CN107407698A - 用于感测通过导体的电流的感测装置及其方法 - Google Patents

Abstract

用于表征通过导体的电流流动的感测装置包括多个磁传感器。在一些实施例中，传感器成对分组以实现对响应于非由通过导体的电流流动产生的磁场生成的信号的共模抑制。使用具有不同敏感度水平的传感器收集关于由流过导体的电流生成的磁场的信息，其中处理这种信息以表征磁场。在一些情况下，传感器包括在可以围绕导体缠绕的柔性材料上或其中。

Description

用于感测通过导体的电流的感测装置及其方法

相关申请

本申请要求2016年8月30日提交的美国申请No.15/251,082的优先权和权益，该美国申请No.15/251,082要求2015年12月28日提交的美国申请No.62/271,833的优先权和权益，这些申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般地涉及磁传感器，更特别地，涉及使用磁传感器来表征流过导体的电流。

背景技术

有各种测量电流的方式，包括但不限于使用分流电阻器、电流互感器或者磁传感器。分流电阻器提供与流过与负载串联的分流电阻器的电流成比例的电压。在一些情况下，分流电阻器提供具有低偏移的准确读数。然而，分流电阻器不与负载电隔离，并且使用分流电阻器的电流传感器在暴露于大电流时可能被损坏。

电流互感器包括初级线圈和次级线圈。初级线圈承载待测量的初级电流，并且初级线圈借助于初级电流而在次级线圈中感生出磁场。在次级线圈中生成与初级电流成比例的电流，其中比例由匝数比确定，匝数比与初级线圈和次级线圈的圈数有关。尽管电流互感器提供电隔离，但是电流互感器通常很大并且笨重。

磁传感器基于麦克斯韦方程的原理测量电流，麦克斯韦方程规定由通过例如导体的电流流动生成的磁场的幅度(a)与从导体中心到测量点的距离成反比，并且(b)与导体中流动的电流成比例。当磁传感器用于测量电流时，其提供电隔离和相对准确的电流读数。另外，磁传感器与其它类型的电流传感器相比具有相对低的功率消耗、良好的可靠性特征并且随着时间几乎不遭受劣化。

尽管磁传感器提供良好的可靠性和大体准确的电流读数，但是其动态范围有限。典型地，被设计为感测小电流的磁传感器被大得多的电流淹没(overwhelmed)，并且除了该电流大于传感器能够测量的电流的最大水平以外不能提供关于这种较大电流的任何有用信息。类似地，设计为测量较大电流的传感器可能不能提供关于非常小的电流的有用信息。

因此，期望提供不太容易受到与电流流动无关的外部磁场影响的基于磁传感器的感测装置以用于表征通过导体的电流流动，其中该感测装置具有对不同电流水平有用的宽动态范围。

附图说明

图1是根据示例性实施例的电流感测装置的框图；

图2是提供根据示例性实施例的图1的电流感测装置的一部分的透视图的框图；

图3是根据示例性实施例的电流感测装置的框图；

图4-6是示出根据示例性实施例的磁传感器阵列的框图；

图7是示出根据示例性实施例的安装至包括载流迹线的电路的感测装置的框图；

图8是根据示例性实施例的电流感测装置的框图；

图9是图示根据示例性实施例的用于表征流过导体的电流的方法的流程图；

图10是图示根据示例性实施例的用于校准感测装置的方法的流程图；

图11是根据示例性实施例的一段柔性材料中包括的传感器阵列的框图；

图12是根据示例性实施例缠绕在导体上的图11的传感器阵列的框图；

图13是根据示例性实施例的一段柔性材料中包括的传感器阵列的框图；

图14是根据示例性实施例的感测装置的框图；并且

图15是根据示例性实施例的示例应用中包括的传感器装置的框图。

具体实施方式

以下典型地实质上仅仅是说明性的，并不意在限制本主题的实施例或者这种实施例的应用和使用。此处描述为示例性的任何实现方式不一定被解释为优选于或者优越于其它实现方式。

为了图示的简单和清楚，附图描绘各种实施例的构造的一般结构和/或方式。可以忽略公知特性和技术的描述和细节以避免使其它特征不必要地模糊。图中的元件不必然按比例绘制：可以相对于其它元件放大一些特征件的尺寸以帮助提高对示例实施例的理解。

术语“包含”、“包括”、“具有”及其任何变型作为同义词使用以指示非排他性包含。术语“示例性”用于表示“示例”而不是“理想”的意思。

为了简明，本文可以不描述为本领域技术人员所知的常规技术、结构和原理，包括，例如，磁传感器的物理组成、这种传感器的生产、磁学的基本原理、磁传感器设备的基本工作原理以及基础电子学。

在该描述过程中，根据图示各种示例性实施例的不同附图，可以使用相似的数字标识相似的元件。

为了简明，本文可以不对某些系统和子系统(以及其单个操作组件)的功能方面进行详细描述。此外，本文包括的各种附图中所示的连接线意在表示各种元件之间的示例性功能关系和/或物理耦接。应当注意，在主题的实施例中可以存在许多可替代的或者附加的功能关系或者物理连接。

本文中可以针对功能和/或逻辑块组件并且参照可以由各种计算组件或者设备执行的操作、处理任务和功能的符号表示来描述工艺和技术。这种操作、任务和功能有时被称为计算机执行的、计算机化的、软件实现的或者计算机实现的。在实践中，一个或者多个处理器设备可以通过操纵表示系统存储器中的存储器位置处的数据位的电信号以及信号的其它处理来实施所描述的操作、任务和功能。数据位的存储器位置被保持为具有与数据位相对应的特定电气性质、磁性质、光学性质、电阻性质或有机性质的物理位置。应当理解，可以由被配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件实现附图中所示的各种时钟组件、信号组件、逻辑组件和功能组件。例如，系统或者组件的实施例可以采用可以在一个或者多个微处理器或其它控制设备的控制下实施各种功能的各种集成电路组件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等。

磁传感器感测一个或者多个方向上的磁场。这种磁传感器典型地具有使其可操作以提供关于其所暴露到的磁场的有意义的信息的动态范围。例如，如果磁场小到在磁传感器的动态范围以外，则传感器不生成关于低于其感测阈值的这种场的任何输出信息。类似地，如果磁场大到使磁传感器饱和，则磁传感器输出指示其感测到具有等于或者大于磁传感器的动态范围的高端的幅度的磁场的信息。当磁场在传感器的动态范围以内时，磁传感器生成基于磁场的输出信息。例如，磁传感器可以提供输出的幅度与如由传感器检测的磁场的幅度成比例并且输出的符号指示磁场相对于磁场所参照的方向轴为正方向或反方向的模拟输出。

如下面更详细描述的，本文公开了采用布置成阵列的多个磁传感器的实施例。在一些实施例中，传感器成对地布置，其中每对磁传感器允许对与当前测量的电流无关的外磁场的共模抑制。在一些实施例中，磁传感器阵列包括多个磁传感器对，其中不同的传感器对对于与待测量的电流相对应的磁场具有不同的敏感度水平。例如，在一些实施例中，第一对传感器中的磁传感器与导体间隔第一距离，而第二对中的传感器与导体间隔更大的第二距离，使得第二对对于由通过导体的电流生成的磁场的敏感度由于距离增大而减小。在其它实施例中，可以调整第二对传感器中的磁传感器的取向以使得其与第一对传感器不同地感知磁场，使得第二对传感器对磁场较不敏感。

