CN106249021B - 具有磁场传感器的电流传感器芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有磁场传感器的电流传感器芯片。本文中描述一种电流传感器芯片。根据一个实施例，电流传感器芯片包括：第一磁场传感器元件，被配置为生成代表由经过外部初级导体的初级电流引起的磁场的第一模拟传感器信号。电流传感器芯片还包括：模数转换器，耦合到第一磁场传感器元件并且被配置为基于第一模拟传感器信号生成数字传感器信号。数字信号处理器耦合到模数转换器以接收数字传感器信号并且被配置为基于数字传感器信号并且基于存储在存储器中的校准参数确定代表初级电流的对应电流测量信号。电流传感器芯片的外部输出管脚耦合到第一磁场传感器元件以接收第一模拟传感器信号或通过模拟信号处理而从其得到的模拟信号。

Description

具有磁场传感器的电流传感器芯片
技术领域
本发明的实施例涉及使用磁场传感器的电流测量的领域。
背景技术
通过使用磁场传感器感测由经过初级导体的电流(还被称为初级电流)引起的磁场，能够完成非接触式电流测量。由初级电流引起的磁场取决于初级电流的大小。对于承载初级电流iP的长直导线的示例，在距导线的距离d处所得到的磁场H的大小与初级电流iP成正比。根据毕奥-萨伐尔定律，如果与距离d相比导线非常长(理论上无限长)，则磁场H的大小等于H=iP/(2πd)。实际上，包括磁场传感器元件(例如，霍尔传感器)的芯片封装被紧挨着初级导体放置。这个芯片封装也被称为传感器封装或电流传感器封装。芯片封装中所包括的磁场传感器元件(或简写为：磁场传感器)因此暴露于由初级电流引起的磁场，并且由磁场传感器元件提供的传感器信号(通常是电压信号)与磁场的大小成比例，并且因此也与初级电流成比例。
通常，霍尔传感器和磁阻传感器被用于非接触式电流测量。磁阻传感器经常被称为XMR传感器，XMR传感器是用于各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)、隧道磁阻(TMR)和庞磁阻(CMR)传感器的共同术语。传感器封装还可包括信号处理电路，信号处理电路接收来自磁场传感器元件的信号(被称为传感器信号)并且从传感器信号得到代表初级电流的测量信号。
用于非接触式电流测量的测量装置(也被称为电流传感器)通常包括软磁芯或磁通集中器以便将由初级电流引起的磁场引导到磁场传感器元件上。软磁芯还可保护磁场传感器元件免受干扰的外部磁场的影响，干扰的外部磁场可引起测量误差。然而，由于软磁芯的非线性特性和磁滞，使用通量集中器的软磁芯可引起所不希望的影响。芯的磁滞可在电流测量中导致零点误差。为了避免这种问题，已开发无芯电流传感器。然而，当使用无芯电流传感器时，磁场传感器元件相对于初级导体的精确定位对于准确的电流测量而言是极其重要的。因此，电流传感器的组件的公差必须相对紧密。
通常，无芯磁电流测量的准确性受到初级导体(也被称为电流轨道)的几何形状的影响并且受到初级导体相对于磁场传感器元件的位置的影响。为了确保初级导体和磁场传感器元件的精确相对位置，初级导体和磁场传感器元件能够被集成在同一芯片封装(传感器封装)中。这种方案例如被用在Infineon的TLI4970电流传感器系列中。当使用具有集成电流轨道的电流传感器时，承载初级电流的初级导体(例如，导线、线缆、电流杆等)必须被断开(中断)以便插入具有集成电流轨道的芯片封装。在许多应用中，将初级导体断开是不希望或不可能的。当使用完全位于包括磁场传感器元件的芯片封装外部的初级导体时，仍然存在这样的问题：在未精确地知道测量装置的传递特性(初级电流与测量信号)的情况下，测量信号(代表初级电流)将会严重依赖于初级导体和芯片封装的组件的几何形状。因此，存在针对允许精确的无芯和非接触式电流测量的改进的电流传感器的一般需要。
发明内容
