CN112485496A - 电流传感器以及用于感测电流强度的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开的实施例涉及电流传感器以及涉及用于使用两组磁感测探针感测电流的强度的方法。电流传感器包括第一组磁感测探针和第二组磁感测探针。电流传感器包括耦合到第一组磁感测探针和第二组磁感测探针的传感器电路装置。传感器电路装置被配置为使用第一组磁感测探针的探针确定磁场的第一差分磁场测量。磁场是由待测电流引起的。传感器电路装置被配置为使用第二组磁感测探针的探针确定磁场的第二差分磁场测量。传感器电路装置被配置为基于第一差分磁场测量与第二差分磁场测量之间的差来确定待测电流的强度。

Description

电流传感器以及用于感测电流强度的方法
技术领域
示例涉及传感器系统，更具体地涉及电流传感器以及用于使用两组磁感测探针感测电流强度的方法。
背景技术
霍尔效应传感器(或霍尔传感器)可以通过生成响应于磁场而变化的电压来感测磁场。但是，霍尔传感器的精度会受到杂散磁场的干扰的影响，杂散磁场的干扰可能是由于被布置在承载有待测电流的导体附近的导体而引起的。
发明内容
可能需要为电流传感器提供改进的概念。
这种要求可以通过权利要求中的任何权利要求的主题来满足。
一些实施例涉及用于感测电流强度的电流传感器。电流传感器包括第一组磁感测探针和第二组磁感测探针。电流传感器包括耦合到第一组磁感测探针和第二组磁感测探针的传感器电路装置。传感器电路装置被配置为使用第一组磁感测探针的探针确定磁场的第一差分磁场测量。磁场是由待测电流引起的。传感器电路装置被配置为使用第二组磁感测探针的探针确定磁场的第二差分磁场测量。传感器电路装置被配置为基于第一差分磁场测量与第二差分磁场测量之间的差来确定待测电流强度。
一些实施例涉及用于感测电流强度的方法。方法包括使用第一组磁感测探针的探针确定磁场的第一差分磁场测量。磁场是由待测电流引起的。方法包括使用第二组磁感测探针的探针确定磁场的第二差分磁场测量。方法包括基于第一差分磁场测量与第二差分磁场测量之间的差来确定待测电流强度。
附图说明
下面将仅通过示例的方式并且参考附图描述装置和/或方法的一些示例，其中：
图1示出了基于霍尔的电流测量中的干扰(磁场)源的影响的示意图；
图2示出了三相电流测量应用的示意图；
图3示出了用于感测电流强度的电流传感器的实施例的示意性横截面图；
图4示出了电流传感器的进一步的实施例的示意性横截面图，其中示出了电流传感器的封装；
图5a和5b示出了电流传感器的进一步的实施例的示意性横截面图，其中示出了承载待测电流的导体；并且
图6示出了用于感测电流强度的方法的实施例的流程图。
具体实施方式
现在将参考示出了一些示例的附图更全面地描述各种示例。在附图中，为了清楚起见，线、层和/或区域的厚度可能被放大。
因此，尽管另外的示例能够进行各种修改和备选的形式，但是其一些特定示例在附图中被示出并且随后将详细描述。然而，该详细描述不将另外的示例限于所描述的特定形式。另外的示例可以覆盖落入本公开范围内的所有修改、等同形式和备选的形式。在整个附图的描述中，相同或相似的附图标记指代相同或相似的元件，当提供彼此相同或相似的功能时，可以以彼此相同或以修改的形式实现。
将理解的是，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，元件可以经由一个或多个中间元件被直接地连接或耦合。如果使用“或”将两个元件A和B组合，如果没有另外明确地或隐含地定义，则应被理解为公开所有可能的组合，即，仅A、仅B以及A和B。针对相同组合的备选的措词是“A和B中的至少一个”或“A和/或B”。必要的修改同样适用于两个以上元件的组合。
本文出于描述特定示例的目的而使用的术语并不旨在限制另外的示例。每当使用诸如“一”、“一个”和“该”之类的单数形式并且仅将单个元件都没有明确或隐式地定义为强制性时，另外的示例也可以使用多个元件来实现相同的功能。同样，当功能随后被描述为使用多个元件来实现时，另外的示例可以使用单个元件或处理实体来实现相同的功能。将进一步理解，术语“包括(comprises)”、“包含(comprising)”、“包括(includes)”和/或“包含(including)”在使用时指定存在所述特征、整数、步骤、操作、过程、动作、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它的特征、整数、步骤、操作、过程、动作、元件、部件和/或其任意组的存在或添加。