在其它实施例中，每对传感器中的传感器的组成不同，使得即使与导体间隔相等距离，传感器阵列中的每对传感器对磁场的敏感度也有所不同。例如，可以将第二对传感器中的传感器的大小设定为或者构造为包括使那些传感器对导体的磁场较不敏感的材料，以使得那些传感器的动态范围与第一对传感器不同。在其它实施例中，传感器阵列中包括缓冲材料以调整某些传感器的敏感度，从而使其动态范围相对于由通过导体的电流生成的磁场而改变。值得注意地，用于调整传感器对磁场的敏感度的这些不同的技术(不同距离、不同取向、不同组成、补充缓冲材料等)可以以各种组合进行组合以实现阵列中的传感器在敏感度上的期望的变化。使传感器对于由电流生成的磁场具有不同敏感度水平为传感器阵列整体提供了扩展的动态范围。生成小场的小电流可以由具有高敏感度水平的传感器来表征，而其场使具有高敏感度的传感器饱和的较大电流可以由不被由较大电流生成的较高幅度的磁场淹没的具有较低敏感度水平的传感器来表征。

本文还公开了处理电路，用于结合由传感器阵列中的多个传感器提供的信息以产生关于通过导体的电流流动的期望表征的信息。这种处理电路可以被实现为分立硬件、在处理器上执行的软件或其组合，并且确定哪个传感器在提供有用的输入并且结合来自多个传感器的输入以生成关于电流流动的表征数据。这种表征数据可以包括例如电流的存在/不存在、电流的幅度以及电流流动的方向。如下面更详细讨论的，在一些实施例中，在与传感器阵列相同的基板上包括处理电路，而在其它实施例中，在与阵列分开的基板上实现处理电路。在其它实施例中，可以在更复杂的集成电路或电路板上包括这种处理电路连同另外的处理器或相关电路。例如，处理电路可以被设计为在印刷电路板上包括的专用集成电路(ASIC)或者可以落入包括其它电路元件的集成电路设计中的标准单元。还可以借助于连接至传感器阵列的处理器上的软件来实现处理。

提出了传感器阵列设置在可以缠绕在导体上或者以其它方式安装至导体的一段柔性材料中或其上的其它示例实施例。下面描述了具有嵌入或安装的传感器的系带和胶带，其中基于传感器在柔性材料中/上的定位和柔性材料附接至导体的方式来改变传感器相对于导体的相对放置。在一些实施例中，柔性材料包括输出端口或者其它电路，用以向远离柔性材料的处理电路提供传感器信息，而在其它实施例中，处理电路包括于柔性材料上。传感器阵列在柔性材料中或其上的实施例设置有自适应电流传感器，该自适应电流传感器可以容易地应用于各种不同大小的导体。

图1图示了耦接至处理电路30的传感器阵列20。将包括磁传感器21-24的传感器阵列20放置在导体10上或者靠近导体10放置以检测和表征导体10中的电流流动。在一些实施例中，在相同基板上包括传感器阵列20和导体10，而在其它实施例中，导体10在不同基板上或者是独立导体(诸如，导线)。在一些实施例中，以确保导体10相对于传感器21-24适当定位的方式在被设计为容纳导体10的结构中包括传感器阵列，以使得传感器21-24能够提供关于由流过导体10的电流生成的磁场的有用的信息。例如，其上包括传感器阵列20的结构可以包括沟槽或者孔以用于插入导线。在其它示例中，传感器阵列结构上包括的安装点帮助传感器阵列20相对于导体10定位。在其它实施例中，传感器21-24中的每一个是分开的结构，其已经被相对于其它传感器定位以形成阵列。

磁传感器21-24中的每一个感测至少一个方向上的磁场。例如，在一个实施例中，磁传感器21-24中的每一个是感测垂直于导体的方向上的磁场的单轴传感器。例如，每个传感器可以感测具有直接延伸到页面内并且穿出页面的通量线的磁场，其示出为与图1中的Z轴相对应。在其它实施例中，磁传感器21-24中的每一个是能够检测多个方向上的磁场的多轴磁传感器。例如，单轴磁传感器可以检测进入并且离开页面(Z轴)的磁场，而多轴磁传感器还可以检测与X轴相对应的从右至左的方向上和/或与Y轴相对应的上下方向上的磁场。可以使用以不同取向定位的单轴传感器组来形成这种多轴磁传感器。在其它实施例中，这种多轴磁传感器可以在单个平面中一起形成，其中使用通量控制器(flux guide)使磁场相对于该平面重定向，其中传感器被形成为能够感测在形成磁传感器的平面内通常不可感知的磁场。在2013年3月5日授权的标题为“Three Axis Magnetic Field Sensor”的美国专利No.8,390,283中对这种通量控制器和多轴磁传感器进行了讨论，该专利通过引用并入本文。在2014年5月22日公开的标题为“Process Integration of a Single Chip ThreeAxis Magnetic Field Sensor”的美国专利申请公开No.2014/0138346中对关于示例磁传感器的其它细节进行了讨论，该专利申请公开也通过引用并入本文。在一些实施例中，使用以惠斯通电桥配置电气耦接在一起的无屏蔽磁阻感测元件来形成每个磁传感器21-24。在美国专利No.8,390,283中也对这种配置进行了详细讨论。在一些实施例中，使用具有与多个轴相对应的传感器的单个管芯，其中在表征通过导体的电流时忽略与轴中的一些相对应的传感器。例如，可以使用三轴磁场传感器(诸如美国专利No.8,390,283中描述的那些)，其中忽视X轴传感器和Y轴传感器并且仅使用来自Z轴传感器的信息。

如图1所示，磁传感器21和22比磁传感器23和24更接近导体10定位。如果空间轴被限定为穿过导体10的中心(或者预期要插入导体10的位置)并且沿通过导体10的电流流动的方向行进，则第一对磁传感器21、22中的每个磁传感器定位在距与导体相对应的空间轴第一距离处，并且第二对磁传感器23、24中的每个磁传感器定位在距空间轴第二距离处，其中第二距离大于第一距离。如此，由于磁场的强度与从磁场的起始点到场被感测的点的距离成反比，因此由流过导体10的电流生成的任何磁场对磁传感器21和22的影响将大于对磁传感器23和24的影响。如此，尽管磁传感器21-24中的每一个可以在构造上基本相似，但是基于磁传感器23和24较远离导体10定位，其被描述为对于由流过导体10的电流生成的磁场“较不敏感”。如此，图1中描绘的传感器阵列20包括对于由通过导体10的电流生成的磁场具有第一敏感度水平的第一对传感器21和22以及对于由通过导体10的电流生成的磁场具有第二敏感度水平的第二对传感器23和24，其中第二敏感度水平小于第一敏感度水平。

在工作中，当电流流过导体10由此生成磁场时，传感器21-24中的每一个可以或者可以不生成基于磁场的相关信息。例如，如果小电流流过导体10使得小磁场生成，则由传感器21和22感知该磁场可以足以使那些传感器生成关于磁场的强度和方向的信息，而传感器23和24可能距导体10太远而不能对于磁场感知到使得生成有用信息的程度。相反地，由导体10中的大得多的电流产生的强磁场可能使磁传感器21和22饱和，然而基于磁传感器23和24相对于导体10较远定位，因而磁传感器23和24对磁场具有降低的敏感度，由于其未饱和而能够生成关于该磁场的相关输出信息。在又一个示例中，通过导体10的电流可以使得由所有磁传感器21-24感知产生的磁场并且产生的磁场在那些传感器21-24中的每一个的动态范围内，以使得所有四个传感器能够提供关于磁场的输出信息。在这种示例中，磁场不会使得磁传感器21-24中的任何一个饱和，然而，磁场具有足够的幅度以被传感器21-24中的每一个感知和评估。