本文中描述一种电流传感器芯片。根据一个实施例，电流传感器芯片包括：第一磁场传感器元件，被配置为生成代表由经过外部初级导体的初级电流引起的磁场的第一模拟传感器信号。电流传感器芯片还包括：模数转换器，耦合到第一磁场传感器元件并且被配置为基于第一模拟传感器信号生成数字传感器信号。数字信号处理器耦合到模数转换器以接收数字传感器信号并且被配置为基于数字传感器信号并且基于存储在存储器中的校准参数确定代表初级电流的对应电流测量信号。电流传感器芯片的外部输出管脚耦合到第一磁场传感器元件以接收第一模拟传感器信号或通过模拟信号处理而从其得到的模拟信号。
根据另一实施例，电流传感器芯片包括：第一磁场传感器元件，被配置为响应于由经过外部初级导体的初级电流引起的磁场生成第一模拟传感器信号。电流传感器芯片还包括：第二磁场传感器元件，被配置为响应于由经过外部初级导体的初级电流引起的磁场生成第二模拟传感器信号。模数转换器耦合到第二磁场传感器元件并且被配置为基于第二模拟传感器信号生成数字传感器信号。数字信号处理器耦合到模数转换器以接收数字传感器信号并且被配置为基于数字传感器信号并且基于存储在存储器中的校准参数确定代表初级电流的对应电流测量信号。电流传感器芯片的外部输出管脚耦合到第一磁场传感器元件以接收第一模拟传感器信号或通过模拟信号处理而从其得到的模拟信号。
此外，本文中描述一种用于校准电流传感器芯片的系统。根据一个实施例，该系统包括：电流测量装置，包括电流传感器芯片和布置为与电流传感器芯片相邻但与电流传感器芯片分开的初级导体。根据本实施例，电流传感器芯片包括：第一磁场传感器元件，被配置为响应于由经过初级导体的初级电流引起的磁场生成第一模拟传感器信号。电流传感器芯片还包括：数模转换器，耦合到第一磁场传感器元件或第二磁场传感器元件并且被配置为分别基于第一模拟传感器信号或基于第二模拟传感器信号生成数字传感器信号。在后者的情况下，第二模拟传感器信号由第二磁场传感器元件生成。此外，电流传感器芯片包括：存储器，用于存储校准参数；和数字信号处理器，被配置为使用存储在存储器中的校准参数和数字传感器信号确定代表初级电流的电流测量信号。电流传感器芯片的输出管脚耦合到第一磁场传感器以接收第一模拟传感器信号或通过模拟信号处理而从其得到的模拟信号并且提供该信号作为模拟输出信号。另外，该系统包括：测试信号发生器，被配置为提供调制的测试电流，其中测试信号发生器耦合到初级导体以将测试电流——作为初级——电流注入到初级导体中。此外，该系统包括：解调器，耦合到电流传感器芯片的输出管脚以接收模拟输出信号，其中解调器被配置为解调模拟输出信号并且提供代表模拟输出信号的大小的测量值。控制器耦合到电流传感器芯片以向电流传感器芯片的存储器传送校准参数，校准参数基于代表模拟输出信号的大小的测量值。
此外，本文中描述一种用于校准电流传感器芯片的方法。根据一个实施例，该方法包括：提供电流测量装置，该电流测量装置包括电流传感器芯片和布置为与电流传感器芯片相邻但与电流传感器芯片分开的初级导体；生成具有特定大小的调制的测试电流并且将调制的测试电流——作为初级电流——注入到初级导体中，因此引起磁场；以及在电流传感器芯片的外部管脚处分接模拟输出信号，其中模拟输出信号是模拟传感器信号或通过模拟信号处理而从其得到的信号，并且其中所述模拟传感器信号由电流传感器芯片中所包括的磁场传感器生成。此外，该方法包括：解调模拟输出信号以生成代表模拟输出信号的大小的测量值；其中基于测量值确定校准参数；以及校准参数被存储在电流传感器芯片中所包括的存储器中。
附图说明
参照下面的描述和附图，能够更好地理解本发明。附图中的部件不必成比例，而是将重点放在说明本发明的原理。此外，在附图中，同样的标号指定对应的部分。在附图中，
图1是图示具有集成初级导体和数字输出的示例性电流传感器芯片的框图。
图2是图示供外部初级导体使用的电流传感器芯片的一个实施例的框图；该电流传感器具有数字输出以及模拟输出，该模拟输出提供用于电流传感器的校准的集成霍尔传感器的模拟传感器信号。
