CN104897942A - 用于提供指示安全操作的信息的设备和电流传感器 - Google Patents

Abstract

一种设备的示例，包括用于生成引起用于磁阻感测元件的磁自检场的信号的信号发生器。信号输入被配置为在施加磁自检场之前的第一时刻接收第一传感器信号并且在施加磁自检场之后的第二时刻接收第二传感器信号。评价电路被配置为基于第一传感器信号和第二传感器信号的评价确定指示安全操作的信息。

Description

用于提供指示安全操作的信息的设备和电流传感器

技术领域

示例实施例涉及包括用于磁场的感测的磁阻感测元件的设备以及用于确定指示设备的安全操作的信息的构思。

背景技术

包括磁阻感测元件的设备用于各种应用中。例如，一些电流感测设备使用磁阻感测元件以便确定由通过导体的电流生成的磁场以便能够基于使用磁阻感测元件确定的磁场的大小推断电流的大小。

电流传感器可以例如用于确定流过或者在用于提供交流电源电压的功率模块或者功率变换器内的电流。该类的功率变换器例如用于提供用于电动机的电源电压。电动机可以用于驱动车辆或者车辆的特定部件，例如转向装置等。

在各种应用中，期望能够确定指示磁阻感测元件或者含磁阻感测元件的设备的安全操作的信息以便能够推断使用磁阻感测元件确定的结果是否可靠。进一步地，指示安全操作的信息应当被确定且避免高附加成本或由附加设备造成的高空间消耗。

发明内容

根据一些示例实施例，这可以由包括信号发生器和信号输入的设备实现，所述信号发生器用于生成引起用于磁阻感测元件的磁自检场的信号，而所述信号输入用于在施加磁自检场之前的第一时刻接收第一传感器信号并且在施加磁自检场之后的第二时刻接收第二传感器信号。设备的评价电路基于第一传感器信号和第二传感器信号的评价确定指示安全操作的信息。使用自检场，指示安全操作的信息可以被确定且避免例如用于相同目的的冗余磁阻感测元件以及它们相关联的附加成本。

根据一些示例实施例，如果第一传感器信号与第二传感器信号之间的差异对应于对磁自检场的期望的传感器响应，则确定设备处于安全状态中。第一传感器信号与第二传感器信号的差别可以与磁阻感测元件对磁自检场的期望响应比较。

电流传感器的示例实施例包括提供响应于磁场的传感器信号的至少一个磁阻感测元件。信号发生器被配置为在电流传感器的磁阻感测元件处引起磁自检场。电流传感器的读出电路在施加磁自检场之前的第一时刻接收第一传感器信号，并且在施加磁自检场之后的第二时刻接收第二传感器信号。评价电路基于第一传感器信号和第二传感器信号的评价来确定指示电流传感器的安全操作的信息，其可以用作推断关于由电流传感器确定的电流的信息是否可靠。

功率变换器的示例实施例包括提供交流输出电压的至少一个变换器模块，所述变换器模块通过导体路径被耦合到输出端子。电流传感器被放置在由通过导体路径的电流生成的磁场内。通过由功率变换器内的单个导体路径生成的磁场，由功率变换器提供的电流可以在功率变换器自身内得到确定，以便能够例如控制从功率变换器接收它们的电源电压的电动机。这可以没有附加电路或者部件的情况下并且以高精确度得以实现以便避免附加成本，以及用于功率变换器附近的其他组件所需要的额外空间。

附图说明

在下文中将仅通过示例的方式并且参考附图描述装置和/或方法的一些实施例，在附图中

图1a示意性地图示了电流传感器的示例实施例；

图1b示意性地图示了电流传感器的示例实施例；

图2示意性地图示了设备的示例实施例；

图3图示了电流传感器的示例实施例；

图4图示了将在设备或电流传感器的示例内使用的磁阻元件的示例；

图5图示了用于提供交流输出电压的功率变换器的示例；以及

图6图示了用于提供三相交流电流的功率变换器的示例。

具体实施方式

现在将参考附图更加完全地描述各种示例实施例，在附图中图示了一些示例实施例。在附图中，线、层和/或区域的厚度为清楚起见可能被夸大。

因此，虽然进一步的实施例能够有各种变化和各种备选形式，其一些示例实施例在附图中通过示例的方式被示出并且在本文中将被详细地描述。然而，应当理解的是并不旨在将示例实施例限制到所公开的具体形式，而是相反，示例实施例应当涵盖落在本公开的范围内的所有的修改、等同方案和备选方案。同样的附图标记贯穿附图的描述指代同样的或者类似的元件。