图1中包括的处理电路30接收由磁传感器21-24中的每一个生成的信息并且评估该信息以提供关于由流过导体10的电流生成的磁场的表征数据，并且因此提供关于电流本身的表征数据。处理电路30确定传感器21-24中的每一个是否提供关于磁场的相关信息，并且，一旦相关信息被选择用于进一步处理，则处理电路30被配置为处理该信息以生成关于通过导体10的电流流动的表征数据。例如，处理电路30可以确定第一对磁传感器21和22饱和，由此指示磁场的幅度超出传感器21和22的动态范围。如此，处理电路将从其选择用于进一步处理以表征通过导体10的电流流动的相关信息中忽略由第一对磁传感器提供的信息或者不对其给予权重。在这种示例中，处理电路30还可以确定传感器23和24未饱和，以及传感器23和24实际上在提供关于由通过导体10的电流生成的磁场的相关信息。如此，处理电路可以分析由传感器23和24提供的信息而忽略由传感器21和22提供的信息，以表征流过导体10的电流。

在另一个示例中，处理电路30确定第一对磁传感器21和22以及第二对磁传感器23和24两者在其相应的动态范围内工作并且未由于由流过导体10的电流生成的磁场而饱和。因此，在表征通过导体10的电流流动时，处理电路30可以使用由所有磁传感器21-24提供的信息。例如，处理电路30可以对于从传感器21-24接收的信息执行加权平均以得出流过导体10的电流的表征数据。这种加权平均可以考虑磁传感器21-24的不同敏感度水平。

在一些实施例中，使用校准程序来改善由处理电路30生成的表征数据。例如，可以使已知电流流过导体10，其中处理电路30基于处理电路30内的初始参数设置生成与该已知电流相对应的表征数据。随后，可以使用校准方法来调整那些参数设置以提供与流过导体10的已知电流对准的表征数据。例如，可以使1安培电流流过导体10，其中由处理电路30产生的初始表征数据指示感测装置检测到流过导体10的0.9安培的电流。因此，可以调整处理电路30中包括的或者处理电路30参考的参数以使得由处理电路30产生的表征数据更准确地反映流过导体10的实际电流。应当理解，在一些实施例中，这种校准可以不一定基于特定应用可接受的相对于电流表征的容差。在其它实施例中，以通过导体10的许多不同水平的电流来执行校准，以确保在整个宽动态范围上适当地校准感测装置并且感测装置因此既可以表征具有低幅度的电流，也可以表征具有高幅度的电流。

图1示出了包括多个磁传感器对的传感器阵列20。磁传感器21-24成对分组以提供相对于由磁传感器21-24感知的不是由于通过导体10的电流流动而生成的外磁场的共模抑制。图2提供了导体10和磁传感器21-24的不同透视图。图2中呈现的视图与由图1中标记为“A”的箭头指示的透视图相对应。在图示示例中，传感器21-24定位在与导体10相同的平面中。由通过导体10的电流生成的磁场由围绕导体10的同心圆表示。假设在图2中电流沿着X轴并且离开页面，则右手定则指示与该电流相对应的磁场在逆时针方向上取向，使得传感器21和23感知向下(-Y)方向上的磁场，而磁传感器22和24感知向上(+Y)方向上的磁场。假设磁传感器21和22被放置为距导体10相同距离，由相同材料组成，并且具有相同结构，则该匹配的传感器21和22应当感知由通过导体10的电流产生的相同量但是具有相反极性的磁场。图2还示出了指向向下方向的外磁场50，其中磁场50与流过导体10的电流无关。为了防止磁场50不利地影响感测装置对通过导体10的电流流动的表征，磁传感器21-24以差分对来分组，使得磁场50对于每个差分对内的传感器中的一个的影响抵消磁场50对该差分对内的另一个传感器的影响。因此，尽管磁传感器21和22以相反极性感知与流过导体10的电流相关联的磁场，但是磁传感器21和22两者以相同方式感知磁场50(即，以具有相同幅度和方向的方式)。如此，通过如图3所示向差分放大器60提供来自磁传感器21和22的输出信息，由传感器21和22响应于外磁场50生成的对输出信息的贡献被抵消。

为了提供对于由检测外磁场(诸如，场50)而产生的信号的优化共模抑制，磁传感器21和22优选地相对于导体10与场50对称地对准。在图2中图示的情况下，这将与在中心与导体10对应的虚拟圆上相距大约180°的点相对应。换言之，传感器放置在导体的相对侧上。然而，在其它实施例中，因为对外磁场产生的这种共模信号的较低水平的抑制可以是可接受的，因此磁传感器21和22的定位不需要这么精确。类似地，传感器23和24可以在中心与导体10对应的较大的虚拟圆上相距180°放置。在一些实施例中，与磁传感器21和22相对应的第一虚拟圆和与磁传感器23和24相对应的第二虚拟圆是位于垂直于导体的空间轴的共同平面中的同心虚拟圆。在其它实施例中，可以使虚拟圆偏移，以使得第一虚拟圆的中心定位在导体的空间轴上的第一点处，而第二虚拟圆的中心定位在空间轴上的不同的第二点处。

值得注意地，尽管图1和图2示出了成对分组的磁传感器21-24，但是其它实施例不需要这种匹配的磁传感器组。例如，如果外磁场不是重要问题，则较简单的实施例可以仅包括磁传感器21和23，其中磁传感器21和23中的每一个相对于由流过导体10的电流生成的磁场提供不同的敏感度水平。因此，尽管这种实施例将缺少对来自外磁场的不适当的影响的共模抑制，但是它将仍然提供具有比由单个磁传感器支持的动态范围更宽的动态范围的传感器阵列。如下面讨论的，传感器阵列可以包括许多传感器，由此对于感测不同幅度的电流提供非常宽的动态范围。在不完全支持对外磁场的共模抑制的这种实施例中，处理电路30仍然可以分析由阵列中的多个传感器提供的信息以确定哪个传感器在提供关于由通过导体10的电流流动产生的磁场的相关信息，并且相应地处理该信息以表征通过导体10的电流。

图4图示了包括多个磁传感器121-128的传感器阵列120。水平线表示产生磁场的电流流过的导体110的预期定位。如图所示，电流流动沿着X轴。如上面讨论的，导体110可以与传感器阵列设置在相同的基板上，或者导体110可以是传感器阵列附加到或者以其它方式相对地定位到的分开的导线或者迹线。如图4所图示的，第一对磁传感器121和122包括各自距与导体110相对应的空间轴第一径向距离定位的磁传感器。类似地，磁传感器123和124构成第二对磁传感器，距与导体110相对应的空间轴第二径向距离定位，其中第二径向距离大于第一径向距离。磁传感器125和126形成第三对磁传感器，在距空间轴第三径向距离处定位，并且磁传感器127和128形成第四对磁传感器，在距空间轴第四径向距离处定位。如图所示，第四径向距离大于第三径向距离，并且第三径向距离大于第二径向距离。尽管图4中描绘的传感器阵列120包括四对磁传感器，其中每对包括在距导体110依次更大的距离处定位的磁传感器，但是应当理解，传感器阵列120可以包括任何数量的磁传感器对。具有更多数量的传感器的实施例可以用于提供更宽的动态范围以及该动态范围内的更好的分辨率。