图3是图示供外部初级导体使用的电流传感器芯片的一个实施例的框图；该电流传感器具有集成霍尔传感器和集成磁阻传感器，其中霍尔传感器的传感器信号被数字化并且被提供给数字输出(在某种信号处理之后)，并且磁阻传感器的传感器信号在模拟输出处被提供用于该电流传感器的校准。
图4是图示用于图3的传感器的校准的装置的一个示例的框图。
图5是图示用于图2的传感器的校准的装置的一个示例的框图。
图6是图示校准电流传感器芯片的一个示例性方法的流程图。
具体实施方式
作为说明性示例，图1的框图图示具有集成霍尔传感器20以及初级导体1’(集成电流轨道)的电流传感器芯片2’。初级导体1’被引导通过芯片2’的芯片封装，并且因此磁性地耦合到霍尔传感器20。因为霍尔传感器20和初级导体1’两者都被布置在同一芯片封装中，所以霍尔传感器20相对于初级导体1’的位置被很好地定义（well defined）。因此，能够非常准确地确定在霍尔传感器20的位置处的磁场H的大小(沿霍尔传感器20的敏感方向)。通常，磁场H的大小与初级电流iP成比例，也就是说，H=k•iP，其中常数k在零和(2πd)-1之间，(2πd)-1是无限长直初级导体的理论极限。通常，霍尔传感器由具有定义的长度、宽度和厚度的板形导体形成；传感器被提供有恒定传感器电流。霍尔传感器20的模拟输出电压VH(霍尔电压)能够被计算为VH=AH•iH•µ0•H/t，其中AH是霍尔系数(以m3/C为单位)，µ0是磁导率常数，iH是恒定传感器电流，并且t是霍尔板的厚度。如从以上方程能够看出，传感器电压VH与磁场的大小成比例，并且磁场与初级电流成比例，其中比例因数仅取决于参数(k, AH, iH, µ0,t)，参数(k, AH, iH, µ0, t)是常数或取决于电流传感器芯片的设计。
根据图1的示例，使用模数转换器21将传感器电压VH数字化。所得到的数字传感器信号被表示为VDIG。当然，传感器电压VH可在被提供给模数转换器21之前被放大和滤波。然而，已在附图中省略放大器和滤波器、提供传感器电流iH的恒流源、电源电路以及对于本讨论不需要的其它电路部件以便使图示保持简单。数字传感器信号被提供给数字信号处理器30(例如，被包括在微控制器中)。数字信号处理器(DSP)30可被配置为基于数字传感器信号VDIG和上述比例因数计算代表初级电流的数字测量值。另外，DSP可被配置为补偿对其它物理参数(例如，温度和芯片应变)的横向灵敏度（cross-sensitivity）。可使用专用传感器(图1中未示出)获得关于温度和芯片应变的信息，所述专用传感器的输出信号也可被数字化并且提供给DSP。特别地，霍尔系数AH是温度相关的，并且因此，磁场H和传感器电压VH之间的比例因数也是温度相关的。然而，因为霍尔系数AH的温度特性是已知的，所以如果测量温度，则能够补偿对温度的横向灵敏度。在一些实施例中，可测量芯片应力(或应变)以便允许针对芯片应力的横向灵敏度的补偿也可以被补偿。测量的温度和应力信号可被数字化并且被提供给DSP 30。可以(例如，通过经通信接口传送测量值作为数字信息(参见下文))使测量的温度和应力信号可用于外部装置。可替换地，可以经专用芯片管脚(未示出)使测量的温度和应力信号可用于外部装置。
为了与外部电子装置(例如，外部控制器单元，图1中未示出)通信，DSP 30可包括通信接口电路(或简写为：通信接口)，该通信接口电路允许例如经数据总线以数字方式传送测量的电流值。在本示例中，DSP 30经由串行外设接口(SPI)总线通信。电流传感器是总线受控器并且经专用芯片管脚从总线主控器(例如，外部控制器单元)接收芯片选择(CS)信号、时钟(SCLK)信号，并且在传感器芯片2’的输出管脚处提供串行数据流DOUT。DSP 30可以是适合于处理数字信号的任何种类的数字电路。DSP 30可包括软件控制的中央处理单元(CPU)和附加的硬连线数字和模拟电路。可替换地，DSP可由硬连线数字电路和可选的模拟电路组成。例如，可使用现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现DSP。可替换地，DSP可被包括在专用集成电路(ASIC)中。
