CN112335005A - 包括印刷电路板的测量变压器 - Google Patents

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Abstract

一种测量变压器，其包括印刷电路(40)和磁芯(13)，该印刷电路包括绝缘层(43)、包括延伸穿过该绝缘层(43)的第一初级电镀通孔(47)和第二初级电镀通孔(48)的初级贯通组装件，该初级贯通组装件形成该变压器的初级绕组的一部分，所述初级绕组具有单匝，该印刷电路进一步包括包含延伸穿过绝缘层(43)的第一次级电镀通孔(56)和第二次级电镀通孔(57)的次级贯通组装件，该次级贯通组装件形成变压器的次级绕组的一部分，所述次级绕组包括串联连接的多个匝，磁芯沿印刷电路(40)的厚度延伸。

Description

包括印刷电路板的测量变压器
本发明涉及包括印刷电路的测量变压器的领域。
发明的背景技术
磁通门电流传感器利用形成磁芯的磁性材料的属性，藉此该磁芯从某个磁激励水平饱和。参照图1，对于增大的磁场H，磁场H与磁通密度B之间的传递函数的斜率从磁芯的所谓“饱和”值大幅下降。在图1中，该饱和值对应于范围ΔH和ΔB。
参照图2和3，在用于测量在导体中流动的电流Im的常规磁通门电流传感器1中，方波信号发生器2向绕磁芯4缠绕的激励绕组3的端子施加方波激励电压Vex。在激励绕组3中流动的激励电流Iex由测量模块5测量。连接至测量模块5的峰值检测器6提供两项信息：饱和电平以及激励电流Iex的各峰值电流之间的差。饱和电平用于对激励电压Vex的振幅进行伺服控制。激励电流Iex的各峰值电流之间的差用于估计待测量电流Im，并且该差经由电压至电流转换器7起作用于对退磁电流的振幅进行伺服控制，该退磁电流在退磁绕组8中流动并且用于补偿由待测量电流Im在磁芯4中产生的磁通量。
磁通门电流传感器在某些应用中是优选的。这特别适用于测量在用户装备的固态功率控制器(SSPC)型的切断构件中流动的电流，或者适用于测量在连接到电机的相的功率电子模块(PEM)型的能量转换器构件中流动的电流。
发明目的
本发明的目的是提高工业可再现性并降低磁通门电流传感器的成本。
发明内容
为了实现该目的，提供了一种测量变压器，其包括印刷电路和磁芯，印刷电路包括绝缘层、包括延伸穿过绝缘层的第一初级电镀通孔和第二初级电镀通孔的初级贯通组装件，该初级贯通组装件形成测量变压器的初级绕组的一部分，所述初级绕组具有单匝，该印刷电路进一步包括包含延伸穿过绝缘层的第一次级电镀通孔和第二次级电镀通孔的次级贯通组装件，该次级贯通组装件形成测量变压器的次级绕组的一部分，所述次级绕组包括串联连接的多个匝，磁芯沿着印刷电路的厚度延伸。
印刷电路的初级电镀通孔和次级电镀通孔的电特性是完全可再现的。此外，通过将本发明的测量变压器的磁芯纳入到印刷电路的厚度中，可以很好地掌握用于制造它的材料、其结构以及因此其特性。
此外，本发明的测量变压器是便宜的，因为它由印刷电路、电镀通孔和直接纳入到印刷电路中的磁芯组成。
因此，通过将本发明的测量变压器纳入到磁通门电流传感器中，改进了所述磁通门电流传感器的工业再现性和成本。
本发明可以鉴于以下对本发明的特定非限定性实施例的描述而被更好地理解。
附图简述
参照附图，在附图中：
·图1绘制了磁场与磁通密度之间的传递函数的曲线；
·图2示出了现有的磁通门电流传感器；
·图3示出了激励现有磁通门电流传感器的磁芯的激励电压的曲线和激励电流的曲线；
·图4示出了包括本发明的变压器的新颖磁通门电流传感器；
·图5示出了被纳入到印刷电路中并被用于测量待测量电流的分流桥；
·图6是新颖磁通门电流传感器中使用的本发明变压器的截面图；以及
·图7是与图6的视图类似的但从上方观看的视图。
本发明的详细说明
参照图4，在该示例中使用磁通门电流传感器10来测量待测量且在导体11中流动的电流Im。
磁通门电流传感器10包括本发明的测量变压器12，该测量变压器12包括磁芯13、初级绕组和次级绕组。初级绕组是导体11。磁芯13围绕导体11延伸。次级绕组是绕磁芯13缠绕的测量绕组14。
磁通门电流传感器10包括形成数字部分15和模拟部分16的多个电子组件。
数字部分15包括数字处理器组件，该数字处理器组件特别是现场可编程门阵列(FPGA)，但它可以是某种其他组件：微控制器、处理器专用集成电路(ASIC)等等。