如上面关于图1讨论的，处理电路可以耦接至传感器阵列120中包括的磁传感器121-128的对，其中处理电路被配置为选择从磁传感器对中的至少一个接收的信息作为可以用于表征导体内的电流流动的代表性信息。处理电路从磁传感器121-128中的每一个接收信息并且确定传感器121-128中的哪一个在提供用于表征通过导体110的电流流动的相关信息。可以忽略饱和的磁传感器或者不对其给予权重，而来自在其动态范围内工作的磁传感器的信息用于表征通过导体110的电流流动。在一些实施例中，处理电路仅依靠从单个磁传感器对接收的信息，而在其它实施例中，处理电路可以结合由两个或者更多个磁传感器对提供的信息以得到通过导体110的电流的表征数据。

图5图示了传感器阵列220的另一个示例，其中传感器阵列220包括多个磁传感器221-228。磁传感器221-228相对于导体210定位以检测由沿着X轴流过导体210的电流生成的磁场。如图5所示，传感器阵列220包括多个磁传感器对，并且磁传感器对中的一些被定位为沿着Y轴距与导体210相对应的空间轴(如图5所示，X轴)相同的径向距离。在一些实施例中，所有传感器221-226相对于Z轴定位在共同平面中。例如，磁传感器221和222定位为距导体210第一径向距离，并且磁传感器225和226定位为距导体210相同的第一径向距离。类似地，磁传感器223和224定位为与传感器227和228距离导体210相同的距离。

图5中描绘的实施例提供了对于流过导体210的磁场具有相同或相似的敏感度的多个磁传感器。因此，磁传感器221和225应当感知大约相同的磁场并且响应于流过导体210的电流生成大约相同的输出信息。然而，传感器或者传感器周围的材料的缺陷可能导致检测误差，该检测误差可能影响传感器阵列220准确地表征通过导体210的电流流动的能力。如此，在传感器阵列220内设置具有与传感器阵列220中的其它传感器相同的敏感度的附加的磁传感器允许相应的处理电路对于来自具有相同或者相似的敏感度水平的传感器的输入求平均值，以减少检测误差或者使检测误差最小化。图5图示了多个磁传感器对，其中磁传感器对中的一些具有距导体210不同的间隔，并且因此具有对于由流过导体210的电流生成的磁场不同程度的敏感度。在其它实施例中，传感器阵列可以仅包括其中所有磁传感器具有相同敏感度的多个磁传感器对。例如，所有传感器可以距离与导体210相对应的空间轴相等地间隔。在这种实施例中，不能使传感器阵列整体的动态范围扩展超出每个单独的传感器的动态范围，然而，冗余传感器对的存在允许相应的处理电路对于从那些传感器接收的信息求平均值以得到对通过导体210的电流流动的更准确的表征。

图6图示了包括磁传感器321-326的传感器阵列320。传感器阵列320包括相对于导体310相等地间隔的磁传感器对。代替于通过改变传感器321-326相对于导体310的位置来改变其敏感度，在一些实施例中，通过改变磁传感器321-326的组成来改变磁传感器321-326的敏感度。在其它实施例中，可以选择性地将缓冲材料添加至传感器阵列320以降低传感器阵列内的某些磁传感器的敏感度。

例如，在一些实施例中，传感器323和324可以与传感器321和322在组成上不同，使得传感器323和324对于由流过导体310的电流生成的磁场较不敏感。因此，由于传感器323和324的动态范围与传感器321和322的动态范围不同，尽管传感器323和324同样接近导体310而定位，但是其降低的敏感度提供与使磁传感器323和324距导体310较远地定位相同的优点。如此，尽管较大的电流可能使传感器321和322饱和，但是传感器323和324降低的敏感度可以允许其继续在其动态范围内工作，由此提供相关信息以允许表征通过导体310的电流。设置具有不同组成的传感器可以包括设置具有不同大小、不同形状的传感器或者包括不同材料的传感器。

在其它实施例中，传感器321-326中的每一个具有相同的组成，然而将附加的缓冲材料333-336添加至传感器阵列320内的某些传感器以降低其对于由流过导体310的电流生成的磁场的敏感度。例如，传感器323和324可以靠近使磁传感器323和324对磁场敏感度降低的缓冲材料333和334定位，由此使磁传感器323和324的动态范围与传感器321和322不同。对于传感器325和326，可以采用这种缓冲材料的较厚的层，或者可以使用在降低磁传感器325和326的敏感度方面更有效的不同类型的缓冲材料。因此，与传感器323和324相比，磁传感器325和326对磁场更不敏感。

在其它实施例中，可以通过改变传感器相对于待感测的磁场的方向的取向来调整阵列中传感器的敏感度。例如，垂直于待感测的磁场的方向放置的传感器对于该磁场可以具有最大的敏感度水平，而当传感器距离垂直方向稍微成角度时，敏感度降低。如此，具有稍微不同取向的传感器对可以提供对于特定磁场具有不同敏感度水平的传感器阵列。

如上所述，可以使用各种技术来控制传感器阵列内传感器的敏感度以提供对于检测由流过导体的电流生成的磁场具有不同动态范围的传感器。这种技术包括使传感器与导体间隔不同距离，相对于待感测的磁场的方向改变传感器的取向，改变传感器的组成(例如，大小、形状、材料)，以及添加降低传感器敏感度的附加的缓冲材料。尽管已经将这些技术大体呈现为在上面讨论的不同实施例中分开使用，但是本领域普通技术人员可理解，可以以各种方式组合这种敏感度控制技术以产生具有敏感度水平不同的多种传感器的传感器阵列。

图7图示了包括安装至基板405的传感器阵列420的示例实施例，在一些实施例中，基板405是印刷电路板或者集成电路。基板405示出为包括导体410。在一些实施例中，导体410是基板405表面上的迹线，而在其它实施例中，导体410嵌入在基板405内。在图7所示的示例实施例中，传感器阵列420包括多个传感器421-426，该多个传感器421-426包括在与基板405分开的基板上。例如，图7所示结构可以是包括一个集成电路的多芯片模块，该集成电路包括传感器阵列420，安装至包括导体410的第二集成电路405。可以通过安装点435来促进这种安装，在一些实施例中，安装点435是与集成电路中的一个相对应的封装上的焊接销。

传感器阵列420可以用于表征通过导体410的电流流动。如所描绘的，电流沿流出页面的方向流过导体410，为了图示起见，假设该方向与Z轴相对应。如此，与由电流生成的磁场相对应的通量线被示出为逆时针方向。在图7所示示例中，传感器阵列420与导体410的接近放置可能导致由通过导体410的电流生成的磁场具有与由传感器421至426中的每一个感知的不同轴向方向相对应的不同方向分量。假设竖直方向与Y轴相对应，则传感器425和426感知由通过导体410的电流产生的大体在Y方向上的磁场。相较而言，传感器421和422感知其主要分量为水平并且平行于X轴的磁场。

在这种实施例中，在传感器阵列420内可以包括能够感测不同方向上的磁场的传感器。在一个示例中，传感器421和422是仅感测X方向上的磁场的单轴传感器，而传感器425和426仅感测Y方向上的磁场。在其它实施例中，磁传感器421-426中的每一个是能够感测X方向和Y方向两者上的磁场的多轴传感器。在其它实施例中，磁传感器421-426中的每一个是能够感测X方向、Y方向和Z方向中的每一个上的磁场的三向多轴传感器。

尽管在图7中未示出，但是可以包括在基板420或者基板405上的处理电路可以被配置为接收由传感器阵列420生成的信息并且处理该信息以表征通过导体410的电流流动。通过包括具有多个方向上的感测能力的磁传感器，处理了需要感测磁场的不同方向的分量的情形，诸如图7中图示的情形。