图2的框图图示具有集成霍尔传感器20的一个示例性电流传感器芯片2，集成霍尔传感器20磁性地耦合到外部(即，在芯片封装外部)初级导体1。在这种情境下，“电流传感器芯片”表示封装的芯片，该封装的芯片可包括具有集成电路的一个或多个半导体管芯。使用外部初级导体允许非接触式电流测量，而不需要将初级导体1断开以便插入集成电流轨道。替代地，电流传感器芯片2被固定到初级导体1(例如，夹在初级导体1上)。传感器芯片2中所包括的霍尔传感器20可与先前示例中的相同或相似，并且因此，参照以上描述。然而，因为在生产电流传感器芯片2时不知道传感器芯片2相对于初级导体1的位置(并且因此，不知道霍尔传感器20相对于初级导体1的位置)，所以并不先验地知道初级电流iP和磁场H之间的比例因数k(k=H/iP)。因此，比例因数k取决于传感器芯片2的使用和其中采用传感器芯片2的电流测量装置的几何形状。
如先前示例中的一样，霍尔传感器20的传感器电压VH被数字化(例如，在放大和滤波之后)，并且所得到的数字传感器信号VDIG被提供给DSP 30。数字信号处理器(DSP) 30可被配置为基于数字传感器信号VDIG和上述比例因数计算代表经过外部初级导体1的初级电流iP的数字测量值。为了这个目的，可使用存储在存储器31中的校准数据获得校准的比例因数k (k=H/iP)或K (K=VH/iP)。在这种情境下，校准数据指代能够被用于确定针对比例因数的校准值的任何数据。例如，校准的比例因数可被存储在存储器31中。可替换地，校准数据可包括校正数据，校正数据能够被用于从标称值确定校准值。存储器31可连接到DSP 30，DSP 30被配置为经由数据总线或点对点连接与外部控制器单元(或任何其它外部装置)通信。已参照图1描述DSP 30的数字通信接口。在本示例中，DSP 30可另外接收输入数据流DIN(例如，根据SPI标准)，这允许外部控制器单元(或任何其它外部装置)向DSP 30发送校准数据(和任何其它数据)，DSP 30将校准数据存储在存储器31中或更新先前存储的校准数据。
为了能够实现装置的校准，测试电流iTEST可被注入到初级导体1中作为初级电流(iP=iTEST)。电流传感器通常被配置为测量相当大的电流(例如，100 A或更大)。为了使用于校准的装置的复杂性保持低，希望使用相当低的测试电流iTEST(例如，1 A或更小)。然而，这种小的测试电流iTEST导致具有低信噪比(SNR)的相应地小的传感器信号VH。实际上，SNR可低于0 dB。为了校准的目的，在外部芯片管脚处提供模拟传感器信号VH(霍尔电压)，该外部芯片管脚在图2的示例中被标记为CAL。也就是说，霍尔传感器20的输出可直接与芯片管脚CAL连接，或者传感器信号VH可被预放大(放大器22)，同时放大器输出连接到芯片管脚CAL。稍后参照图4和5讨论校准的处理和校准装置。通常，模拟传感器信号VH或通过模拟信号处理而从其得到的任何模拟信号可被提供给外部芯片管脚CAL。在这种情境下，“模拟信号处理”可包括任何种类的信号处理，所述任何种类的信号处理不涉及承载关于磁场H的信息的模拟信号的量化(用于获得离散值信号)。实际上，缓冲放大器可被用于分离(预放大的)模拟传感器信号与输出端子(例如，用于允许驱动输出端子CAL的大的电容性负载)。然而，缓冲放大器可被视为被包括在放大器22的输出级中。
图2的示例还包括温度传感器26和芯片应力传感器27，芯片应力传感器27被配置为生成代表其中集成磁场传感器20的半导体管芯中的机械应力的传感器信号。关于温度和芯片应力的信息被提供给DSP 30，DSP 30可因此被配置为补偿磁场传感器对温度和芯片应力的横向灵敏度。另外，关于温度和/或芯片应力的信息可例如经由提及的DSP30中所包括的通信接口被提供给外部装置。
