中邻近AMR桥传感器108，由此霍尔传感器136和AMR桥传感器108在近似相同位置测量间隙区域114中的磁场。尽管修正电路134被描述为位于间隙区域114中，可以预期的是在一些示例中，在间隙区域114中仅包括修正电路134的霍尔传感器136，而修正电路134的其他组件包括在间隙区域114之外。例如信号调节电路138以及第一和第二可调负载140-1，140-2可以位于间隙区域之外，而霍尔传感器136位于间隙区域114中。
图8A-8B描述了在间隙区域114中的磁场偏离大约0Oe时第一和第二可调负载140-1，140-2的操作。图8A示出了在间隙区域114中的磁场为正向时第一和第二可调负载140-1，140-2的操作。图8B示出了在间隙区域114中的磁场为负向时第一和第二可调负载140-1，140-2的操作。
图8A和9A描述了由与AMR元件116-1并联的第一可调负载140-1提供的电阻如何将VOUT1拉向供电电压Vcc。如图8A所示，AMR桥传感器108包括具有指示间隙区域114中的磁场大于正阈值场的饱和阻值RSAT的AMR元件116。图9A示出了类似情况，其中AMR元件116具有指示间隙区域114中的磁场大于正阈值场的饱和阻值RSAT。
图8B和9B描述了由与AMR元件116-2并联的第二可调负载140-2提供的电阻如何将VOUT2拉向地。如图8B所示，AMR桥传感器108包括具有指示间隙区域114中的磁场的值比负阈值场更低的饱和阻值RSAT的AMR元件116。图9B显示了类似情况，其中AMR元件116具有指示间隙区域114中的磁场的值比负阈值场更低的饱和阻值RSAT。
参考图8A，在间隙区域114中的磁场为正向时，第一可调负载140-1可以修正AMR桥传感器108的输出电压，而在间隙区域114中的磁场为正向时，第二可调负载140-2可以作为开路。尽管第一可调负载140-1通常可以针对间隙区域114中的任何正磁场修正AMR桥传感器108的输出电压，但此后可以假设第一可调负载140-1被配置成针对大约等于或者大于正阈值场的正磁场修正AMR桥传感器108的输出电压。例如，第一可调负载140-1可以具有相对高的阻值，其在间隙区域中的磁场在0Oe直到大约正阈值场之间时不修正AMR桥传感器108的操作。然而，一旦磁场达到大约等于正阈值场的值，第一可调负载140-1可以被配置成呈现与AMR元件116-1并联的电阻，如图9A中的电阻R1所描述。由位于与AMR元件116-1并联的第一可调负载140-1提供的该阻值可以趋向将电压VOUT1拉向供电电压Vcc。
在一些示例中，第一可调负载140-1可以被配置成提供随着间隙区域114中的磁场强度的增加而降低的阻值。以这种方式，在间隙区域114中的磁场强度增加时，与AMR元件116-1并联的第一可调负载140-1将VOUT1拉到接近供电电压。为增加磁场而将VOUT1拉到接近供电电压Vcc可以引起输出电压V’OUT单调增加，而同时磁场从低于正阈值场的磁场强度转变到大于正阈值场的磁场强度。
参考图8B，在间隙区域114中的磁场为负向时，第二可调负载140-2可以修正AMR桥传感器108的输出电压，而在间隙区域114中的磁场为负向时，第一可调负载140-1可以作为开路。尽管第二可调负载140-2通常可以针对间隙区域114中的任何负磁场修正AMR桥传感器108的输出电压，但此后可以假设第二可调负载140-2被配置成针对幅度大约等于或者大于负阈值场的负磁场修正AMR桥传感器108的输出电压。例如，第二可调负载140-2可以具有相对高的阻值，其在间隙区域中的磁场在0Oe直到大约负阈值场之间时不修正AMR桥传感器108的操作。然而，一旦磁场达到大约等于负阈值场的值，第二可调负载140-2可以被配置成呈现与AMR元件116-2并联的电阻，如图9B中的电阻R2所描述。由位于与AMR元件116-2并联的第二可调负载140-2提供的该阻值可以趋向将电压VOUT2拉向地。