图8图示了与包括耦接至电路530的传感器阵列520的感测装置相对应的框图，其中电路530用于表征通过导体510的电流流动。如上面讨论的，导体510可以被包括在与传感器阵列520相同的基板上，或者在其它实施例中可以与传感器阵列510分开。传感器阵列520相对于导体510定位以允许传感器阵列520中包括的传感器检测和测量由流过导体510的电流生成的磁场。类似地，电路530可以包括在与传感器阵列520相同的基板上，或者可以设置在分开的基板上。

传感器阵列520包括被布置成阵列的多个传感器，诸如上面关于图1-7讨论的那些传感器。因此，传感器阵列520中包括的传感器可以包括定位为距导体510不同距离的传感器对，传感器基于其组成等具有不同敏感度。传感器阵列520中包括的传感器可以是分立设备、全部形成于集成电路上的设备或者布置在印刷电路板上的设备。

用于表征通过导体510的电流流动的电路530包括输入电路550、处理电路540和输出电路560。输入电路550被配置为从传感器阵列520中的磁传感器接收信息。处理电路540耦接至输入电路550，并且被配置为从接收自传感器阵列520中的磁传感器的信息选择相关信息并且处理该相关信息以生成关于通过导体510的电流流动的表征数据。如以上指出的，从接收的信息中选择相关信息可以包括确定传感器阵列520中的哪些磁传感器饱和并且忽略来自那些传感器的信息。这种选择还可以包括确定磁传感器未饱和并且在其动态范围内检测磁场。来自这种磁传感器的信息可以包括于被处理为表征电流流动的相关信息中。可以使用由范围选择电路542控制的多路复用器544来实现对相关信息的选择。可以使用组合电路543来组合与传感器阵列520中的多个传感器相对应的多个信息组。范围选择电路542控制多路复用器541并且选择来自哪些传感器的哪些组信息被传递到组合电路543。范围选择电路542接收组合电路543的输出。如此，范围选择电路可以选择并且评估从单独的传感器或者传感器组接收的信息以确定哪些传感器在提供要被包括在用于表征通过导体510的电流流动的相关信息中的信息。

在范围选择电路542确定了哪些传感器在提供将用于表征通过导体510的电流流动的有用的相关信息之后，来自组合电路543的输出输出与流过导体510的电流相对应的表征数据。在一些实施例中，由电路530产生的输出是通过导体510的电流流动的模拟指示，而在其它实施例中，输出是数字格式。

在一些实施例中，电路530由在印刷电路板上实现的分立组件组成。在其它实施例中，电路530包括在单个集成电路上，其中该集成电路还可以包括其它处理电路，诸如在系统中管理通过导体的电流流动的微控制器或者处理器。例如，在汽车系统中，传感器阵列(诸如传感器阵列520)可以用于监测通过汽车的控制和电力系统中各种导体的电流流动，其中处理器包括用于管理汽车内的许多系统的电路。这种处理器还可以包括电路530，用于使用一个或者多个传感器阵列来监测汽车的不同部分中的电流流动。在一些实施例中，电路530的部分可以与系统中的其它组件共享。例如，范围选择电路542可以对应于执行检查组合电路543的输出并且控制多路复用器544的代码的微处理器。

图9和图10是图示与使用磁传感器阵列来表征通过导体的电流流动相关的方法的示例性实施例的流程图。流程图中所包括的操作可以仅表示用于表征电流流动的整体过程的一部分。为了例示性目的，图9和图10中的方法的以下描述可以参照上面结合图1-8提到的元件。应当理解，方法可以包括任何数量的附加或者替代任务，除非另有指定，否则图9和图10中示出的任务不一定要按照图示顺序执行，并且方法可以并入具有本文未详细描述的附加功能的更全面的程序或过程中。另外，只要预期的总体功能性保持完整，可以从实施例中省略图9和图10所示任务的一个或者多个。

图9图示了用于表征通过导体的电流流动的方法的流程图。在610处，从多个磁传感器接收信息。在一些实施例中，多个磁传感器包括对于感测由流过导体的电流生成的磁场具有不同敏感度水平或者不同动态范围的传感器。例如，多个磁传感器可以成对地布置，其中每对磁传感器包括第一传感器和第二传感器，其在距与导体对应的空间轴预定距离处定位，其中空间轴与导体内的电流流动方向相对应。在这种示例中，不同对的传感器可以在距空间轴不同距离处定位。

在620处，从接收自多个磁传感器的信息中选择相关信息。如上面讨论的，在622处，选择相关信息可以包括确定多个传感器中的某些磁传感器饱和，其中从相关信息中排除由这种饱和的磁传感器提供的信息。同样如上面讨论的，在620处选择的相关信息可以包括如在624处所示的来自多个传感器中包括的多于一对磁传感器的信息。

在630处，处理相关信息以生成关于流过导体的电流的表征数据。在632处，这种处理被示出为包括组合从多于一对磁传感器接收的信息以得出电流的表征数据。在634处，这种组合被示出为使用加权平均计算，其中可以基于传感器的敏感度水平将不同的加权分配至不同传感器，其中敏感度水平可以基于传感器的定位、结构等进行控制。

图10提供了与结合感测装置(诸如上面讨论的那些)执行校准操作的方法相对应的流程图。在710处，使已知电流流过导体，其中导体定位在具有一组检测和测量由流过导体的电流生成的磁场的磁传感器的特定布置中。

在720处，从传感器组接收信息。在730处，执行处理以基于从传感器接收的信息来表征流过导体的电流。如上面讨论的，在730处执行的处理可以包括以提供宽动态范围并且避免基于外磁场或传感器中的缺陷的误差的方式来结合从多个传感器接收的信息。

在740处，确定在730处生成的表征数据是否与流过导体的已知电流一致。例如，如果在730处执行的处理指示具有某个方向和幅度的某个电流在流过导体710时被感知，并且所感知的幅度和方向与已知流过导体的实际电流一致，则确定传感器阵列以及对于该传感器阵列执行的处理被适当地校准。如果所感测的电流与实际电流一致，则方法进行到760，其中校准完成。

如果在740处确定电流的表征与流过导体的实际电流不一致，则在750处调整处理参数以试图使表征数据与应当基于实际电流流动而预期的数据一致。例如，可以调整对于某些传感器的加权或者可以调整偏置/偏移值以使表征数据与电流流动对准。在750处调整处理参数之后，在730处重复基于从传感器接收的信息的处理，并且在740处再次检查所产生的表征数据以确定表征数据现在是否与流过导体的实际电流一致。基于在740处执行的比较，在760处完成校准或者在750处进行对处理参数的进一步调整。

图11图示了多个传感器821-827布置在一段柔性材料805内或其上的特定实施例。材料805的厚度(在Y方向上的尺寸)优选为足够薄以使得柔性材料805可以缠绕在导体上。在图12中示出了柔性材料805围绕导体850的这种缠绕，其中导体位于Z方向上。在一些实施例中，柔性材料805包括粘合剂，使得柔性材料805以类似于胶带的方式起作用并且能够围绕导体850自附接。在其它实施例中，柔性材料可以是系带(tie wrap)(也可以称为“拉链带(zip tie)”或者“电缆带(cable tie)”)，使得柔性材料可以容易地附接在导体的外部周围。在其它实施例中，柔性材料是泡沫绝缘体，并且在泡沫绝缘体内包括磁传感器。