图3图示可替换实施例。图3的电流传感器类似于图2的电流传感器，但除了霍尔传感器20(第一磁场传感器)之外具有第二磁场传感器(XMR传感器25)。第一和第二磁场传感器被彼此靠近地布置，以使得它们实际上“看见”同一磁场H或磁场H的紧密相关的磁场分量。然而，即使——视情况而定——它们未看见正好同一磁场，也可基于在第二磁场传感器处的磁场外推在第一磁场传感器的位置处的磁场，因为这两个传感器相对于彼此的位置在芯片封装内被很好地定义。例如，霍尔传感器可对磁场H的垂直分量敏感，而XMR传感器可对水平分量敏感(假设半导体管芯被放置在水平平面中)。在这种情况下，水平和垂直磁场分量将会相关，并且能够从另一分量得到一个分量。在本示例中，霍尔传感器20的输出被按照与图2的先前示例中的相同的方式数字化和处理。而且，数字通信接口(总线接口)与先前示例中的相同。然而，在芯片管脚CAL处提供的模拟传感器信号不由霍尔传感器20提供(如图2的示例中的一样)，而是由XMR传感器25提供，XMR传感器25通常具有显著高于霍尔传感器20的灵敏度。可选地，由XMR传感器25提供的传感器信号VD可在被提供给芯片管脚CAL之前被放大(并且视情况而定被缓冲)。最后，应该注意的是，替代于侧向霍尔传感器，能够使用所谓的垂直霍尔传感器。通常在CMOS技术中实现的垂直霍尔传感器也对侧向(平面内)磁场分量敏感(比如XMR传感器)。
图4图示用于校准图3的电流传感器的装置。图4中示出的传感器芯片2与图3的传感器芯片相同。图4的装置另外包括控制器40(例如，具有适合的外围设备的计算机)、测试信号发生器41和与测试信号发生器40同步地操作的锁定放大器45。测试信号发生器被配置为生成调制的测试信号(在本示例中是简单正弦信号)，调制的测试信号被提供给初级导体并且因此导致经过初级导体1的测试电流iTEST。测试电流iTEST是已知的(即，通过测试信号发生器41的适当设计来设置)，或者单独地测量(例如，在测试电流iTEST的电流路径中使用电流测量电阻器)测试电流iTEST。测试电流iTEST在霍尔传感器20的位置和XMR传感器25的位置处引起对应磁场。XMR传感器25提供对应模拟传感器信号VD，在传感器芯片2的外部管脚CAL处提供所述对应模拟传感器信号VD。在正弦测试电流的目前情况下，传感器信号VD也具有正弦波形，该正弦波形具有与测试电流相同的频率。
在外部芯片管脚CAL处分接模拟传感器信号VD，并且将模拟传感器信号VD提供给解调器，解调器在本示例中是锁定放大器。锁定放大器45解调正弦传感器信号VD以测量正弦传感器信号VD的幅值。测量的传感器信号VD的幅值由校准控制器40读取。对于任何给定测试电流iTEST并且基于XMR传感器25的已知传感器特性(特性VD/H曲线)，控制器40能够计算在磁场传感器20、25的位置处的磁场H的大小；并且基于磁场H，控制器也能够计算用于霍尔传感器的(校准的)比例因数k(k=H/iP)。这样获得的比例因数k可经由数字总线接口(串行数据流DIN)被发送给DSP 30，并且——作为校准数据——存储在传感器芯片2的存储器31中。存储的校准数据能够随后被用于以后的基于由霍尔传感器20提供的传感器信号VH的测量。
图5图示了用于校准图2的电流传感器的装置。该装置基本上与图5的先前示例相同。为了避免重复，参照图4的以上描述。然而，图5图示了如何经由电流隔离将测试电流iTEST注入到初级导体1中。在本示例中，电流隔离由去耦电容器C1和C2实现，去耦电容器C1和C2分别连接在测试信号发生器41的第一输出端子和外部初级导体1的一端之间以及在测试信号发生器41的第二输出端子和外部初级导体1的另一端之间。作为说明性示例，我们假设电容器C1和C2中的每个电容器的470 nF的电容和10kHz的测试电流iTEST的频率fTEST。电容器C1和C2的串联电路的阻抗Z因此是(2πC1)-1+(2πC1)-1，并且因此Z=67,73Ω(假设初级导体的电阻可忽略)。还假设测试信号发生器41生成具有频率fTEST和5V的幅值的交流电压VTEST信号(施加于电容器C1、初级导体1和电容器C2的串联电路)，这导致具有73,83 mA的幅值的VTEST/Z的测试电流iTEST。还假设在电流传感器的操作期间100 A的初级电流iP将会在霍尔传感器20的位置处引起20 mT的磁场H，测试电流iTEST将会引起相当低但能够借助于锁定放大器45容易地测量的14,77 µT的磁场。对于非常小的测试电流iTEST，图3和4的电流传感器将会更容易校准，因为用于校准的XMR传感器25通常比霍尔传感器20更灵敏。