将要理解的是，当元件被称为“连接”或者“耦合”到另一元件时，它可以直接地连接到或者耦合到其他元件或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接地连接”或者“直接地耦合”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他措辞应当以类似的方式被解释(例如，“在……之间”与“直接地在……之间”、“邻近”与“直接地邻近”等)。

本文所使用的术语是仅用于描述具体示例实施例的目的，并且不旨在限制进一步的示例实施例。如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地说明。将要进一步地理解的是当术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中使用时，指定陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或者多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或者其附加。

除非另外限定，本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与由示例实施例所属领域技术人员通常理解的相同的含义。将要进一步地理解的是，术语，例如在常用词典中限定的术语，应当被解释为具有与它们的在相关领域的背景中的含义一致的含义，并且将不以理想化的方式或者过于形式化的意义被解释，除非在本文中明确地这么限定。

图1图示了包括至少一个磁阻感测元件102的电流传感器100的示例实施例。磁阻感测元件102被用于响应于磁场而生成或者提供传感器信号。磁阻感测元件102可以例如由受到各向异性磁阻效应(AMR)、巨磁阻效应(GMR)或者超巨磁阻效应(CMR)的材料组成或者包括这些材料。如图1所示，假定外部电磁场104由磁阻感测元件102测量。外部磁场104的强度引起磁阻感测元件102的电阻率的变化。如果提供恒定操作电压，则电阻率的变化可以借助于流过磁阻感测元件102的电流的变化而确定，或者如果提供恒定电流通过磁阻感测元件102，则电阻率的变化可以通过磁阻感测元件102上的电压的变化而确定。电流传感器100的信号发生器106在磁阻感测元件102处引起磁自检场108。

图1a图示了各种可能的配置中的自检场108被定向为与外部磁场104相反的一个特定配置。然而，根据进一步的实施例，磁自检场108和外部磁场104的相对定向可以不同。图1b图示了其中磁自检场108可以被定向为平行或者反平行于电流方向120的进一步的示例，所述电流方向是其中电流穿过感测元件102的方向。还可以在不存在外部磁场104的情况下施加磁自检场108。读出电路110在施加磁自检场之前在第一时刻接收第一传感器信号110a，并且在施加第二信号之后在第二时刻接收第二传感器信号110b。根据一些示例，当施加或者叠加磁自检场108时，第一传感器信号110a和第二传感器信号110b中的一个传感器信号被确定，如图1a所示。根据进一步的示例，磁自检场108的应用在第二时刻之前结束使得第一传感器信号110a和第二传感器信号110b二者在不同时存在磁自检场108的情况下被确定，如图1b所示。评价电路112基于第一传感器信号110a和第二传感器信号110b的评价确定指示电流传感器100的安全操作的信息。即，关于电流传感器100的可靠性或者安全操作的信息由评价电路112确定，这在于传感器信号在施加磁自检场108之前和之后被确定或者接收。

使用实施例可以例如避免使用分流电阻器和其他电流感测设备的必要。使用分流电阻器确定电流依赖于小的分流电阻器两端的电压降的测量以便计算输出电流。然而，由于分流电阻器，生成了额外的损耗并且因此系统的总体有效性被降低。此外，损耗增加了设备的温度，并且由于热耦合，增加了邻近部件的温度，这使得例如功率模块的集成变为挑战。实施例可以例如进一步避免具有高成本的本质上为使用霍尔效应的开环变送器(transducer)的其他传统电流传感器的使用。此外，那些电流传感器和它们的部件的大小使得几乎不可能被监控它们集成到设备中。