磁通门电流传感器10进一步包括获取电路17。获取电路17形成模拟部分16的一部分。
获取电路17连接到测量绕组14。
获取电路17包括高通滤波器19和连接到高通滤波器19的输出的模数转换器(ADC)20。
在该示例中，ADC 20是12位转换器，该转换器的操作以频率Fech进行时钟控制。在该示例中，Fech＝100兆赫兹(MHz)。ADC 20自然地可以呈现不同的特性。
获取电路17从测量绕组14的端子获取模拟测量电压Ve。测量电压Ve被用作高通滤波器19的输入。
所产生的电压被用作ADC 20的输入，该ADC 20产生数字测量信号Sm。
磁通门电流传感器10包括高频发生器22。高频发生器22被纳入到FPGA中(其中术语“被纳入”可以用以下任何术语来代替：被编程、被实现、被提供等等)。
高频发生器22产生频率f0的数字参考信号、频率2.f0的数字参考信号、以及频率3.f0的数字参考信号。
在该示例中，频率f0的数字参考信号具有以下形式：
S1r＝sin(ω0t)。
在该示例中，频率2.f0的数字参考信号具有以下形式：
S2r＝cos(2.ω0t)。
在该示例中，频率3.f0的数字参考信号具有以下形式：
S3r＝sin(3.ω0t)。
磁通门电流传感器10进一步包括激励电路23。激励电路23在FPGA中实现。
激励电路23连接到高频发生器22。
激励电路23包括原始激励电路24和激励伺服控制电路25。
原始激励电路24接收频率f0的数字参考信号和频率3.f0的数字参考信号，并且原始激励电路24从这些信号产生频率f0的部分数字激励信号和频率3.f0的部分数字激励信号。
在该示例中，频率f0的部分数字激励信号具有以下形式：
S1p＝k1.sin(ω0t)。
在该示例中，频率3.f0的部分数字激励信号具有以下形式：
S3p＝k2.sin(3.ω0t)。
原始激励电路24将频率f0的部分数字激励信号和频率3.f0的部分数字激励信号相加在一起以生成原始数字激励信号。原始数字激励信号具有以下形式：
Seb＝S1p+S3p＝k1.sin(ω0t)+k2.sin(3ω0t)。
激励伺服控制电路25连接到高频发生器22。
激励伺服控制电路25接收频率3.f0的数字参考信号，并且激励伺服控制电路25从频率3.f0的该数字参考信号产生频率3.f0的数字解调信号。
在该示例中，频率3.f0的数字解调信号具有以下形式：
S3d＝k3.sin(3.ω0t)。
激励伺服控制电路25包括第一乘法器27、第二乘法器28、积分器29、以及第一放大器30。第一放大器30连接到积分器29的输出。
第一乘法器27将数字测量信号Sm乘以频率3.f0的数字解调信号。所产生的信号被用作积分器29的输入。
应当观察到，第一乘法器27和积分器29充当第一同步解调器。
第一放大器30由此产生数字误差信号。第二乘法器28将原始数字激励信号Seb乘以数字误差信号以获得数字激励信号。数字激励信号具有以下形式：
Se＝k0.(k1.sin(ω0t)+k2.sin(3ω0t))。
磁通门电流传感器10进一步包括退磁伺服控制电路32。退磁伺服控制电路32被纳入到FPGA中。
退磁伺服控制电路32连接到高频发生器22。
退磁伺服控制电路32接收频率2.f0的数字参考信号，并且退磁伺服控制电路32从频率2.f0的该数字参考信号产生频率2.f0的数字解调信号。
在该示例中，频率2.f0的数字解调信号具有以下形式：
S2d＝k4.cos(2.ω0t)。
退磁伺服控制电路32包括第三乘法器33、低通滤波器34、以及第二放大器35。第二放大器35连接到低通滤波器34的输出。
第三乘法器33将数字测量信号Sm乘以频率2.f0的数字解调信号。所产生的信号被用作低通滤波器34的输入。第二放大器35由此产生作为待测量电流Im的数字镜像的信号，该信号也是数字退磁信号Sdm。数字镜像信号或数字退磁信号Sdm具有以下形式：
Sdm＝k.Im。
应当观察到，第三乘法器33和低通滤波器34充当第二同步解调器。
磁通门电流传感器10进一步包括求和电路36。求和电路36在FPGA中实现。
求和电路36对数字激励信号Se和数字退磁信号Sdm进行求和以获得数字注入信号Si。这给出：
Si＝k0.(k1.sin(ω0t)+k2.sin(3ω0t))+kIm。
磁通门电流传感器10进一步包括注入电路37。注入电路37形成模拟部分16的一部分。