在先前示例中，锁定放大器45已被用于解调正弦测试电流。然而，其它调制/解调方案可被用于生成用于校准集成在传感器芯片2中的电流传感器(参见图2和3)的调制的测试电流。可替换地，可使用扩展频谱调制技术，其中例如利用伪随机扩频序列调制测试电流(因为其可以当使用直接序列扩频(DSSSS)调制时被完成)。在芯片管脚CAL处的所得到的传感器信号VH(或VH’)也将会被利用扩频序列调制，并且即使针对极低的信噪比，解调器45也可通过解调来检测传感器信号VH的幅值。使用扩展频谱技术用于调制测试电流并且解调所得到的(预放大的)模拟传感器信号需要使测试电流信号“分布”跨定义的带宽的连续频率范围，所述定义的带宽可对应于针对电流测量的电流传感器芯片的指定带宽。当使用单频的测试电流(即，利用正弦载波调制)时，所得到的校准数据由于涡流的发生可以是频率相关的。使用具有与电流传感器芯片的(模拟)带宽对应的定义的带宽的测试电流可因此更加“现实”并且产生更好的校准数据。
当然，使用去耦电容器C1和C2的电容耦合也可被用在图4的装置中。另外，应该注意的是，控制器40(例如，个人计算机)和解调器45(例如，锁定放大器)之间的连接不必是物理信号连接。人类操作人员可将如由解调器45提供的传感器信号幅值VTH的当前读数输入到控制器40中。类似地，控制器40和测试信号发生器之间的连接也不必是物理信号连接。然而，关于测试电流iTEST的信息(幅值)应该可用于控制器40。应该注意的是，在其中不需要电流隔离的应用中，电容器C1和C2中的每个电容器可被省略或由电阻器或电流源或任何其它适合的电路替换。
图6是图示校准如图2或3中所示的电流传感器芯片的一个示例性方法的流程图。根据所描绘的示例，提供电流测量装置，该电流测量装置包括电流传感器芯片2(参见例如图2或3)和布置为与电流传感器芯片2相邻但与电流传感器芯片2分开的初级导体1(参见图6，步骤61)。也就是说，初级导体1可机械连接到电流传感器芯片2，但位于(封装的)电流传感器芯片2外部(未被集成在电流传感器芯片2中)。调制的测试电流iTEST被生成并且——作为初级电流——注入到初级导体1中，因此引起磁场H(参见图6，步骤62)。测试电流具有特定(预设)大小。在电流传感器芯片2的外部管脚CAL处分接模拟输出信号(参见例如图4的信号VD或图5的信号VH’)(参见图6，步骤63)。如参照图2至5所解释，模拟输出信号是电流传感器芯片2中所包括的磁场传感器(霍尔传感器20或XMR传感器25)的模拟传感器信号(信号VH或VD)或通过模拟信号处理而从其得到的信号(例如，如图5的示例中的信号VH’)。模拟输出信号被解调以生成代表模拟输出信号的大小的测量值(参见图6，步骤64)。在图5的示例中，使用锁定放大器作为解调器45测量放大的霍尔传感器信号VH’的大小。基于代表模拟输出信号的大小的测量值，例如通过使用电流测量装置的数学模型的计算来确定校准参数(参见图6，步骤65)。校准参数随后被存储在电流传感器芯片2中所包括的存储器31中(参见图6，步骤66)。
电流测量装置的数学模型可包括如以上已经另外提及的（一个或多个）磁场传感器对温度和/或芯片应力的横向灵敏度。能够例如经串行总线通信接口使测量的应力和温度值可用于控制器40或其它外部装置，如以上已经解释的那样。因此，校准参数的计算可基于代表模拟输出信号(例如，VH’)的大小的测量值、已知的调制的测试电流iTEST的大小以及测量的电流传感器芯片的温度和/或测量的芯片应力(即，代表其中集成磁场传感器的半导体管芯中的机械应力的信号)。