虽然当不存在外部场或者外部磁场104时一些特定实施例可以读出或者接收第二传感器信号110b，但是进一步的实施例也可以在第二时刻应用另一个磁自检场，只要另一个磁自检场与第一时刻的磁自检场不同。

根据一些特定实施例，评价电路112确定如果第一传感器信号110a和第二传感器信号110b之间的差异对应于磁阻感测元件102对磁自检场108的期望响应，则电流传感器处于安全操作状态中。已知特性或者强度的磁自检场108可以被叠加在磁阻感测元件102上，并且如从磁阻感测元件102提供的传感器信号的变化与已经向其应用相同的磁自检场108的完全操作的磁阻感测元件的期望变化比较。当期望的传感器响应由第一传感器信号110a和第二传感器信号110b的评价确定的时候，可以推断电流传感器100处于安全操作模式中，使用电流传感器获得的读出和/或结果是可靠的。

如果期望的传感器响应未被确定，则可以生成警告信号。警告信号指示使用磁阻感测元件确定的传感器信号是不可靠的。该信息可以由警告信号转发到依赖于传感器信号的后续电路。根据具体实施方式，警告信号可以例如根据IEC EN 61508标准(电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全性)指示可靠性或者完整性的各种水平之一。进一步的实施例可以使用基于的IEC 61508的其他标准，它们限定了四种安全完整性水平(SIL,Safety Integrity Level)，其中SIL 4是最可靠的，而SIL 1是最低可靠的。汽车安全完整性水平(ASIL，Automotive Safety Integrity Level)是用于汽车工业应用的功能安全性限定的一个示例。例如，电动机可以由可以迫使使用磁阻感测元件监控到电动机的电流的功率变换器驱动。电流可以用作用于操作电动机的闭环控制的输入。如果来自磁阻感测元件或者包括磁阻感测元件的功率变换器的测量变得不可靠，控制环路电路或者其他电路可以由符合ASIL的警告信号通知。这可以允许结合不同制造商的部件。进而，电路可以决定可能需要不同模式的操作以便保持电动机的安全操作。仅作为一个示例，可以决定从闭环控制切换到开环控制，而不考虑关于引擎中的测量的电流的信息。

可以使用任意的技术生成磁阻感测元件102处的磁自检场108。如果电流流过补偿线圈，则一些传感器读出方案例如使用补偿线圈补偿磁阻感测元件102处的外部磁场104。对应的读出电路依赖于平衡电流补偿线圈中的电流，使得由补偿线圈生成的磁场叠加到外部磁场104而导致由磁阻感测元件102看见的有效磁场为零。这个特定的读出可以补偿磁阻感测元件的灵敏度的长期漂移，并且因此使得电流传感器长期使用中稳定并可靠。根据一些示例，补偿线圈被进一步用于提供或者生成磁阻感测元件102处的磁自检场108。为此，信号发生器106生成或者引起通过补偿线圈的电流。这可以允许重新使用已经存在的电路以便提供自检的可能性并且指示电流传感器100是否处于操作的安全或可靠模式中。

一些示例使用各向异性磁阻感测元件(AMR-传感器)。一些示例的AMR感测元件利用所谓的AMR反转进行操作。反转线圈存在于允许各向异性磁阻感测元件的磁化方向的反转的传感器组件内或者电流传感器内。具体地，反转线圈被配置为生成平行于或者反平行于通过磁阻感测元件的电流的磁场，而磁阻感测元件用于使磁阻感测元件的响应或者灵敏度倒转。这可以使得能够通过使用具有第一磁化方向的第一传感器信号以及具有相反的磁化方向的第二传感器信号的平均值，确定磁阻感测元件的响应的偏移值，甚至在存在外部磁场的情况下。通过对在随后的时间间隔中在存在外部磁场的情况下采集的具有相反磁化的两个传感器信号进行比较，可以确定并补偿固有偏移。

根据一些实施例，反转线圈用于提供磁自检场，即，控制信号生成器生成或者引起通过反转线圈的电流使得能够确定指示电流传感器的安全操作的信息。根据一些示例，用于生成反转线圈中的磁自检场的电流小于用于反转各向异性磁阻(AMR)感测元件的磁化的反转电流。

