CN106461716A - 具有集成的传感器的模块 - Google Patents

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马科·斯皮格
丹尼尔·G·阿查默
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Abstract

一种模块包括：一集中器，具有一缺口以及一中心开口；一传感器，固定在所述集中器的缺口中；一电源导管，延伸穿过所述中心开口。导体从所述传感器延伸，以提供来自所述传感器的结果。所述传感器可设置为测量由所述集中器产生的流量。所述电源导管电绝缘并机械连接于所述集中器。

Description

具有集成的传感器的模块
相关申请
本申请主张于2014年5月6日提交的美国临时专利申请US61/988970的优先权，该申请通过援引其整体合并于本文。
技术领域
本申请涉及传感器领域，更具体而言涉及用于电源应用的传感器领域。
背景技术
在很多应用中，希望监控流经一导体的电流。尽管老的系统通常使用尺寸过大的导体来管理潜在的电流尖峰(spike)，但是为了能够提高效率以及降低重量和成本，更希望使用一具有降低安全系数(safety factor)的电源操控系统。为了有助防止(protectagainst)可能引起过热的电流尖峰，电流传感器可设置成提供能用于触发合适控制的一反馈机构。已知的电流传感器的实例示出在图1至图3中。如可认识到的，传感器包括收容一传感器(其可为霍尔效应传感器或其它已知的电流传感器)的一塑料本体，且传感器围绕导体(通常为被绝缘的导体)安装，如图4和图5所示。传感器包括电线，电线从传感器的本体延伸，且电线将信号传递至一控制系统。尽管所示出的系统是有效的，但是现有的传感器往往占用相当大的空间，且有一个问题是传感器可能被不经意地磨损掉保护绝缘皮，这可能会使导体露出，由于电压和电流负荷，这将被视为是非常危险的。尽管缩小电流传感器的尺寸会有所帮助，然而希望提供优良的饱和电阻(saturation resistance)以及硅钢(作为集中器(concentrator)的金属)的机械特性却使得难于提供一改善的方案。但是，某些人群会赏识在传感器上的进一步改进。
发明内容
公开了一种模块，其包括集成于所述模块的一传感器。所述的设计能用于采用已知类型的传感器来提供电流感测，同时显著减少所述传感器所需要的封装空间。在一实施例中，一基座设置成包括一电源导管。所述电源导管包括一开孔且可设置为用作一垫片或一端子。一传感器由所述基座支撑且设置成与所述电源导管相邻地定位在一场集中器的一劈口(split)之间，并用于感测流经所述电源导管的电流。
附图说明
本申请通过举例示出于但不限于附图，在附图中类似的附图标记表示类似的部件，且在附图中：
图1示出一现有技术的传感器的一实施例。
图2示出一现有技术的传感器的一实施例。
图3示出一现有技术的传感器的一实施例。
图4示出一现有技术的传感器的一实施例处于一安装状态。
图5示出一现有技术的传感器的一实施例处于一未安装状态以及已安装状态。
图6示出具有一集成的传感器的模块的一实施例。
图7示出图6所示的实施例的一部分分解图。
图8示出具有一集成的传感器的模块的一实施例的一立体图。
图9示出具有一集成的传感器的模块的另一实施例的一立体图。
图10示出图9所示的实施例的另一立体图。
图11示出图9所示的实施例一部分分解立体图。
图12示出图11所示的实施例的另一立体图。
图13示出图9所示的模块的一部分的一立体图。
图14示出图13所示的实施例的一部分分解立体图。
具体实施方式
下面具体的说明描述多个示范性实施例且不意欲限制到明确公开的组合。因此，除非另有说明，本文所公开的各种特征可以组合在一起而形成出于简明目的而未示出的多个另外组合。
图6至图8示出系统的一实施例的特征，所述系统能设置为测量和/或感测流经一导体的电流，以一理想的方式提供反馈。一系统10包括一基体15，基体15包括一个或更多电源端口(power port)25(其可为通常用于IGBT的形式)。一模块20设于一导体40与基体15的电源端口25之间。一螺栓27可安装在电源端口25上，且一螺母33用于将一平头件41压在模块20上。