柔性材料805还示出为包括端口830，其中端口830可以用于输出由传感器821-827收集的信息。在一些示例中，端口830是电端口，接口插入其中以允许输出来自传感器的信息。在其它实施例中，端口830可以包括蓝牙接口，或者允许数据从柔性材料805被传递至远程处理器的一些其它无线接口。在其它实施例中，在柔性材料805中或其上包括用于处理由传感器821-827生成的信息的处理电路。在这种实施例中，端口830可以用于输出与通过导体的电流流动相对应的经处理的表征数据，其中柔性材料805围绕该导体缠绕。在其它实施例中，在柔性材料中或其上还包括灯或者显示器，其中灯或者显示器用于提供关于如由感测装置表征的电流流动的信息。为了向柔性材料上的电路或者设备提供电力，在一些实施例中，柔性材料包括从感测阵列被设计为用于检测的磁场中提取电力的电路元件。因此，除了测量由通过导体的电流流动生成的磁场以外，柔性材料可以接入磁场的能量并且生成使可以包括在柔性材料中或其上的各种组件工作需要的电力。尽管这可能稍微改变当前检测的电流流动，但是在许多应用中，这种影响是无关紧要的。

尽管图12示出了多次围绕导体850缠绕的柔性材料使得有多层传感器从导体850延伸出去，但是在柔性材料类似于系带的示例实施例中，可以存在柔性材料仅单次围绕导线850缠绕的情况。因此，尽管图12中图示的实施例基于柔性材料805的多次缠绕设置了与导体850间隔不同距离的多个磁传感器，但是实施例(诸如系带)可以使磁传感器不同地定位在柔性材料内以实现类似效果。在图13中示出了这种实施例。图13示出了具有厚度906并且在其中形成磁传感器921-929的一段柔性材料905。端口930以与上面关于图11描述的端口830相似的方式起作用。

当柔性材料905围绕导体缠绕时，建立围绕导体的磁传感器阵列。如图13所示，磁传感器中的一些较接近柔性材料的第一侧定位，而其它磁传感器较远离柔性材料的第一侧定位。因此，当围绕导体缠绕时，接近柔性材料第一侧的磁传感器921和924最终比在距柔性材料905内的第一边缘不同距离处定位的其它磁传感器更接近导体定位。因此，当柔性材料905围绕导体缠绕时，建立对由导体内流动的电流生成的磁场具有不同敏感度的不同磁传感器。如上面讨论的，柔性材料805和柔性材料905中包括的磁传感器可以形成为具有不同的敏感度水平，其中基于传感器的定位、传感器的组成以及与磁传感器相关联的缓冲材料存在或者不存在来控制敏感度。因此，替代于包括与柔性材料的边缘间隔不同距离的传感器，柔性材料中可以包括基于其它因素具有不同组成或者不同敏感度的传感器。

处理电路用于确定磁传感器中的哪些在提供关于由流过导体的电流生成的磁场的有用信息，其中柔性材料围绕该导体缠绕。确定哪些磁传感器在提供有用信息还可以包括确定在感测装置安装至导体之后柔性材料中包括的哪些磁传感器最终相对于彼此在偏移位置。例如，处理电路可以确定某些磁传感器对近似为偏移的磁传感器对(诸如图1中所示的那些)。例如，根据导线的厚度，在图13的实施例中，在一个实例中，传感器921和924可以包括接近匹配的磁传感器对，其中在另一个示例中，磁传感器921和927呈现更好的匹配对。如以上指出的，优化的磁传感器对将与导体相等地间隔并且相对于具有与导体相对应的中心的圆彼此偏离大约180°。尽管对于柔性材料中的传感器可能实际上不存在180°的关系，但是那些传感器的定位仍然对于能够不利地影响通过导体的电流流动的表征数据的外磁场提供显著的共模抑制。如此，确定磁传感器中的哪些磁传感器被最佳配对为相对于外磁场提供共模抑制的附加处理可以与本文描述的柔性材料实施例结合使用。

图14图示了使用传感器阵列监测通过导体的电流流动的又一个示例实施例。电路1005包括感测装置1020和处理电路1010。如图所示，电路1005接合在导体1040与导体1050之间。流过导体1040和1050的电流还流过导体1022。如上面讨论的，传感器阵列1021相对于导体1022定位为使得可以由传感器阵列1021来监测由流过导体1022的电流生成的磁场。将由传感器阵列1021生成的信息提供至处理电路1010。在一些实施例中，处理电路1010可以基于由传感器阵列提供的信息来检测通过导体1022的电流中何时出现大尖峰。在一个示例实施例中，电路1005被用于监测通过与发动机相对应的高安培导体的电流流动。替代于在导体1040与导体1050之间包括在被施加过大电流时熔断以产生开路的熔丝，可以使用电路1050来确保导体1040和1050中不会流过过大电流。通过使用传感器阵列1021监测电流流动，可以置位禁用信号1012以避免需要烧断物理熔丝并且中断导体1040与1050之间的连接。随后在对禁用信号1012去置位之前可以使用附加的电路来重置系统或者改变某些参数，由此使电流能够再次流过导体1040和1050。尽管图14描绘了用于在检测到过大电流时监测和禁止电流流动的一组示例组件，但是应当理解，在其它实施例中可以使用其它组件的组合来执行相同或者相似的功能。

如上面讨论的，通过在传感器阵列1021中包括对由流过导体1022的电流产生的磁场具有不同敏感度水平的传感器，可以实现电流监测电路1005的宽动态范围。使电流监测电路1005作用为类似熔丝设备，可以以允许比烧断物理熔丝以产生开路的系统中可能的恢复更容易的恢复的方式来帮助保护某些电路或者其它设备(例如，发动机)。

图15图示了以基于反馈环路紧密控制通过发动机1110的电流的“电流环路”配置来使用感测装置的实施例。电路包括发动机1110、运算放大器1120和感测装置1105。感测装置1105生成对通过发动机1110的电流流动的测量结果并且生成被反馈到运算放大器1120的信号1122。利用高增益运算放大器，使得通过发动机的电流非常紧密地跟踪到控制输入1121。

当在图15的电路中采用与参考图14所示的感测装置类似的感测装置时，可以实现对发动机110的附加保护。如果非期望的高水平电流在流过发动机1110时被感测装置1105检测到，则可以向运算放大器1120提供信号1122，信号1122超驰控制输入1121并且确保发动机1110不被电流的过度供应损坏。这种软关断可以帮助避免对发动机1110的损坏，同时仍然允许一旦解决了产生过量电流的问题就简单地再激活发动机1110。

如本文描述的，多个磁传感器相对于导体布置成阵列，允许改变对由流过导体的电流产生的磁场的视角。在一些实施例中，磁传感器的不同敏感度水平允许传感器阵列的动态范围比单个传感器可以实现的动态范围更宽。成对布置传感器可以用于提供与和流过导体的电流无关的外磁场相对应的信号的共模抑制。可以基于许多技术来调整磁传感器的不同敏感度水平，包括其定位、取向、组成以及影响磁传感器对磁场的敏感度的缓冲材料的使用。还公开了在柔性材料段中包括的磁传感器的实施例，其中柔性材料段可以围绕其内流动着待表征的电流的导体缠绕或者以其它方式灵活放置。这种柔性材料实施例(诸如，拉链带、胶带或者其它包裹物)允许传感器阵列围绕导体快速定位，其中柔性材料可适用于具有不同直径的导体。可以改变柔性材料内的传感器的敏感度以提供具有适合于许多不同应用的大的动态范围的传感器阵列。