根据进一步的实施例，在第二时刻没有电流被施加到反转线圈，因为反转电流被施加在第一时刻与第二时刻之间以反转AMR感测元件的磁化方向，如图1b示意性地图示的。由反转线圈中的反转电流生成的磁场引起AMR感测元件102的磁化方向的大致180度的变化，并且用作磁自检场108。磁化方向处于与通过AMR感测元件102的电流的方向平行(130a)或者反平行(130b)。根据磁化方向，传感器响应或者电阻率改变预定量。图1b图示了依赖于外部磁场分量104的强度的电阻率，外部磁场分量104垂直于用于AMR感测元件102的磁化的两个方向130a和130b的电流的方向120。在给定外部磁场104处，当磁化被反转时，AMR感测元件102的电阻率跳跃。跳跃大致以由第一时刻的电阻率和第二时刻的电阻率的平均值给出的偏移值为中心。如果偏移值显著地偏离期望的偏移值或者平均值，可以推断磁阻感测元件102处于操作上不安全的情况。期望的偏移值可以例如使用先前测量信号对确定。根据那些示例，第一传感器信号在AMR感测元件102的磁化方向被反转之前被确定，而第二传感器信号在反转之后被确定。AMR感测元件的信号的变化被与期望的响应或者变化进行比较，并且如果不满足期望，则怀疑有不可靠的操作。例如，第一对的第一传感器信号和第二传感器信号可以用于确定第一测量时间的期望偏移值，并且第二对的第一传感器信号和第二传感器信号可以用于确定第二测量时间的另一偏移值。如果偏移值显著地偏离期望偏移值，可以推断AMR感测元件102处于不安全或者不可靠的操作状态中。

在一些实施例中，由利用不同的磁化的测量确定的偏移值可以额外地用于确定由于例如温度改变等的感测元件特性的长期变化。即，如由具有相反磁化的两个测量确定的偏移值的变化可以用于增加传感器读出的准确性并且补偿长期效应，而两个后续确定的偏移值的强烈变化可以指示感测元件的不安全或者不安稳的操作状态。根据一些示例，用于检查AMR感测元件的功能安全性的第一测量时间与第二测量时间之间的时间间隔可以被选择短于其中发生AMR感测元件的长期变化的时间间隔。

图2图示了包括用于生成引起用于磁阻感测元件的磁自检场的信号的信号发生器210的设备200的示例。设备200进一步包括信号输入220以在施加自检场之前的第一时刻接收第一传感器信号220a并且在施加自检场之后的第二时刻接收第二传感器信号220b。评价电路230基于第一传感器信号220a和第二传感器信号220b的评价确定指示安全操作的信息。当电流传感器由设备200操作或者控制时，如图2示意性图示的设备200可以用于确定指示现有的电流传感器的安全操作的信息。根据一些示例，控制信号212被配置为引起通过磁阻感测元件的补偿线圈的电流。根据进一步的示例，控制信号212被配置为引起通过各向异性磁阻感测元件的反转线圈的电流，以借助于反转线圈引起感测元件的磁化反转或者附加的磁场的叠加。

根据特定实施例，评价电路230被配置为如果第一传感器信号220a与第二传感器信号220b之间的差异对应于磁阻感测元件对磁自检场的期望响应，则确定磁阻感测元件处于安全操作状态。

图3图示了具有作为惠斯顿(Wheatstone)电桥耦合在一起的AMR感测元件302a-302d的电流传感器的特定示例。磁阻感测元件302a-302d的惠斯顿电桥被形成在绝缘基板304之上，例如，直接与铜基板(DBC)结合。