在一些示例中，第二可调负载140-2可以被配置成提供随着磁场强度从负阈值场转变到更低负值而降低的阻值。以这种方式，在间隙区域114中的磁场转变到更低负值时，与AMR元件116-2并联的第二可调负载140-2将VOUT2拉到接近接地。随着磁场转变到更低负值而将VOUT2拉到接近接地可以引起输出电压V’OUT单调地转变到更低的负值，而同时磁场从大约负阈值场处的磁场强度转变向更低负值。
图10是描述根据本发明的示例修正电路142的示意图。第一可调负载140-1包括电阻器RX144和晶体管MX146。电阻器RX144一端耦合到供电节点118，另一端耦合到晶体管MX146的源极。晶体管MX146的漏极耦合到节点122，该节点连接到第二可调负载140-2(图10中晶体管MY148的漏极)。尽管此处描述的第一和第二可调负载140-1，140-2包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，但其他类型的晶体管可以替代第一和第二可调负载140-1，140-2中的MOSFET晶体管。
第二可调负载140-2包括电阻器RY150和晶体管MY148。电阻器RY150一端连接到接地节点120，另一端耦合到晶体管MY148的源极。晶体管MY148的漏极连接到节点122，该节点连接到第一可调负载140-1(图10中晶体管MX146的漏极)。
信号调节电路138生成用于控制晶体管MX146和MY148的状态的信号(例如电压控制信号VCONTROL)。换言之，信号调节电路138控制晶体管MX146和MY148的沟道电阻。在节点152处生成的控制信号VCONTROL连接到晶体管MX146和MY148两者的栅极，由此单个控制信号VCONTROL控制晶体管MX146和MY148两者的状态。尽管此处说明和描述了第一和第二可调负载140-1，140-2接收相同的信号，但是在其他示例中，信号调节电路138可以提供不同的信号给第一和第二可调负载140-1，140-2中的每一个。
在一些示例中，信号调节电路138可以生成使晶体管MX146处于“截止”状态的控制信号，即作为开路。类似地，信号调节电路138可以生成使晶体管MY148处于“截止”状态的控制信号。当信号调节电路138生成使晶体管MX146或MY148工作在截止状态的控制信号时，第一和第二可调负载140-1，140-2分别可以作为开路。
信号调节电路138可以生成用于导通晶体管MX146或MY148的控制信号，以便分别将第一或第二可调负载140-1，140-2作为可变电阻性负载操作。对于晶体管MY148，信号调节电路138可以施加大于晶体管MY148的阈值电压的电压VCONTROL，以便导通晶体管MY148并且使得晶体管MY148和电阻器RY150的组合被置于与AMR元件116-2并联。此外，信号调节电路138可以施加较大的VCONTROL值，以便进一步降低晶体管MY148的沟道电阻，并由此进一步降低被置于与AMR元件116-2并联的晶体管MY148和电阻器RY150的组合的电阻。以这种方式，信号调节电路138可以被配置成控制被置于与AMR元件116-2并联的电阻量，并由此如上所述控制AMR桥传感器108的输出电压V’OUT。注意到足够导通晶体管MY148并使得晶体管MY148操作在线性或者饱和状态的控制电压VCONTROL可以是使晶体管MX146操作在截止状态的控制电压。由此，当信号调节电路138施加足够导通晶体管MY148并使第二可调负载140-2作为与AMR元件116-2并联的电阻的控制电压时，该相同的控制电压可以使晶体管MX146操作在截止状态，这使第一可调负载140-1操作为开路。
对于晶体管MX146，信号调节电路138可以向晶体管MX146的栅极施加足够的控制电压，以便导通晶体管MX146并且使得晶体管MX146和电阻器RX144的组合被置于与AMR元件116-1并联。此外，信号调节电路138可以向晶体管MX146的栅极施加控制电压(例如进一步来自Vcc)，以便进一步降低晶体管MX146的沟道电阻，并由此进一步降低被置于与AMR元件116-1并联的晶体管MX146和电阻器RX144的组合的电阻。以这种方式，信号调节电路138可以被配置成控制被置于与AMR元件116-1并联的电阻量，并由此如上所述控制AMR桥传感器108的输出电压V’OUT。注意到足够导通晶体管MX146并使得晶体管MX146操作在线性或者饱和状态的控制电压可以是使晶体管MY148操作在截止状态的控制电压。由此，当信号调节电路138施加足够导通晶体管MX146和使第二可调负载140-2作为与AMR元件116-1并联的电阻的控制电压时，相同的控制电压可以使晶体管MY148操作在截止状态，这使第二可调负载140-2操作为开路。