尽管已描述本发明的各种实施例，但对于本领域普通技术人员而言将显而易见的是，在本发明的范围内许多更多实施例和实现方式是有可能的。因此，除了考虑到所附权利要求及其等同物之外，本发明不应该受到限制。关于由以上描述的部件或结构(组件、装置、电路、系统等)执行的各种功能，用于描述这种部件的术语(包括对“构件”的参考)旨在对应于（除非另外指示）执行描述的部件的指定功能(即，在功能上等同)的任何部件或结构，即使不在结构上等同于在本文中图示的本发明的示例性实现方式中执行该功能的公开的结构。

Claims (23)

1.一种电流传感器芯片，包括：
第一磁场传感器元件，被配置为生成代表由经过外部初级导体的初级电流引起的磁场的第一模拟传感器信号；
模数转换器，耦合到第一磁场传感器元件并且被配置为基于第一模拟传感器信号生成数字传感器信号；
数字信号处理器，耦合到模数转换器以接收数字传感器信号，并且所述数字信号处理器被配置为：基于所述第一模拟传感器信号和至少一个横向灵敏度参数确定至少一个校准参数，并且基于所述数字传感器信号和所述至少一个校准参数确定代表初级电流的对应电流测量信号；和
外部输出管脚，耦合到第一磁场传感器元件以接收第一模拟传感器信号或通过模拟信号处理而从第一模拟传感器信号得到的模拟信号。
2.根据权利要求1所述的电流传感器芯片，
其中所述模拟信号处理不涉及承载关于由初级电流引起的磁场的信息的模拟信号的量化。
3.根据权利要求1或2所述的电流传感器芯片，
其中所述第一磁场传感器元件是霍尔传感器或磁阻传感器。
4.根据权利要求1至2中任一项所述的电流传感器芯片，还包括以下中的至少一个：
温度传感器，被配置为生成温度信号，温度信号被作为所述至少一个横向灵敏度参数的第一横向灵敏度参数提供给数字信号处理器；
芯片应力传感器，被配置为生成应力信号，应力信号被作为所述至少一个横向灵敏度参数的第二横向灵敏度参数提供给数字信号处理器。
5.根据权利要求1至2中任一项所述的电流传感器芯片，还包括：
通信接口电路，连接到数字信号处理器，其中所述数字信号处理器被配置为经由通信接口电路以数字方式与外部装置通信。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的电流传感器芯片，其中所述数字信号处理器被配置为经由通信接口接收数据并且将接收的数据存储在存储器中，其中存储在所述存储器中的所接收的数据用于计算所述至少一个校准参数。
7.一种电流传感器芯片，包括：
第一磁场传感器元件，被配置为响应于由经过外部初级导体的初级电流引起的磁场生成第一模拟传感器信号；
第二磁场传感器元件，被配置为响应于由经过外部初级导体的初级电流引起的磁场生成第二模拟传感器信号；
模数转换器，耦合到第二磁场传感器元件并且被配置为基于第二模拟传感器信号生成数字传感器信号；
数字信号处理器，耦合到模数转换器以接收数字传感器信号并且被配置为基于数字传感器信号和存储在存储器中的校准参数确定代表初级电流的对应电流测量信号；和
外部输出管脚，耦合到第一磁场传感器元件以接收第一模拟传感器信号或通过模拟信号处理而从第一模拟传感器信号得到的模拟信号。
8.根据权利要求7所述的电流传感器芯片，
其中所述模拟信号处理不涉及承载关于由初级电流引起的磁场的信息的模拟信号的量化。
9.根据权利要求7或8所述的电流传感器芯片，
其中所述第一磁场传感器元件是霍尔传感器或磁阻传感器。
10.根据权利要求7至8中任一项所述的电流传感器芯片，还包括以下中的至少一个：
温度传感器，被配置为将温度信号提供给数字信号处理器；
芯片应力传感器，被配置为将应力信号提供给数字信号处理器。
11.根据权利要求7至8中任一项所述的电流传感器芯片，还包括：
通信接口电路，连接到数字信号处理器，其中所述数字信号处理器被配置为经由通信接口电路以数字方式与外部装置通信。