注入电路37连接到求和电路36和测量绕组14。
注入电路37包括数模转换器(DAC)38。
在该示例中，DAC 38是12位转换器，并且该转换器的操作以频率Fech(Fech＝100MHz)进行时钟控制。DAC 38自然地可以呈现不同的特性。
DAC 38获取数字注入信号Si，从数字注入信号Si产生模拟激励电流Ie，并将激励电流Ie注入到测量绕组14中。
下文描述磁通门电流传感器10的操作。
激励电路23生成数字激励信号Se，该数字激励信号Se被变换为激励电流Ie并被注入到测量绕组14中。
测量电压Ve被获取并且随后被数字化以便产生数字测量信号Sm。
在第二放大器35的输出处获得作为待测量电流Im的数字镜像的信号。该数字镜像信号被用于估计待测量电流Im。
数字镜像信号也是数字退磁信号Sdm，其用补偿由待测量电流Im产生的磁通量。
藉由求和电路36和并联连接，容易将数字退磁信号Sdm和数字激励信号Se相加在一起。激励电流由此用以激励磁芯13并且还用以对磁芯13进行退磁。退磁电流由此被纳入到激励电流Ie中。
磁芯13的饱和引起测量电压Ve中的不对称性，所述测量电压Ve由频率f0的sin(ω0t)分量(对应于基波)和频率2.f0的cos(2ω0t)分量(对应于二次谐波分量)的总和构成。
应当观察到，频率f0的部分数字激励信号和频率3.f0的部分数字激励信号的振幅被设置成获得激励电流Ie，其中频率3.f0的分量(或三次谐波分量)与频率f0的分量(或基波)同相。
如在使用第一同步解调器进行同步解调之后获得的测量电压Ve的三次谐波分量为正。在磁芯13饱和的情况下，三次谐波分量比基波衰减地更强烈，并且在同步解调之后，三次谐波分量变为负，这是由于三次谐波与基波变成反相。
由此，当激励电流Ie使得磁芯13接近饱和时，测量电压Ve的一次谐波分量和三次谐波分量的振幅之比发生变化，直至三次谐波分量变为零，并且之后直至三次谐波分量的相位反相。与测量电压Ve的三次谐波分量变为零相对应的操作点由此是磁通门电流传感器10的最佳操作点。该最佳操作点对应于绘制传递函数的图1曲线中的弯曲部9。
在来自第一放大器30的输出处获得数字误差信号。
数字误差信号用以对激励电流Ie进行伺服控制。伺服控制包括控制激励电流Ie以使测量电压Ve的三次谐波分量为零。磁通门电流传感器10由此在最佳操作点上连续操作。这用以获得由待测量电流Im引入并且在测量电压Ve中可检测的不对称性的最大增益。应当观察到，通过同步地解调三次谐波分量的这种伺服控制对于外部电磁扰动相对不敏感，这是因为所有除了频率3.f0之外的频率的信号生成具有由连接到第三乘法器33的输出的低通滤波器34滤波的分量的互调产物。还可以观察到，该伺服控制不需要非常快，这是因为来自外部参数(温度、老化)的变化相对较慢。
由此，测量绕组14被用于同时激励磁芯13、控制激励、测量待测量电流Im、以及补偿由待测量电流Im在磁芯13中产生的磁通量(退磁)。
将单个测量绕组14中的功能进行组合用于简化磁通门电流传感器10，以降低其成本和重量、以及促进其制造。
还应该注意到，用于处理测量的系统主要是数字化的：单个FPGA用于执行该处理系统的主要部分。
对处理系统进行数字化增加该处理系统的可靠性和稳健性(特别是在温度方面)、降低其成本、促进其制造、并提高其工业可再现性。
通过由第一同步解调器执行的解调得到的在调节操作点方面的改进还用以获得更好的噪声抗扰性。
此外，同步解调器的使用使得可以在高频下操作，从而允许待测量电流Im的宽带宽，同时保留对外部电磁扰动非常良好的抗扰性。
由于总是在对应于饱和弯曲部9的最佳操作点处执行测量，因此磁通门电流传感器10的灵敏度在温度范围中是恒定的。磁通门电流传感器10的准确性由此在大的温度范围上良好。
如上面提到的，磁通门电流传感器10测量待测量且在导体11中流动的电流Im。
当待测量电流Im较小(例如，小于1安培(A))时这种情况不会引起任何特定的困难。
然而，当待测量电流较大时，出现主要困难。
用于补偿由待测量电流Im在磁芯13中产生的磁通量的退磁电流必须也非常大。退磁电流的振幅需要等于待测量电流的振幅除以测量变压器12的变压比，该变压比与初级绕组和次级绕组的特性相关联。
然而，测量绕组14的匝数受到其大小和所产生电感的限制。电感越大，(来自数字退磁信号Sdm的)退磁电流的变化率就越受限，并且由此磁通门电流传感器10的带宽就越受限。由此，增加次级绕组的匝数不是有效的解决方案。