基板304被放置在具有将借助于图3的电流传感器305进行测量的电流的U形导体路径306顶上。用于图3的实施例中的AMR传感器或者磁阻感测元件302a-302d被详细地图示在图4中，并且被放置在U形导体路径306顶上，使得磁阻感测元件302a和302b处于导体路径306的第一区段306a顶上，并且磁阻感测元件302c和302d在导体路径306的第二区段306b顶上。通过单独的区段306a和306b的电流在相反方向上流动。由于磁阻感测元件的几何位置，每个磁阻感测元件对302a/302b和302c/302d主要经历由导体区段306a和306b之一提供的磁场。由电流传感器306提供的传感器信号使用置于磁阻感测元件302a/302b和302c/302d顶上的两个补偿线圈或者补偿导体308a和308b而生成，从而使得通过补偿线圈生成的电流生成具有与由导体路径306生成的初级磁场312a、312b的场矢量相反的场矢量301a、310b的补偿磁场。读出放大器314被用于生成通过补偿线圈308a和308b的电流，从而使得初级磁场312a/312b和补偿磁场310a/310b的叠加的有效磁场叠加到磁阻感测元件302a至302d的位置处的零场。

通过补偿线圈302a和302b的电流是对磁场的测量，并且，因此，指示通过导体路径306的电流的传感器信号被确定为电流传感器305的输出端子302处的电压。通过使用具有如图3所示的补偿线圈的读出，灵敏度漂移可以被补偿，从而使得可是实现长期稳定性。根据一些示例，补偿线圈308a和308b也用于生成用于磁阻感测元件的附加磁自检场，从而使得它们的功能可以得到测试。例如，可以指示如果借助于补偿线圈308a和308b附加叠加的磁自检场引起传感器信号响应，如同由于附加的磁自检场可以期望的那样，则电流传感器305的读出是可靠的或者磁阻感测元件功能上是安全的。在图3中图示的示例中，这可以通过改变控制而实现，从而使得初级磁场310和次级磁场312不完全地补偿，而是只补偿到某一预定量。得到的通过补偿线圈的电流然后可以被确定为传感器信号，并且被评价其是否对应于期望的响应，以推断电流传感器的功能安全性。

图4详细地图示了关于单独的磁阻感测元件可以如何构成。磁阻感测元件的以下部件被形成在公共基板上。AMR材料402的导体路径弯曲地延伸并且平行于与所要感测的电流平行或者反平行的方向404。补偿线圈405平行于方向404并且在与导体路径406相对侧上的AMR材料条402顶上延伸。AMR条402此外还包括螺纹条状的短棒，它们例如由AMR材料下方的铜组成或者由AMR材料上方的金组成，并且用作生成AMR条402的双极响应。反转线圈410在与方向404垂直的方向412上延伸，从而使得通过反转线圈410的电流可以用于反转AMR材料条402的磁化以变得与方向404平行或者与其反平行。虽然磁阻感测元件的一个特定实施方式被图示在图4中，进一步的示例性实施例也可以使用不同的配置或者由不同的材料组成的磁阻感测元件。

根据所讨论的实施例中的一些实施例，磁自检场可以通过补偿线圈402或者反转线圈410或者通过它们两者同步地施加或者叠加到磁阻感测元件或者AMR条402，以便允许推断电流传感器在操作上是是否是安全或者可靠的。

图5图示了具有至少一个变换器模块500以提供交流输出电压和变换器模块500的输出端子502的功率模块或者功率变换器的变换器模块500的具体示例。根据一个实施例的电流传感器的示例被放置在由通过将变换器模块耦合到输出端子502的导体路径的电流而生成的磁场内。变换器模块包括用于负电源电压的第一输入506a和用于正电源电压的第二输入506b。第一绝缘栅双极型晶体管508a用作将正电源电压506b经由导体路径507耦合到输出端子，并且第二绝缘栅双极型晶体管508b用作将负电源电压506a经由导体路径507耦合到输出端子502。将单个电流传感器放置在由通过导体路径507的电流生成的磁场内，允许对通过功率变换器自身内的功率变换器的电流进行测量，从而允许紧凑和灵活的设备。即，由例如由如图6所示的功率变换器600驱动的电动机汲取的电流可以在功率变换器自身内部进行直接测量，从而使得电动机的闭环控制内部使用的量可以高精确度进行确定而无需功率变换器附近的附加部件，如根据一些传统方法所需要的。