如可认识到的，模块20包括一场集中器52(field concentrator)，场集中器52具有一缺口(gap)54，缺口54的尺寸设置为提供所需要的流量(flux)。场集中器52由非晶态(amorphous)合金形成，且具有所需形状的一横截面并包括相反的两面56a、56b。一电源导管(power conduit)60设于场集中器52内并延伸通过相反的两面56a、56b，且电源导管60与所述场集中器电绝缘。一感测单元包括连接于导体58的一传感器57，且传感器57可粘接就位于缺口54中。在实际中，电源导管60包括一内表面62，内表面62限定延伸穿出集中器52的相反两面的一通道64，从而流经电源导管60(直接和/或通过所述通道)的电流在所述集中器内形成一由传感器57感测的流量。通道64提供放置所述螺栓的空间，且所述电源导管在电源端口25与导体40/平头件41之间提供了一低阻抗的电气路径(电源导管60可为铜合金)。
图9至图14示出一模块120的一实施例的多个特征。模块120包括具有一开孔145的一基座140，且一电源导管160定位于开孔145中并延伸穿过集中器152的中心开口153(中心开口153穿过集中器152的相反两面156a、156b)。基座140有助提供集中器152与电源导管160之间的电绝缘。为了有助提供电绝缘，基座140包括在电源导管160和集中器152之间延伸的一内壁144。所述基座可包括凸耳149，凸耳149可用于有助将基座140固定在所需要的位置。
电源导管160成型有对接圆筒形端子的多个接触部，且包括一夹持部162，夹持部162具有一开孔163，开孔163将有助使得通过一紧固件将电源导管160固定于一电源端口(未示出)。然而，如可认识到的，电源导管160可设置为与不同形状的端子对接，且因此所示出的设计不意欲作为限制，除非另有说明。
基座140包括：一第一部分142(其包括内壁144)；以及一第二部分143，具有支撑集中器152的一基部(base)148，且第二部分143包括一传感器支撑部146。传感器支撑部146支撑一感测单元170，感测单元170包括多个导体172以及一传感器174，传感器174将定位在集中器152的一缺口155内。传感器是熟知的，且各种制造提供可为霍尔效应传感器的形式也可为其它传感器类型的合适的传感器，因此在此无需对传感器进一步说明。
在工作时，电源导管160提供穿过基座140的一低阻抗路径，基座140允许一感测单元(其可基于霍尔效应传感器或其它合适的感测技术)来感测流经所述电源导管的电流的量，而不占用大量的空间。因此，所示出的实施例允许以这样一种方式感测电源，即能将传感器靠近使用或提供电源的设备设置(这从控制的观点看是有益的)。另外，如果需要，所述感测单元也可用于感测温升(取决于所采用的感测芯片的类型)。
本文给出的申请以其优选实施例及示范性实施例说明了各个特征。本领域技术人员在阅读本申请后将能作出处于随附权利要求的范围和精神内的许多其它的实施例、修改以及变形。

Claims (5)

1.一种模块，包括：
一集中器，由一非晶态合金形成，所述集中器具有一缺口以及一中心开口，所述缺口的尺寸设置为提供一所需的流量；
一传感器，牢固地定位在所述缺口中，所述传感器设置为感测流量变化；
导体，从所述传感器延伸；以及
一电源导管，延伸通过所述中心开口，所述电源导管与所述集中器电隔离并机械连接于所述集中器，其中，在工作时，流经所述电源导管的电流形成由所述传感器感测的一流量变化。
2.如权利要求1所述的模块，还包括一基座，所述基座支撑所述集中器以及所述电源导管。
3.如权利要求2所述的模块，其中，所述基座包括一内壁，所述内壁在所述集中器与所述电源导管之间延伸。
4.如权利要求3所述的模块，其中，所述基座包括一传感器支撑部，所述传感器支撑部设置为将所述传感器定位在所述缺口中。
5.如权利要求4所述的模块，其中，所述基座包括有用于支撑基座的凸耳。
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