增加退磁电流也不是有效的解决方案。具体而言，这会涉及生成与大的退磁电流相关联的非常大的退磁电压，这难以使用标准组件来实现。
应当观察到，该问题并非特定于如上所述的磁通门电流传感器10，而是适用于所有磁通门电流传感器(并且具体而言适用于包括仅专用于退磁的绕组的那些磁通门电流传感器)。
为了解决该困难，利用分流桥以减小待测量电流的振幅。
参照图5至7，磁通门电流传感器10包括印刷电路40，该印刷电路40上特别安装有形成数字部分15和模拟部分16的多个电子组件。
在该示例中，印刷电路40包括第一导电层41、第二导电层42、以及绝缘层43。在该示例中，第一导电层41和第二导电层42中的每一者在印刷电路40的对应相对面上延伸。
第一导电层41具有第一迹线44，并且第二导电层42具有第二迹线45。绝缘层43由此在第一迹线44与第二迹线45之间延伸。
印刷电路40进一步包括具有至少一个第一初级电镀通孔47的第一贯通组装件以及具有至少一个第二初级电镀通孔48的第二贯通组装件。在该示例中并且具体而言，第一贯通组装件具有多个第一初级电镀通孔47，并且第二贯通组装件具有多个第二初级电镀通孔48。在该示例中，第一初级电镀通孔47和第二初级电镀通孔48都具有相同的第一直径。
“电镀通孔”也可以被称为“通孔”。可以通过任何类型的方法来制作“电镀通孔”。具体而言可以通过沉积金属材料或任何类型的导电材料来使“电镀通孔”导电。还可以通过插入由金属或任何类型的导体制成的管或铆钉来使“电镀通孔”导电。
每个第一初级电镀通孔47和每个第二初级电镀通孔48通过延伸穿过绝缘层43来将第一迹线44和第二迹线45连接在一起。每个第一初级电镀通孔47因此具有连接至第一迹线44的第一端和连接至第二迹线45的第二端。同样，每个第二初级电镀通孔48因此具有连接至第一迹线的第一端和连接至第二迹线45的第二端。
第一通孔组装件(即第一初级电镀通孔47)和第二通孔组装件(即第二初级电镀通孔48)分别形成分流桥53的第一分支51和第二分支52。
由此，在该示例中，待测量电流Im实际上不是具有待确定值的主电流Ip，而是通过对主电流Ip进行分流来获得待测量电流Im，并且随后将其用于估计主电流Ip的值。主电流Ip在第一迹线44中、分流桥53的第一分支51和第二分支52中、以及第二迹线45中流动。
在该示例中，由此可以清楚地看到，传送待测量电流的上述导体11由第二贯通组装件(或第二分支52)构成。
在该示例中，主电流Ip等于10A。
第一贯通组装件中的第一初级电镀通孔47的数目比第二贯通组装件中的第二初级电镀通孔48的数目大九倍。第二分支52的第二电阻由此比第一分支51的第一电阻大九倍。
在分流桥53的第二分支52中流动的待测量电流Im等于1A，而在分流桥53的第一分支51中流动的电流等于9A。
在该示例中，利用在相同印刷电路40中毗邻的多个相同直径的电镀通孔的电特性的可再现性属性。
第一分支51的第一电阻和第二分支52的第二电阻并非准确已知，但由于该可再现性，因此非常准确地知晓这两个电阻的比率。
第一贯通组装件和第二贯通组装件由此等效于具有良好受控比率的两个分流电阻器。
由此非常准确地知晓待测量电流Im与主电流Ip之间的比率。测量待测量电流Im使得能够非常准确地估计主电流Ip，同时减小主电流以减小所需要的退磁电流。
将待测量电流Im通过使用本发明的测量变压器12来测量，其将在下面更详细地描述。
本发明的测量变压器12包括印刷电路40，或者更精确而言，假定印刷电路还携带数字部分15和模拟部分16，则它包括印刷电路40的一部分。
上述第一和第二贯通组装件一起构成“初级贯通组装件”。因此，初级贯通组装件包括第一初级电镀通孔47和第二初级电镀通孔48。印刷电路40还包括第三贯通组装件和第四贯通组装件，该第三贯通组装件包括延伸穿过绝缘层43的至少一个第一次级电镀通孔56，该第四贯通组装件包括延伸穿过绝缘层43的至少一个第二次级电镀通孔57。在该示例中并且具体而言，第三贯通组装件包括多个第一次级电镀通孔56，并且第四贯通组装件包括多个第二次级电镀通孔57。在该示例中，第一次级电镀通孔56和第二次级电镀通孔57都具有相同的第二直径，出于可用空间的原因，该第二直径小于第一初级电镀通孔47和第二初级电镀通孔48的第一直径。第一次级电镀通孔56的数目等于第二次级电镀通孔57的数目。