图6图示了功率变换器600的进一步的示例，功率变换器600包括如图5所示的三个变换器模块602a至602c，使得可以提供具有三个交流相的AC电压。这可以用作带有需要的电源电压的驱动电动机。

根据一些示例性的实施例，例如如图3所示的电流传感器被放置在功率变换器600的变换器模块500内的导体路径507顶上。根据进一步的实施例，导体路径507可以呈现凹槽，其中电流传感器被应用在与导体路径507的表面垂直的方向上。这可以用来额外地节省功率变换器600内的空间，同时允许精确地测量功率变换器600内的电流，因为电流传感器的敏感区域平行于磁场分量。在该特定实施例中，磁场分量由导体路径内的凹槽的边缘生成。

换言之，图6图示了可用于将高压DC功率转换成驱动电器所需要的多相AC功率的逆变器系统。大部分的应用使用包括三个半桥支柱的3相逆变器，其中半桥支柱的每一个连接到三个负载端子之一。几乎恒定的DC母线电压(电池)为包括六个开关的全桥供电。通过控制开关，电压脉冲模式在输出端子处生成，这引起具有电感性负载的正弦电流。逆变器因此用于提供不同值的可变频率输出电压和电流。为了向负载(电动机)提供合适的电压和电流模式，功率模块的负载电流必须被非常精确地测量。

总之，通过将基于磁阻效应(MR)的电流传感器集成在功率模块中，整个系统的成本和大小可以被显著地降低同时不影响逆变器的性能。xMR(AMR-各向异性磁阻、巨磁阻、超巨磁阻)传感器允许经由磁场的潜在的自由电流测量。该传感器测量平面中的场(平行于电流母线的平面的场分量)。功率模块中的初级电流的磁场将改变MR传感器桥的电阻。该电阻的变化生成电气输出，该电气输出可以由ASIC或者μC进行电子处理。MR传感器被制作在类似于硅、陶瓷、与基板电隔离的聚合物的基板上，并且与初级电流隔离。如独立传感器、单片集成具有评价芯片或者堆叠芯片的任何桥配置(全桥、半桥)均可以使用。可以使用简单的线性输出桥，此外可以使用抑制杂散场的梯度计式布置或者具有TMR单元的矩阵方法。可以使用磁阻传感器，其被隔离地放置在DCB中的成形的电流母线的附近(顶上)，以测量母线中的电流。电流母线的形状可以被设计为测量仅一个坐标处、在母线附近的两个坐标处或者更多坐标处的电流生成的磁场。MR传感器可以测量从毫安培到1000安培的DC和AC电流、从DC到5MHz的电流。传感器不与电流母线电接触(电流隔离)并且在对传感器拓扑上进行修改的情况下，它可以由于自检原理(AMR反转)使其功能上安全。图3示出了给出高精确度的闭环补偿方法。图4示出具有集成在芯片上的反转和补偿线圈的AMR传感器。图4的传感器不具有磁芯，从而避免饱和或者磁滞效应并且允许非常小的设备，这可以使得能够集成而不需要在功率模块中使用大面积并且因此节省成本并增加功率密度。由于无接触的磁性测量原理，在高电压IGBT部分和传感器输出信号之间存在固有的电流隔离。

电流传感器集成到功率模块中对于每个功率等级都可能是令人满意的，从如对于辅助驱动或者DC-DC变换器的低功率应用上至如对于用于全混合动力和电动车的逆变器或者发电机的高功率应用。每个半桥的内部布局可以适配为使得能够进行集成。电流轨(CR)可以被设计为针对每个半桥的直接接合铜(DBC)基板的布局。在电流轨的顶部处，第二小DBC可以被固定为用于双电流传感器的载体。第二陶瓷同时帮助适配电流轨与传感器之间的距离。电流轨(其中电流流动并且MR传感器检测附近的磁场)可以被设计为内部具有槽的矩形形状或者U形。