本文描述的一些实施例利用单个基板上(例如，同一半导体管芯上)包括的多轴传感器，诸如美国专利No.8,390,283中公开的那些。使传感器与对应于管芯表面的单个平面中的X轴、Y轴和Z轴中的全部相对应，允许传感器相对于印刷电路板或者其它相对平坦的表面上的导体容易地放置。例如，传感器管芯可以简单地邻接至承载待表征的电流的导体所驻的印刷电路板或管芯，或者堆叠在该印刷电路板或管芯的顶部上。这种容易的放置与传感器必须垂直于导体所驻的平面放置的解决方案(诸如分开的、分立的X轴、Y轴和Z轴传感器必须在物理上相对于导体以不同取向放置的系统)形成鲜明对比。

在这种实施例中设置具有非常高敏感度和准确度的传感器允许具有宽动态范围的更精确的电流表征。使传感器与同一管芯上的多个轴相对应还比对于每个轴利用不同传感器或传感器组的实施例需要更少的空间，因为这种不同轴传感器实施例可能需要不同轴的传感器相对于彼此定位在不同平面中。使传感器与同一管芯上的多个轴相对应还提供可以在各种应用中使用的更灵活的电流传感器，其中灵活性可以促进可降低成本的大量生产。如上面指出的，可以以许多不同方式来实现用于表征电流流动的传感器的敏感度水平的改变。在与多轴传感器阵列相对应的一些实施例中，可以采用这一技术：允许以受控方式改变与一个或者多个轴相对应的传感器的敏感度，同时与其它轴相对应的传感器相对固定。例如，可以改变与Z轴相对应的敏感度，而X轴和Y轴的传感器保持不变，或者在一些实施例中被忽略。

在一个实施例中，用于表征通过导体的电流流动的电路可以包括：被配置为从多个磁传感器对接收信息的输入电路，其中在每对磁传感器内，第一传感器和第二传感器中的每一个定位为距与导体相对应的空间轴相等距离，其中空间轴与导体内的电流流动方向相对应；耦接至输入电路的处理电路，处理电路被配置为：从接收自多个磁传感器对的信息中选择相关信息，并且处理相关信息以生成关于通过导体的电流流动的表征数据。电路还可以包括耦接至处理电路的输出电路，输出电路被配置为输出表征数据。

电路的各种实施例可以包括以下方面中的一个或者多个：电路可以与导体设置在共同的基板上；处理电路可以配置为选择相关信息以使得选择相关信息包括：确定多个磁传感器对中的第一对磁传感器饱和，以及从选择的相关信息中忽略由第一对磁传感器提供的信息；处理电路可以被配置为通过确定第一对中包括的传感器在提供指示第一对中包括的传感器在感测幅度大于第一对中包括的传感器支持的动态范围的磁场的信息来确定第一对磁传感器饱和；处理电路可以配置为选择相关信息以使得选择相关信息包括：确定多个磁传感器对中的第一对磁传感器未饱和，确定多个磁传感器对中的第二对磁传感器未饱和，以及在所选择的相关信息中包括由第一对和第二对磁传感器提供的信息；处理电路可以配置为处理相关信息以使得该处理包括在生成表征数据时结合由第一对和第二对磁传感器提供的信息；处理电路配置为结合由第一对和第二对磁传感器提供的信息以使得该结合包括使用由第一对和第二对磁传感器提供的信息执行加权平均，其中在执行加权平均期间应用的加权基于对由流过导体的电流生成的磁场的敏感度水平；并且电路还可以包括耦接至处理电路的校准电路，校准电路配置为校准处理电路以基于从输入电路接收的与导体中的预定电流量相对应的信息生成预定的表征数据。

在另一个实施例中，用于表征通过导体的电流流动的装置可以包括：多个磁传感器对，其中在每对磁传感器内，第一传感器和第二传感器中的每一个定位为距与导体相对应的空间轴相等距离，其中空间轴与导体内的电流流动方向相对应；以及耦接至多个磁传感器对的处理电路，处理电路配置为：从接收自多个磁传感器对的信息中选择相关信息，并且处理相关信息以生成关于通过导体的电流流动的表征数据。

装置的各种实施例可以包括以下方面中的一个或者多个：处理电路可以与多个磁传感器设置在共同基板上；共同基板还可以包括设置在其上的导体；多个磁传感器可以设置在第一集成电路上，第一集成电路上安装至包括导体的第二集成电路；处理电路可以配置为选择相关信息以使得选择相关信息包括：确定多个磁传感器对中的第一对磁传感器饱和，以及从选择的相关信息中忽略由第一对磁传感器提供的信息；装置还可以包括耦接至处理电路的校准电路，校准电路配置为校准处理电路以基于导体中的预定电流量生成预定的表征数据；多个磁传感器对中的第一对磁传感器中的每个磁传感器定位为距与导体相对应的空间轴第一距离，并且多个磁传感器对中的第二对磁传感器中的每个磁传感器定位为距导体的空间轴第二距离，其中第二距离大于第一距离；多个磁传感器对中的第一对磁传感器中的每个磁传感器定位为距与导体相对应的空间轴第一距离，并且多个磁传感器对中的第二对磁传感器中的每个磁传感器定位为距导体的空间轴第一距离；多个磁传感器对中的第一对磁传感器中的每个磁传感器具有第一组成，并且多个磁传感器对中的第二对磁传感器中的每个磁传感器具有不同于第一组成的第二组成。例如，第一组成和第二组成可以包括不同大小、形状和/或材料；并且多个磁传感器对中的第一对磁传感器中的每个磁传感器具有与多个磁传感器对中的第二对传感器中的每个磁传感器相同的组成，并且装置还包括相对于第二对磁传感器定位的缓冲材料以使得缓冲材料使第二对磁传感器中的磁传感器中的每一个的敏感度降低以使得第二对磁传感器中的每个磁传感器对于由导体内的电流流动生成的磁场的敏感度的量比与第一对磁传感器相对应的对磁场的敏感度的量小。

在另外的实施例中，用于表征流过导体的电流的方法可以包括：从多个磁传感器对接收信息，其中在每个磁传感器对内，第一传感器和第二传感器中的每一个定位为距与导体相对应的空间轴相等距离，其中空间轴与导体内的电流流动方向相对应；从接收自多个磁传感器对的信息选择相关信息；以及处理相关信息以生成关于通过导体的电流流动的表征数据。

方法的各种实施例可以包括以下方面中的一个或者多个：选择相关信息还可以包括：确定至少一对磁传感器包括饱和的磁传感器，以及从选择的相关信息中忽略从该饱和的至少一对磁传感器接收的信息；并且处理还包括生成与从多个磁传感器对中的至少第一对和第二对磁传感器接收的信息相对应的加权平均值。

在另一个实施例中，用于感测电流的感测装置，感测装置包括：第一对磁传感器，其中第一对磁传感器中的每个磁传感器定位为距与导体相对应的空间轴第一径向距离，其中空间轴与导体内的电流流动方向相对应；第二对磁传感器，其中第二对磁传感器中的每个磁传感器定位为距与导体相对应的空间轴第一径向距离；以及耦接至第一对和第二对磁传感器的处理电路，其中处理电路配置为处理从第一对和第二对磁传感器接收的信息以确定导体内的电流流动幅度。在一些实施例中，处理电路可以与第一对和第二对磁传感器设置在共同基板上。

在另外的实施例中，装置可以包括具有厚度的柔性材料段；以及与柔性材料段集成的多个磁传感器，其中当柔性材料段围绕承载电流的导体缠绕时，多个传感器的至少一部分基于对由电流生成的磁场的检测而输出与电流幅度相对应的信息。