12.根据权利要求7至8中任一项所述的电流传感器芯片，其中所述数字信号处理器被配置为经由通信接口接收数据并且将接收的数据作为校准参数存储在存储器中。
13.一种用于校准电流传感器芯片的系统，所述系统包括：
电流测量装置，包括电流传感器芯片和布置为与电流传感器芯片相邻但与电流传感器芯片分开的初级导体；电流传感器芯片包括：
第一磁场传感器元件，被配置为响应于由经过初级导体的初级电流引起的磁场生成第一模拟传感器信号；
数模转换器，耦合到第一磁场传感器元件或第二磁场传感器元件并且被配置为分别基于第一模拟传感器信号或基于由第二磁场传感器元件生成的第二模拟传感器信号生成数字传感器信号；
存储器，用于存储校准参数；
数字信号处理器，被配置为使用存储在存储器中的校准参数和数字传感器信号确定代表初级电流的电流测量信号；
输出管脚，耦合到第一磁场传感器以接收第一模拟传感器信号或通过模拟信号处理而从第一模拟传感器信号得到的模拟信号并且将其提供作为模拟输出信号；
测试信号发生器，被配置为提供调制的测试电流；测试信号发生器耦合到初级导体以将测试电流——作为初级电流——注入到初级导体中；
解调器，耦合到电流传感器芯片的输出管脚以接收模拟输出信号，解调器被配置为解调模拟输出信号并且提供代表模拟输出信号的大小的测量值；
控制器，耦合到电流传感器芯片以向电流传感器芯片的存储器传送校准参数，校准参数基于代表第一模拟输出信号的大小的测量值。
14.根据权利要求13所述的系统，
其中使所述解调器和测试信号发生器同步并且解调器被配置为与调制的测试电流同步地解调模拟输出信号。
15.根据权利要求13或14所述的系统，
其中所述控制器通过人类操作人员的输入来接收校准参数。
16.根据权利要求13或14所述的系统，
其中所述控制器被配置为基于从人类操作人员接收的输入数据计算校准参数。
17.根据权利要求13或14所述的系统，
其中所述控制器连接到解调器以接收数据，该数据代表表示第一模拟输出信号的大小的测量值，并且
其中控制器被配置为基于从解调器接收的数据计算校准参数。
18.根据权利要求13至14中任一项所述的系统，
其中所述调制的测试电流具有正弦波形以及特定大小和特定测试频率，并且
其中解调器是锁定放大器，该锁定放大器被配置为通过将模拟输出信号与具有测试频率的正弦解调信号混合来解调模拟输出信号。
19.根据权利要求13至14中任一项所述的系统，
其中所述调制的测试电流根据DSSS调制技术利用扩频序列被调制，并且
其中解调器是DSSS解调器，该DSSS解调器被配置为解调根据DSSS调制技术调制的信号。
20.一种用于校准电流传感器芯片的方法，所述方法包括：
提供电流测量装置，该电流测量装置包括电流传感器芯片和布置为与电流传感器芯片相邻但与电流传感器芯片分开的初级导体；
生成具有特定大小的调制的测试电流并且将调制的测试电流——作为初级电流——注入到初级导体中，因此引起磁场；
在电流传感器芯片的外部管脚处分接模拟输出信号；模拟输出信号是模拟传感器信号或通过模拟信号处理而从模拟传感器信号得到模拟输出信号，其中所述模拟传感器信号由电流传感器芯片中所包括的磁场传感器生成；
解调模拟输出信号以生成代表模拟输出信号的大小的测量值；
基于测量值确定校准参数；
将校准参数存储在电流传感器芯片中所包括的存储器中。
21.根据权利要求20所述的方法，其中确定校准参数包括：
基于代表模拟输出信号的大小的测量值和调制的测试电流的大小计算校准参数。
22.根据权利要求20所述的方法，其中确定校准参数包括：
基于代表模拟输出信号的大小的测量值、调制的测试电流的大小和测量的电流传感器芯片的温度来计算校准参数。
23.根据权利要求20所述的方法，其中确定校准参数包括：
基于代表模拟输出信号的大小的测量值、调制的测试电流的大小和测量的电流传感器芯片的应力来计算校准参数。
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