示例实施例可以进一步提供具有用于执行上述方法之一的程序代码的计算机程序。本领域技术人员将容易地认识到各种上述方法的步骤可以由编程计算机执行。在本文中，一些示例实施例也旨在涵盖程序存储设备，例如，数字数据存储介质，程序存储设备是机器或者计算机可读的并且对指令的机器可执行或者计算机可执行程序进行编码，其中指令执行上述方法的动作中的一些或者全部。程序存储设备可以是例如数字存储器、诸如磁盘和磁带之类的磁存储介质、硬盘或者光可读数字数据存储介质。进一步的示例实施例也旨在涵盖编程以执行上述方法的动作的计算机或者编程以执行上述方法的动作的(现场)可编程逻辑阵列((F)PLA)或者(现场)可编程门阵列((F)PGA)。

说明书和附图仅仅说明了本公开的原理。因此应当领会，本领域技术人员将能够设计各种布置，这些布置虽然没有在本文中明确地描述或者示出，但是实施本公开的原理被包括在其精神和范围内。此外，本文叙述的所有示例清楚地主要旨在仅以教导为目的帮助读者理解本公开的原理和本发明人贡献的促进技术发展的构思，并且应当被解释为并不局限于这些特定地描述的示例和条件。而且，本文叙述本发明的原理、方面和实施例及其特定示例的所有陈述都旨在涵盖其等同方案。

被表示为“用于……的装置”(执行特定功能)的功能模块，分别应当被理解为包括配置以执行特定功能的电路的功能模块。因此，“用于某物的装置”也应当被理解为“配置用于或适合用于……的装置”。配置用于执行特定功能的装置因此并不暗示这样的装置必须执行该功能(在给定的时刻)。

附图所示的包括被标记为“装置”、“用于提供传感器信号的装置”、“用于生成传输信号的装置”等的各种元件的功能，可以通过使用专用硬件诸如“信号提供器”、“信号处理单元”、“处理器”、“控制器”等以及能够执行与适当软件相关联的软件的硬件来提供。而且，这里描述为“装置”的任何实体，可以对应于或者可以被实现为“一个或多个模块”、“一个或多个设备”、“一个或多个单元”等。在由处理器提供时，这些功能可以由单个专用处理器、单个共享处理器、或者多个单独的处理器提供，其中有一些可以是共享的。而且，术语“处理器”或者“控制器”的明确使用不应被解释为是排他地指代能够执行软件的硬件，并且可以隐含地包括但不限于，数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储装置。其他硬件，常规的和/或定制的，都可以被包括在内。

本领域技术人员应当领会，本文中的任意框图代表体现本公开的原理的说明性电路的概念性视图。类似地，应当领会的是，任何流程图、流程示意图、状态转换图、伪代码等代表各种处理，这些处理可以被基本上表示在计算机可读介质中并且因而可以由计算机或者处理器执行，不管这样的计算机或者处理器是否被明确示出。

此外，以下权利要求因此被并入详细说明中，其中每项权利要求可以基于其自身作为独立的示例实施例。虽然每项权利要求可以基于其自身作为独立的示例实施例，但是需要注意的是——虽然在权利要求书中从属权利要求可以指代与一个或多个其他权利要求的特定组合——其他示例实施例也可以包括该从属权利要求与每项其他从属权利要求的主题的组合。本文中提出了这样的组合，除非指明不预期特定组合。此外，意在也使权利要求的特征被包括于任何其他独立权利要求，即使该权利要求不直接从属于该独立权利要求。

进一步需要注意的是，在说明书或者权利要求书中公开的方法可以由设备实现，该设备具有用于执行这些方法的相应动作中的每个动作的装置。

进一步地，应当理解的是，在说明书或者权利要求书中公开的多个动作或功能的公开不应当解释为局限于特定顺序。因此，对该多个动作或功能的公开并不将它们局限于特定的顺序，除非这样的动作或者功能由于技术原因不能互换。此外，在一些实施例中，单个动作可以包括或者可以拆分为多个子动作。除非明确排除在外，否则这些子动作可以被包括并且是该单个动作的公开的一部分。

Claims (20)

