CN103323643B - 单芯片电流传感器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单芯片电流传感器及其制造方法，其中单芯片电流传感器是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，其包括流过所述被测定电流的导体，以及位于导体周围的两个磁传感器，所述导体和两个磁传感器集成在同一芯片上。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，还能够提高产品集成度，减小产品体积，降低生产成本。

Description

单芯片电流传感器及其制造方法

技术领域

本发明涉及电流传感器及其制造方法，尤其涉及的是单芯片电流传感器及其制造方法。

背景技术

当电流流过导体时，导体周围会产生磁场，该磁场大小正比于电流。本发明涉及的电流传感器，其原理是通过利用磁传感器来感应被测定电流产生的磁场的大小，从而检测得到被测定电流的电流量。

流过长直导体的电流所产生的磁场与该电流的关系：

$B=\frac{{\mathrm{\μ}}_{0}I}{2\mathrm{\πr}}$

B：磁感应强度

I：电流

r：测量点与导体的距离

μ₀：真空磁导率

若电流通过的是扁平导体时，当测量点离导体距离r＜＜导体宽度W时，扁平导体周围产生的磁场与该电流的关系：

$B=\frac{{\mathrm{\μ}}_{0}I}{2W}$

W：扁平导线的宽度

传统的电流传感器，容易受到外界磁场的磁性干扰，存在性能不稳定、灵敏度低的缺陷。另外，由于采用传统的制造方法，电流传感器还存在体积大、制造工艺复杂、生产成本高等缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述不足，提供一种单芯片电路传感器及其制造方法，能够消除外界磁场干扰，提高性能稳定性和灵敏度，并且通过圆片级单芯片工艺将磁传感器和导体集成在同一芯片上，有效减小产品体积，降低生产成本。

为了解决上述技术问题，本发明所提出的技术方案是：一种单芯片电流传感器，其包括流过所述被测定电流的导体，以及位于导体周围的两个磁传感器，所述导体和两个磁传感器集成在同一芯片上。

进一步的，在不同实施方式中，其中导体为U字形状，两个磁传感器分别设置在U字导体的两个腿部的上方或下方。

进一步的，在不同实施方式中，其中磁传感器可以是AMR、GMR、TMR、霍尔传感器中的一种。

另一方面，本发明提供了一种制造本发明涉及的单芯片电流传感器的方法，其包括以下步骤：在传感器芯片上制造两个磁传感器，再在两个磁传感器周围制造导体，使两个磁传感器形成差分输出。

进一步的，在不同实施方式中，单芯片电流传感器的制造方法包括以下步骤：在传感器芯片上制造两个磁传感器，再在磁传感器上方或下方制造U字导体，其中两个磁传感器分别对应于U字导体的两个腿部的位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过两个磁传感器的差分输出，消除了外界磁场干扰，提高性能稳定性和灵敏度，并且通过圆片级单芯片工艺将两个磁传感器和导体集成在同一芯片上，提高产品集成度，有效减小产品体积，降低生产成本，有利于实现大量生产。

附图说明

图1为本发明涉及的单芯片电流传感器的结构示意图；和

图2为图1的前视图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

请参阅图1，其中单芯片电流传感器2包括流过所述被测定电流的导体100，导体100为U字形状，单芯片电流传感器2还包括分别设置在导体100的两个腿部的上方或下方的两个磁传感器210，220，且导体100和两个磁传感器210，220集成在同一芯片上。图2中，第一磁传感器210设置在导体100的左腿部的下方，第二磁传感器220设置在导体100的右腿部的下方。

如图1和2所示，待测定电流从导体100的左腿部流入，从右腿部流出，B_I为被测定电流流过导体产生的磁场强度，B₀为外界磁场强度。设B₀方向为负方向，第一磁传感器210检测到的磁场强度为B₁，第二磁传感器220检测到的磁场强度为B₂，

B₁＝+(B_I-B₀)

B₂＝-(B_I+B₀)

两者相减，即可获得差分磁场强度B_S，

B_S＝B₁-B₂＝2B_I

由此可见，单芯片电流传感器2通过设置两个磁传感器210，220将外界磁场B₀的干扰消除了。

进一步的，本发明还提供了一种制造上述单芯片电流传感器2的方法，其包括以下步骤：在传感器芯片上制造两个磁传感器210，220，再在磁传感器的上方或下方制造U字导体100，其中两个磁传感器210，220分别对应于U字导体100的两个腿部的位置，磁传感器210，220和导体100之间均留有绝缘层。

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。

Claims (1)

1.一种单芯片电流传感器，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：其包括流过所述被测定电流的导体，以及位于导体周围的两个磁传感器，所述导体和两个磁传感器集成在同一芯片上，所述导体为U字形状，两个磁传感器分别设置在导体的两个腿部的上方，或两个磁传感器分别设置在导体的两个腿部的下方，

所述单芯片电流传感器的制造方法，其包括以下步骤：在传感器芯片上制造两个磁传感器，再在两个磁传感器周围制造导体，使两个磁传感器形成差分输出，

被测定电流从导体的左腿部流入，从右腿部流出，BI为被测定电流流过导体产生的磁场强度，B0为外界磁场强度，设B0方向为负方向，第一磁传感器检测到的磁场强度为B1，第二磁传感器检测到的磁场强度为B2，其中，

B1＝+(BI-B0)

B2＝-(BI+B0)

两者相减，即可获得差分磁场强度BS，

BS＝B1-B2＝2BI

即，单芯片电流传感器通过设置两个磁传感器将B0的干扰消除了，

所述磁传感器是AMR、GMR、TMR、霍尔传感器中的一种，

在传感器芯片上制造两个磁传感器，再在磁传感器上方或下方制造导体，其中两个磁传感器分别对应于导体的两个腿部的位置。