除非另有定义，否则本文中所有术语(包括技术和科学术语)均以其示例所属的领域的普通含义使用。
在传感器器件中，采用不同的方法来测量电流强度。例如，在某些情况下，使用分流电阻器。备选地，可以使用磁感测设备来测量由电流产生的磁场，从而测量电流强度。单霍尔电流传感器和差分霍尔电流传感器是两种类型的传感器器件，传感器器件采用用于电流测量的磁感应原理。在某些情况下，例如由干扰源(诸如，紧挨着布置的另一个导体)引起杂散磁场可能会使由此类电流传感器感测到的电流失真。例如，杂散磁场可能会在传感器输出端生成噪声。
图1示出了在基于霍尔的电流测量中(磁场)干扰源的影响的示意图。在图1中，用附图标记110表示待测电流I1，用附图标记120表示干扰电流。图1还示出了单霍尔传感器130和差分霍尔传感器140a、140b，其具有朝向待测电流I1的感测方向150。附图标记160表示杂散磁场。基于霍尔的电流传感器检测投射到其传感器轴线的杂散磁场。由外部电流路径(例如，干扰电流120)生成的杂散磁场可以被认为是干扰源。外部电流路径可以被分解为在x方向、y方向和z方向上的投影，其中附图标记122表示x方向、附图标记124表示y方向，并且附图标记126表示z方向。在图1的设置中，利用差分电流传感器的第一霍尔探针140a测量的磁通密度B1可以不同于利用差分电流传感器的第二霍尔探针140b测量的磁通密度B2。
对于x方向电流，由于差分探针位于磁场的同一的同心圆柱表面上，它们可以消除杂散场。对于y方向电流，所生成的磁场可能垂直于感测方向，因此，通过感测探针可能会看到零磁场。对于z方向电流，所生成的磁场可以被感测探针检测到，并且不能被单个差分概念抵消，因此被认为是干扰。因此，下面的讨论可以至少部分地集中在这种类型的干扰上。至少一些实施例可以旨在抑制在基于磁传感器的电流测量中，例如在三相驱动大电流测量中，由杂散磁场生成的干扰。
单霍尔电流传感器可能无法自行消除噪声或无法为系统提供任何进一步的信息以消除噪声。如果场源非常靠近传感器，则差分霍尔电流传感器可能具有有限的共模杂散场抑制，这是因为集成电路中的霍尔探针位于物理上不同的位置并且测量不同水平的杂散场强度。因此，差分电流测量可以在一定程度上(利用在一定的最小距离处的所需电流和干扰电流)提供共模干扰抑制。但是，在较小的距离和/或大电流处，杂散磁场可能会在电流测量中引起明显的波动。例如，在测试设置中，当将被用于传导400A电流的导体防止在距霍尔探针5cm的距离处时，观察到大约5％的波动。对于向传感器生成杂散磁场的干扰电流，电流越高和/或干扰电流与传感器之间的距离越近，则在传感器输出端将存在越高的干扰。因此，当杂散磁场源远离传感器时，差分霍尔电流传感器可能能够消除共模杂散场，但是当杂散磁场源靠近传感器时，差分霍尔电流传感器可能无法消除这种共模干扰。对于三相驱动应用，除了对母线的仔细的机械安装外，微控制器单元中可能涉及复杂的校准方法以解决3x3矩阵(如下所示)。
图2示出了三相电流测量应用的示意图，其中示出了三个母线210、220和230之间的串扰。Iu、Iv和Iw分别地表示通过母线210、220和230的电流，这些电流由sensoru 212、sensorv 222和sensorw 232测量。如果串扰不小(例如，由于母线之间的狭窄距离)，则每一个传感器还可以检测不同母线中的其它电流。在图1的示例中，仅Iu大于零，因此仅施加了串扰kuu(在sensoru上)、kuv(在sensorv上)和kuw(在sensorw上)，后缀的第一个字母表示串扰的来源(在所有情况下均为u)，并且后缀的第二个字母表示串扰的目的地(分别为u、v和w)。图214、224和234示出了相应的传感器的输出。x轴表示以安培为单位的电流Iu，y轴示出在各个传感器处(以mV为单位)测量的测得的电压Vu、Vv和Vw。
为了减轻串扰，可以执行传感器的校准。由于串扰，每一个传感器u、v和w处的电流传感器输出电压可以由V’＝K·I定义，其中K表示串扰。因素中的每一个因素都可以用矩阵形式描述：
Figure BDA0002675144370000051
串扰校准过程的目的可能是获取K矩阵并且将其提供给逆变器模块。为了在运行时获得每一个补偿的电流值，可以采用以下矩阵乘法(使用K矩阵的逆)
Figure BDA0002675144370000052
(I＝K-1·V’)，其中I是补偿电流值，K-1是预定义的串扰矩阵，并且V’是来自传感器的测量电压。特别是在三相电流测量中，可能涉及复杂的校准方法以精确地测量相电流。