装置的各种实施例可以包括以下方面中的一个或者多个：柔性材料段还包括具有第一侧、第二侧和厚度的柔性材料条，并且其中多个磁传感器中的每个磁传感器集成在柔性材料内以使得每个磁传感器距柔性材料条的第一侧第一距离；柔性材料条的第一侧包括粘合剂；柔性材料段还包括系带；柔性材料段是泡沫绝缘胶带；柔性材料段还包括具有第一侧、第二侧和厚度的柔性材料条，并且其中多个磁传感器中的每个磁传感器在柔性材料条的第二侧上；多个磁传感器中的每一个具有相同组成；多个磁传感器中的每个磁传感器感测第一方向上的磁场，其中当柔性材料段围绕导体缠绕时，第一方向垂直于与导体相对应的空间轴；多个磁传感器中的每个磁传感器是仅感测第一方向上的磁场的单轴传感器；并且多个磁传感器中的每个磁传感器还感测第二方向上的磁场，其中第二方向i)垂直于与导体相对应的空间轴并且ii)垂直于第一方向。

尽管本文公开的描述的示例性实施例涉及各种磁传感器的布置，但是本公开并不一定限于示例性实施例。由于可以以对于得益于本文的教导的本领域技术人员来说的不同但等同的方式来修改和实施实施例，因此上面公开的特定实施例仅是说明性的而不应该理解为限制。相应地，上面的描述不意在将本公开限制于所阐述的特定形式，相反地，意在覆盖可以包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的这种替换方案、修改和等同物，使得本领域技术人员应当理解他们可以在不背离本公开的最宽泛形式的精神和范围的情况下进行各种改变、替代和变更。

Claims (20)

1.一种感测装置，用于感测通过导体的电流，所述感测装置包括：

第一对磁传感器，其中所述第一对磁传感器中的每个磁传感器对于由通过所述导体的所述电流生成的磁场具有第一敏感度水平；以及

第二对磁传感器，其中所述第二对磁传感器中的每个磁传感器对于由通过所述导体的所述电流生成的所述磁场具有第二敏感度水平，其中所述第二敏感度水平小于所述第一敏感度水平。

2.根据权利要求1所述的感测装置，其中所述感测装置与所述导体设置在共同基板上。

3.根据权利要求1所述的装置，其中：

所述第一对磁传感器中的每个磁传感器定位为距与所述导体相对应的空间轴第一距离，其中所述空间轴与所述导体内的电流流动的方向相对应；并且

所述第二对磁传感器中的每个磁传感器定位为距所述导体的所述空间轴第二距离，其中所述第二距离大于所述第一距离。

4.根据权利要求3所述的装置，还包括第三对磁传感器，其中所述第三对磁传感器中的每个磁传感器定位为距所述导体的所述空间轴第三距离，其中所述第三距离大于所述第二距离并且所述第三对磁传感器中的磁传感器的第三敏感度水平小于所述第二敏感度水平。

5.根据权利要求3所述的装置，其中所述第一对磁传感器包括：

第一磁传感器，定位在第一虚拟圆上的第一点处，其中所述第一虚拟圆的半径等于所述第一距离，并且所述第一虚拟圆的中心与所述导体的所述空间轴相对应；以及

第二磁传感器，定位在所述第一虚拟圆上的第二点处。

6.根据权利要求5所述的装置，其中所述第一点和所述第二点在所述第一虚拟圆上隔开大约180度。

7.根据权利要求5所述的装置，其中所述第二对磁传感器包括：

第三磁传感器，定位在第二虚拟圆上的第一点处，其中所述第二虚拟圆的半径等于所述第二距离，并且所述第二虚拟圆的中心与所述导体的所述空间轴相对应；以及

第四磁传感器，定位在所述第二虚拟圆上的第二点处。

8.根据权利要求7所述的装置，其中所述第一虚拟圆和所述第二虚拟圆是位于与所述导体的所述空间轴垂直的共同平面中的同心虚拟圆。

9.根据权利要求7所述的装置，其中所述第一虚拟圆的中心与所述第二虚拟圆的中心定位在所述导体的所述空间轴上的不同点处。

10.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一对磁传感器中的每个磁传感器与所述第二对传感器中的每个磁传感器具有不同的组成。

11.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一对磁传感器中的每个磁传感器与所述第二对传感器中的每个磁传感器具有相同的组成，并且其中所述感测装置还包括缓冲材料，所述缓冲材料相对于所述第二对磁传感器定位以使得所述缓冲材料降低所述第二对磁传感器中的每个磁传感器的敏感度，使得所述第二对磁传感器中的每个磁传感器具有所述第二敏感度水平。

12.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一对磁传感器和所述第二对磁传感器中的每个磁传感器感测第一方向上的磁场，其中所述第一方向垂直于与所述导体相对应的所述空间轴。

13.根据权利要求12所述的装置，其中所述第一对磁传感器和所述第二对磁传感器中的每个磁传感器还感测第二方向上的磁场，其中所述第二方向i)垂直于与所述导体相对应的所述空间轴并且ii)垂直于所述第一方向。

14.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一对磁传感器中的每个磁传感器相对于与所述导体相对应的空间轴具有第一角取向，其中所述空间轴与所述导体内的电流流动的方向相对应，并且其中所述第二对磁传感器中的每个磁传感器相对于与所述导体相对应的所述空间轴具有第二角取向。

15.根据权利要求1所述的装置，还包括：

多个附加的磁传感器对，其中，在每对附加的磁传感器内，所述对中的第一磁传感器对于由通过所述导体的所述电流生成的所述磁场的敏感度大约等于所述对中的第二磁传感器的敏感度。

16.根据权利要求15所述的装置，其中所述多个附加的磁传感器对中的至少一个包括对于由通过所述导体的所述电流生成的所述磁场具有所述第一敏感度水平的磁传感器。

17.一种感测装置，用于感测电流，所述感测装置包括：

第一对磁传感器，其中所述第一对磁传感器中的每个磁传感器定位为距与导体相对应的空间轴第一径向距离，其中所述空间轴与所述导体内的电流流动的方向相对应；

第二对磁传感器，其中所述第二对磁传感器中的每个磁传感器定位为距与所述导体相对应的所述空间轴第二径向距离，其中所述第二径向距离大于所述第一径向距离；

第三对磁传感器，其中所述第三对磁传感器中的每个磁传感器定位为距与所述导体相对应的所述空间轴第三径向距离，其中所述第三径向距离大于所述第二径向距离；以及

处理电路，耦接至所述第一对磁传感器、所述第二对磁传感器和所述第三对磁传感器，其中所述处理电路被配置为选择从所述第一对磁传感器、所述第二对磁传感器和所述第三对磁传感器中的至少一个接收的信息作为关于所述导体内的所述电流流动的代表性信息。

18.根据权利要求17所述的感测装置，其中所述处理电路还被配置为：

选择所述代表性信息以使得所述代表性信息包括从多个磁传感器对接收的信息；并且

处理所述代表性信息以确定所述导体内的电流流动的幅度。

19.一种感测装置，用于感测电流，所述感测装置包括：

第一对磁传感器，其中所述第一对磁传感器中的每个磁传感器定位为距与导体相对应的空间轴第一径向距离，其中所述空间轴与所述导体内的电流流动的方向相对应；

第二对磁传感器，其中所述第二对磁传感器中的每个磁传感器定位为距与所述导体相对应的所述空间轴所述第一径向距离；

处理电路，耦接至所述第一对磁传感器和所述第二对磁传感器，其中所述处理电路被配置为处理从所述第一对磁传感器和所述第二对磁传感器接收的信息以确定所述导体内的电流流动的幅度。

20.根据权利要求19所述的感测装置，其中所述处理电路与所述第一对磁传感器和所述第二对磁传感器设置在共同基板上。