总之，修正电路142可以被配置成测量间隙区域114中的磁场并且修正AMR桥传感器108的电压输出，以实现图6中描述的单调输出电压。例如当霍尔传感器136指示间隙区域114中的磁场的强度大于正阈值场时，信号调节电路138生成用于导通晶体管MX146并控制晶体管MX146的沟道电阻的控制信号，以便实现如此处描述的对输出电压V’OUT的修正，这在图6中示出。作为附加示例，当霍尔传感器136指示间隙区域114中的磁场的强度比负阈值场更低时，信号调节电路138生成用于导通晶体管MY148并控制晶体管MY148的沟道电阻的控制信号，以便实现如此处描述的对输出电压V’OUT的修正，这在图6中示出。
在修正电路108不包括信号调节电路138的示例中，霍尔传感器136可以生成如此处描述的控制电压VCONTROL。例如，霍尔传感器136可以被配置成生成用于在间隙区域114中的磁场大于正阈值场时导通晶体管MX146并控制晶体管MX146的沟道电阻的控制电压。作为另一示例，霍尔传感器136可以被配置成生成用于在间隙区域114中的磁场比负阈值场更低时导通晶体管MY148并控制晶体管MY148的沟道电阻的控制电压。
可预期的是可以基于各种设计考虑将包括在修正电路142和/或AMR桥传感器108中的组件选择为具有各种特性。例如，对于给定AMR桥传感器，可以基于给定AMR桥传感器的AMR元件的电阻来选择修正电路142的组件。当修正电路142连接到给定AMR桥传感器时，还可以基于要获得的期望输出电压波形V’OUT来选择修正电路142的组件。可以基于下列设计考虑中的一些或者全部来选择修正电路142的参数：电阻器RX144和电阻器RY150的值，晶体管MX146和MY148的操作特性(例如阈值电压、沟道电阻等)，霍尔传感器136对磁场的敏感性，以及信号调节电路138的放大和滤波特性。
还可预期的是第一和第二可调负载140-1，140-2可以包括除了图10中描述的晶体管和电阻器组合之外的各种不同类型的电路。例如，参考图11，示例修正电路154包括第一和第二可调负载140-1，140-2，该第一和第二可调负载不包括电阻器RX144和RY150，而是包括晶体管MX156和MY158。在该示例中，晶体管MX156和MY158由信号调节电路160充分控制以便实现如图6所描述的输出电压V’OUT。换言之，晶体管MX156和MY158具有由信号调节电路160充分控制以实现图6描述的V’OUT的操作特性(例如导通电压、沟道电阻等)。
图12是描述根据本发明的用于修正AMR桥电路的操作的方法流程图。图12的方法可以描述电流感应系统150的操作。最初，AMR桥传感器108可以感测间隙区域114中的磁场的强度和方向(200)。此外，霍尔传感器136也可以感测间隙区域114中的磁场的强度和方向(202)。信号调节电路138可以基于由霍尔传感器136生成的信号而在节点152处生成控制电压VCONTROL(204)。由信号调节电路138生成的控制电压VCONTROL可以调整第一和第二可调负载140-1，140-2的电阻(206)。在一些示例中，控制电压VCONTROL可以被施加到包括在第一和第二可调负载140-1，140-2中的晶体管的栅极，以便控制第一和第二可调负载140-1，140-2的电阻。AMR桥传感器108的操作可由第一和第二可调负载140-1，140-2的电阻修正，AMR桥传感器随后生成输出电压V’OUT(208)。控制电路110可以基于输出电压V’OUT生成通过线圈106的输出电流IOUT，以便驱动间隙区域114中的磁场到0Oe(例如以便尝试驱动V’OUT到0伏)(210)。在驱动间隙区域114中的磁场到0Oe时，电压测量电路(未示出)可以测量感测电阻器112上的电压VSENSE并基于VSENSE确定通过导体102的电流量。