第三和第四贯通组装件一起形成在本文中被称为“次级贯通组装件”的组装件。
测量变压器12还包括磁芯13。磁芯13沿印刷电路40的厚度延伸。
磁芯13具有管的形状，该管具有矩形的内侧和外侧剖面。应当观察到，磁芯13自然地可以具有不同的形状。磁芯13包括初级磁芯部分60和次级磁芯部分61。第一初级电镀通孔47在磁芯13外部、在初级磁芯部分60的附近延伸。第二初级电镀通孔48在磁芯13内部、在初级磁芯部分60的附近延伸。
初级贯通组装件由此形成测量变压器12的初级绕组的一部分，所述初级绕组在该示例中仅具有一匝。
第一次级电镀通孔56在磁芯13的内部、在次级磁芯部分61的附近延伸。第二次级电镀通孔57在磁芯13外部、在次级磁芯部分61的附近延伸。
可以看到，第一次级电镀通孔56和第二次级电镀通孔57通过在第一导电层41中和第二导电层42中延伸的导电元件65(举例而言(但不必然)，迹线)连接在一起。图7中仅示出了两个导电元件65。
第三贯通组装件由此形成测量变压器12的次级绕组的第一部分。第四贯通组装件由此形成测量变压器12的次级绕组的第二部分。次级贯通组装件由此形成测量变压器12的次级绕组的一部分。
次级绕组具有串联连接的多个匝，每一匝包括第一次级电镀通孔56、第二次级电镀通孔57、以及导体元件65。
由此可见，测量变压器12的次级绕组是上面提到的测量绕组14。
本发明的测量变压器12是非常有利的。
第一初级电镀通孔47和第二初级电镀通孔48中流动的电流都产生相反的磁通量。
由不同数量的电镀通孔产生的通量差生成实际上由磁芯13接收的结果通量。正是该结果通量被用于测量待测量的电流Im。待测量的电流Im由第一初级电镀通孔47的数量与第二初级电镀通孔48的数量之比精确地确定，从而能够以非常低的成本制造出准确的分流器。
因此，与现有技术的任何“常规”变压器不同，现有技术是被设计成经由尽可能小的体积和重量来传送尽可能多的能量，测量变压器12使得在非常小的磁场下获得饱和成为可能。在这种情况下，磁芯13的尺寸可以更小，特别是因为磁芯中的通量通过与待测量的电流Im生成的通量相反的退磁通量而被最小化。
下文描述如何制造印刷电路40和沿印刷电路40的厚度延伸的磁芯13。
印刷电路40包括第一预浸层和第二预浸层(其中“预浸(prepreg)”是“预浸渍(pre-impregnated)的简称)。第一和第二预浸层未被聚合。
磁芯13包括磁粉和构成磁粉粘合剂的树脂的混合物。
磁粉由晶体结构、特别是钇铁石榴石(Y3Fe15O12)制成。
树脂是环氧树脂。
磁芯13通过丝网印刷被沉积在第一预浸层上。
之后，用第二预浸层覆盖磁芯13。
随后使印刷电路40通过烘箱。
随后对印刷电路40钻孔以制作上述电镀通孔。
替换地，可以使用增材制造技术通过激光烧结来制造磁芯13。
磁粉被沉积在第一预浸层上。之后，使用激光束将磁粉层聚结在预定义区域中以形成磁芯13。
随后用第二预浸层覆盖磁芯13。
通过激光烧结制造磁芯13看起来更加有效。具体而言，当通过丝网印刷进行制造时，观察到在磁粉和树脂的混合物中将发现与磁粉颗粒中一样多的气隙。这些气隙降低磁芯13的性能。利用激光烧结，磁粉颗粒被熔化，这避免了产生所述气隙。
自然地，本发明不限于所描述的实施例，而是涵盖了落入如由权利要求书限定的本发明范围内的任何变型。
阐述了磁通门电流传感器包括数字部分和模拟部分，并且ADC和DAC形成模拟部分的一部分。自然地，可以考虑这些组件是数字组件，并且甚至可以考虑这些组件被直接纳入到FPGA中(或微控制器中或某种其他组件中)，在该情形中它们将形成数字部分的一部分。
上面阐述了包括第一迹线的第一导电层和包括第二迹线的第二导电层中的每一者在印刷电路的对应相对面上延伸。自然地，第一导电层和第二导电层可以是印刷电路的内部层，这些层由一个或多个绝缘层分隔开。
上面，每个贯通组装件被描述为包括一个或多个电镀通孔。上面，电镀通孔都穿过单个绝缘层。自然地，电镀通孔可以穿过多个绝缘层，或者甚至穿过一个或多个绝缘层以及一个或多个导电层。不同的贯通组装件同样可以很好地穿过不同的层堆叠。
当然，本发明的变压器可被用于需要变压器的任何类型的应用中。本发明并不限于磁通门电流传感器。

Claims (8)