1.一种设备，包括：

信号发生器，用来生成引起用于磁阻感测元件的磁自检场的信号；

信号输入，用来在施加所述磁自检场之前的第一时刻接收第一传感器信号，并且在施加所述磁自检场之后的第二时刻接收第二传感器信号；以及

评价电路，用来基于对所述第一传感器信号和所述第二传感器信号的评价来确定指示安全操作的信息。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述信号被配置为引起通过所述磁阻感测元件的补偿线圈的电流。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述信号被配置为引起通过各向异性磁阻感测元件的反转线圈的电流。

4.根据权利要求3所述的设备，其中所述信号被配置为引起通过所述反转线圈的电流，所述电流小于用于反转所述各向异性磁阻感测元件的磁化方向的另一个电流。

5.根据权利要求3所述的设备，其中所述信号被配置为引起通过所述反转线圈的反转电流，所述反转线圈生成引起所述各向异性磁阻感测元件的磁化方向的反转的磁反转场。

6.根据权利要求1所述的设备，其中所述评价电路被配置为在所述第一传感器信号与所述第二传感器信号之间的差异对应于所述磁阻感测元件对所述磁自检场的期望响应的情况下，确定所述磁阻感测元件处于安全操作状态中。

7.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制信号发生器被进一步配置为在所述第二时刻之后引起另一个磁自检场。

8.一种电流传感器，包括：

至少一个磁阻感测元件，用来响应于磁场提供传感器信号；

信号发生器，用来在所述磁阻感测元件处引起磁自检场；

读出电路，用来在施加所述磁自检场之前的第一时刻接收第一传感器信号并且在施加所述磁自检场之后的第二时刻接收第二传感器信号；

评价电路，用来基于对所述第一传感器信号和所述第二传感器信号的评价来确定指示所述电流传感器的安全操作的信息。

9.根据权利要求8所述的电流传感器，进一步包括：

至少一个补偿线圈，用来在电流流过所述补偿线圈的情况下，至少部分地补偿所述磁阻感测元件处的外部磁场，其中所述信号发生器被配置为引起通过所述补偿线圈的电流。

10.根据权利要求8所述的电流传感器，包括四个磁阻感测元件，所述磁阻感测元件被耦合为惠斯顿桥。

11.根据权利要求8所述的电流传感器，其中所述磁阻感测元件是各向异性磁阻感测元件。

12.根据权利要求11所述的电流传感器，进一步包括：

至少一个反转线圈，用来反转所述各向异性磁阻感测元件的磁化方向。

13.根据权利要求12所述的电流传感器，其中所述信号发生器被配置为引起通过所述反转线圈的反转电流，所述反转电流生成用于反转所述各向异性磁感测元件的磁化的磁反转场。

14.根据权利要求13所述的电流传感器，其中所述信号发生器生成通过所述反转线圈的电流，所述通过所述反转线圈的电流比所述反转电流更小。

15.根据权利要求13所述的功率变换器，其中所述信号评价器被配置用于在所述第一传感器信号与所述第二传感器信号之间的差异对应于所述磁阻感测元件的期望偏移的情况下，确定所述磁阻感测元件处于安全操作状态中。

16.一种功率变换器，包括：

至少一个变换器模块，用来提供交流输出电压，所述变换器模块通过导体路径被耦合到输出端子；以及

电流传感器，被放置在由通过所述导体路径的电流生成的磁场内。

17.根据权利要求16所述的功率变换器，进一步包括：

第一绝缘栅双极型晶体管，用来将正电源电压经由所述导体路径耦合到所述输出端子；以及

第二绝缘栅双极型晶体管，用来将负电源电压经由所述导体路径耦合到所述输出端子。

18.根据权利要求16所述的功率变换器，进一步包括：

信号发生器，用来在所述电流传感器处引起磁自检场；

读出电路，用来在施加所述磁自检场之前的第一时刻接收第一传感器信号并且在施加所述磁自检场之后的第二时刻接收第二传感器信号；以及

评价电路，用来基于对所述第一传感器信号和所述第二传感器信号的评价来确定指示所述电流传感器的安全操作的信息。

19.根据权利要求16所述的功率变换器，其中所述电流传感器被布置在所述导体路径中的凹槽内。

20.根据权利要求16所述的功率变换器，包括三个变换器模块，用来生成具有三个交流相的AC电流。