尽管以上详细描述了一些示例，但是其他示例和变形也在本发明的范围内。例如，附图中描述的流程图不需要所显示的特定次序或者顺序来达到期望的结果。可提供其他步骤，或者可以从所描述的流程图中去除某些步骤，可对所述系统增加其他的组件，或从所述系统中移除某些组件。其他实施方式在所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种电流感测系统，包括：
磁阻MR桥电路，被配置成接收供电节点和接地节点之间的供电电压，并且被配置成生成指示磁场的强度和方向的输出电压，所述MR桥电路包括：
串联连接在供电节点和接地节点之间的第一和第二MR元件；和
串联连接在供电节点和接地节点之间的第三和第四MR元件，其中所述输出电压在第一和第二MR元件公共的第一节点以及第三和第四MR元件公共的第二节点之间生成；
磁场传感器，被配置成基于磁场的强度和方向生成信号；以及
第一可调负载，与MR元件之一并联连接，其中所述第一可调负载具有基于由磁场传感器生成的信号控制的第一电阻。
2.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括：
芯材料，其限定间隙区域；
临近芯材料设置的导体；以及
围绕所述芯材料的一部分缠绕的线圈，其中所述磁场在间隙区域中生成，其中所述磁场包括第一分量和第二分量，并且其中所述第一和第二分量分别由通过所述导体的电流和通过所述线圈的电流生成。
3.根据权利要求2所述的系统，该系统还包括：
控制电路，被配置成接收指示所述磁场的强度和方向的输出电压，并且被配置成生成通过所述线圈的具有幅度和方向的电流，该电流驱动在间隙区域中的磁场变向零；以及
测量电路，被配置成基于由所述控制电路生成的通过所述线圈的电流量来确定通过所述导体的电流量。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述MR元件包括各向异性MR元件，并且其中所述磁场传感器包括霍尔效应传感器、巨磁阻（GMR）传感器、隧道磁阻传感器（TMR）或者各向异性磁阻（AMR）传感器其中之一。
5.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括信号调节电路，该信号调节电路被配置成：
接收由所述磁场传感器生成的信号；
对由所述磁场传感器接收的信号执行信号调节操作以生成控制信号；以及
使用所述控制信号调节所述第一可调负载的第一电阻。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一可调负载包括晶体管，并且其中所述晶体管提供基于由磁场传感器生成的信号控制的第一电阻。
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一可调负载包括晶体管和电阻器，其中晶体管的状态基于由磁场传感器生成的信号控制，其中晶体管的沟道与电阻器串联连接，其中沟道与电阻器的串联连接提供基于由磁场传感器生成的信号控制的第一电阻，并且其中沟道与电阻器的串联连接与MR元件之一并联连接。
8.根据权利要求1所述的系统，该系统还包括第二可调负载，该第二可调负载具有基于由磁场传感器生成的信号控制的第二电阻，其中第一可调负载与第一MR元件并联连接，并且其中第二可调负载与第二MR元件并联连接。
9.根据权利要求8所述的系统，其中当磁场为第一方向时，第一电阻接近开路，其中当磁场为第一方向时，第二电阻基于磁场的强度而变化，其中当磁场为与第一方向相反的第二方向时，第二电阻作为开路，并且其中当磁场为第二方向时，第一电阻基于磁场的强度而变化。
10.根据权利要求8所述的系统，其中第一和第二电阻被配置成当磁场在第一方向从零朝向较大幅度转变时使输出电压幅度单调增加，并且其中第一和第二电阻被配置成当磁场在与第一方向相反的第二方向从零朝向较大幅度转变时使输出电压幅度单调增加。
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