1.一种测量变压器，其包括印刷电路(40)和磁芯(13)，所述印刷电路包括绝缘层(43)、包括延伸穿过所述绝缘层(43)的第一初级电镀通孔(47)和第二初级电镀通孔(48)的初级贯通组装件，所述初级贯通组装件形成所述测量变压器的初级绕组的一部分，所述初级绕组具有单匝，所述印刷电路进一步包括包含延伸穿过所述绝缘层(43)的第一次级电镀通孔(56)和第二次级电镀通孔(57)的次级贯通组装件，所述次级贯通组装件形成所述测量变压器的次级绕组的一部分，所述次级绕组包括串联连接的多个匝，所述磁芯沿所述印刷电路(40)的厚度延伸。
2.如权利要求1所述的测量变压器，其特征在于，所述第一和第二初级电镀通孔(47，48)中的每一者具有连接至所述印刷电路的第一导电层(41)的共用第一迹线(44)的第一端以及连接至所述印刷电路的第二导电层(42)的共用第二迹线(45)的第二端。
3.任何前述权利要求所述的测量变压器，其特征在于，所述第一初级电镀通孔(47)和所述第二初级电镀通孔(48)分别形成分流桥(53)的第一分支(51)和第二分支(52)，所述测量变压器被布置成测量在所述第二分支(52)中流动的并且通过对在所述第一分支(51)中流动的主电流(Ip)进行分流而得到的待测量的电流(Im)。
4.如任何前述权利要求所述的测量变压器，其特征在于，所述磁芯(13)包括初级磁芯部分(60)和次级磁芯部分(61)，所述第一初级电镀通孔(47)在所述初级磁芯部分(60)附近在所述磁芯外部延伸，并且所述第二初级电镀通孔(48)在所述初级磁芯部分(60)附近在所述磁芯内部延伸，所述第一次级镀通孔(56)在所述次级磁芯部分附近在所述磁芯内部延伸并且所述第二次级电镀通孔(57)在所述次级磁芯部分(61)附近在所述磁芯外部延伸。
5.如任何前述权利要求所述的测量变压器，其特征在于，所述磁芯(13)包括磁粉。
6.如权利要求4所述的测量变压器，其特征在于，所述磁芯包括所述磁粉与通过丝网印刷沉积在所述印刷电路的层上的树脂的混合物。
7.如权利要求4所述的测量变压器，其特征在于，所述磁芯是通过激光烧结沉积在所述印刷电路(40)的层上的磁粉制成的。
8.如权利要求4或权利要求5所述的测量变压器，其特征在于，所述磁粉包括钇铁石榴石。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112368583A (zh) * 2018-06-27 2021-02-12 赛峰电子与防务公司 包含分流桥的印刷电路板

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3118184B1 (fr) 2020-12-21 2022-12-23 Safran Electronics & Defense Surveillance d’une ligne de transmission
FR3118185B1 (fr) 2020-12-21 2022-12-23 Safran Electronics & Defense Surveillance d’une ligne de transmission

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4536733A (en) * 1982-09-30 1985-08-20 Sperry Corporation High frequency inverter transformer for power supplies
US20080048643A1 (en) * 2006-07-31 2008-02-28 Commissariat A L'energie Atomique Current sensor with alternating magnetic excitation
US20130057267A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-07 Commissariat A I'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Current sensor
CN106332447A (zh) * 2016-08-31 2017-01-11 电子科技大学 一种用于印制电路板埋嵌技术的电感结构及其制作方法
CN106935376A (zh) * 2017-04-19 2017-07-07 华为技术有限公司 变压器及开关电源
US20170222563A1 (en) * 2014-11-12 2017-08-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. Power supply module and mounting structure therefor
DE102016119164A1 (de) * 2016-10-10 2018-04-12 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Planarer Übertrager mit integriertem Ringkern
CN112368583A (zh) * 2018-06-27 2021-02-12 赛峰电子与防务公司 包含分流桥的印刷电路板

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5430613A (en) * 1993-06-01 1995-07-04 Eaton Corporation Current transformer using a laminated toroidal core structure and a lead frame
US6558188B1 (en) * 2000-06-22 2003-05-06 Hewlett Packard Development Company, L.P. Impedance controlled electrical connector assembly
US7843302B2 (en) * 2006-05-08 2010-11-30 Ibiden Co., Ltd. Inductor and electric power supply using it
JP5638457B2 (ja) * 2011-05-09 2014-12-10 住友重機械工業株式会社 シンクロサイクロトロン及びそれを備えた荷電粒子線照射装置
FR2979787B1 (fr) * 2011-09-07 2013-10-11 Commissariat Energie Atomique Circuit imprime et capteur de champ magnetique ou de courant
JP5815353B2 (ja) * 2011-09-28 2015-11-17 株式会社フジクラ コイル配線素子およびコイル配線素子の製造方法
US20130214890A1 (en) * 2012-02-20 2013-08-22 Futurewei Technologies, Inc. High Current, Low Equivalent Series Resistance Printed Circuit Board Coil for Power Transfer Application
JP6187097B2 (ja) * 2013-09-27 2017-08-30 Tdk株式会社 アンテナ装置
JP2015138935A (ja) * 2014-01-24 2015-07-30 イビデン株式会社 プリント配線板
JP6374683B2 (ja) * 2014-03-24 2018-08-15 Ntn株式会社 磁性素子
FR3033977B1 (fr) * 2015-03-20 2018-08-17 Thales Procede de fabrication d'un circuit imprime et circuits imprimes correspondants
KR101990410B1 (ko) * 2015-10-05 2019-06-18 주식회사 아모그린텍 자성시트 제조방법
US10373755B2 (en) * 2015-11-30 2019-08-06 Eagle Harbor Technologies, Inc. High voltage transformer
CN105632893B (zh) * 2015-12-23 2018-08-10 清华大学 基于3d打印制备微电感的方法
JP6579201B2 (ja) * 2016-01-06 2019-09-25 株式会社村田製作所 インダクタ部品およびインダクタ部品の製造方法
FR3083321B1 (fr) * 2018-06-27 2021-03-05 Safran Electronics & Defense Capteur de courant a vanne de flux
CA3146140A1 (en) * 2019-07-29 2021-02-04 Shreyas KULKARNI Current sensors employing rogowski coils and methods of using same
US20220093534A1 (en) * 2020-09-23 2022-03-24 Intel Corporation Electronic substrates having embedded inductors
US20230090759A1 (en) * 2021-09-23 2023-03-23 Intel Corporation Localized high permeability magnetic regions in glass patch for enhanced power delivery

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4536733A (en) * 1982-09-30 1985-08-20 Sperry Corporation High frequency inverter transformer for power supplies
US20080048643A1 (en) * 2006-07-31 2008-02-28 Commissariat A L'energie Atomique Current sensor with alternating magnetic excitation
US20130057267A1 (en) * 2011-09-07 2013-03-07 Commissariat A I'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Current sensor
US20170222563A1 (en) * 2014-11-12 2017-08-03 Murata Manufacturing Co., Ltd. Power supply module and mounting structure therefor
CN207098945U (zh) * 2014-11-12 2018-03-13 株式会社村田制作所 电源模块及其安装结构
CN106332447A (zh) * 2016-08-31 2017-01-11 电子科技大学 一种用于印制电路板埋嵌技术的电感结构及其制作方法
DE102016119164A1 (de) * 2016-10-10 2018-04-12 Phoenix Contact Gmbh & Co. Kg Planarer Übertrager mit integriertem Ringkern
CN106935376A (zh) * 2017-04-19 2017-07-07 华为技术有限公司 变压器及开关电源
CN112368583A (zh) * 2018-06-27 2021-02-12 赛峰电子与防务公司 包含分流桥的印刷电路板

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112368583A (zh) * 2018-06-27 2021-02-12 赛峰电子与防务公司 包含分流桥的印刷电路板

Also Published As

Publication number Publication date
EP3815117A1 (fr) 2021-05-05
FR3083365A1 (fr) 2020-01-03
WO2020002475A1 (fr) 2020-01-02
FR3083365B1 (fr) 2020-07-17
US20210257146A1 (en) 2021-08-19

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