本公开的实施例可以提供用于电流传感器的方法，方法可以被用作校准方法的替代(或补充)，可以为电流传感器提供改进的概念。
图3示出了用于感测电流强度的电流传感器300的实施例的示意性横截面图。电流传感器包括第一组磁感测探针10和第二组磁感测探针20。例如，磁感测探针可以是霍尔探针，即，第一组磁感测探针10和第二组磁感测探针20可以是第一组霍尔探针和第二组霍尔探针。电流传感器300还包括耦合到第一组磁感测探针和第二组磁感测探针的传感器电路装置30。传感器电路装置30被配置为使用第一组磁感测探针10的探针12、14确定磁场的第一差分磁场测量。磁场是由待测电流引起的。传感器电路装置30被配置为使用第二组磁感测探针20的探针22、24确定磁场的第二差分磁场测量。传感器电路装置被配置为基于第一差分磁场测量与第二差分磁场测量之间的差来确定待测电流强度。图3还示出了承载待测电流的导体50。
通过基于第一差分磁场测量与第二差分磁场测量之间的差来确定待测电流强度，与单差分电流传感器相比，实施例可以显著改善传感器信号输出的信噪比(SNR)。此外，由于完全冗余，实施例可以提供更高的传感器信号可用性，因为在一组电流传感器的故障期间，电流传感器的另一个对称组的减少的操作是可能的。另外，在一些电流传感器中，可能不需要传感器模块级别的校准，因为设备级别的EOL(行末端)校准可能被认为足够好，这可以提高设备的易用性。实施例可以被用于具有杂散场稳健性、故障操作能力和ISO 26262合规性的电流传感器中。实施例可以简化母线间校准程序，以在三相驱动系统相电流测量中实现准确的电流测量结果。
本公开的实施例涉及电流传感器，例如图3至图5b的电流传感器300、400和500。在实施例中，电流传感器可以是基于霍尔效应的电流传感器，即，依靠霍尔效应来确定待测电流强度的电流传感器。在基于霍尔效应的电流传感器(诸如根据一些实施例的电流传感器300、400和/或500)中，通常，生成(和测量)一个或多个电压，该电压随使用基于霍尔效应的电流传感器的磁感测探针测量的磁场的磁通密度而变化。反过来，使用基于霍尔效应的电流传感器的磁感测探针测量的磁场可能(至少部分地)由待测电流引起，因此测量的一个或多个电压可以指示待测电流强度。尽管本申请在说明书中着重于霍尔传感器，但是双差分感测的概念可以被应用于包括霍尔、GMR(巨型磁阻)、AMR(各向异性磁阻)和TMR(隧道磁阻)技术在内的所有的磁感测技术，而不会受到损害。
实施例还基于差分测量原理：在一组磁感测探针内，传感器电路装置使用传感器探针组中的(至少)两个传感器探针在(至少)两个位置处测量磁场，并从另一个磁场减去一个磁场。差分磁场测量可以从在不同的磁感测探针处测量的电压获得。例如，差分磁场测量可以基于使用磁感测探针组中的第一磁感测探针测量的电压与使用磁感测探针组中的第二磁感测探针测量的电压之间的差。处理电路可以针对磁感测探针组中的每一组磁感测探针进行这种差分磁场测量。
电流传感器包括第一组磁感测探针10和第二组磁感测探针20。这些组可以是静态的——在任何时候，都会将磁感测探针分配给第一组磁感测探针10或第二组磁感测探针20。磁感测探针组被用于进行进一步的差分测量，该差分测量基于第一差分磁场测量与第二差分磁场测量之间的差。换句话说，传感器电路装置30可以被配置为基于第一差分磁场测量与第二差分磁场测量之间的差来确定进一步的差分磁场测量。在本申请的上下文中，差分磁场测量可能不一定是测量本身，而是基于测量生成的值或表示测量的值。使用进一步的差分磁场测量，可以确定待测电流的电流强度。例如，进一步的差分磁场测量或第一差分磁场测量与第二差分磁场测量之间的差可以乘以转换因子或被用作转换函数的输入，以确定待测电流的电流强度。
在实施例中，使用两组磁感测探针。如术语“组”所暗示的，每一组包括两个或多个磁感测探针，磁感测探针被用于确定相应的差分磁场测量。在至少一些实施例中，例如在图3、图4和图5a/5b的实施例中，第一组磁感测探针10各自(确切地)包括两个磁感测探针12、14并且第二组磁感测探针20各自(确切地)包括两个磁感测探针22、24。每一组两个磁感测探针足以执行差分测量。因此，可以使用第一组磁感测探针10的两个磁感测探针12、14来确定第一差分磁场测量。可以使用第二组磁感测探针20的两个磁感测探针22、24来确定第二差分磁场测量。在一些其它实施例中，可以将较大量的磁感测探针用于每一组磁感测探针，例如至少三个磁感测探针或至少四个磁感测探针。
在至少一些实施例中，磁感测探针可以被对准。每一组(两个)磁感测探针可以被竖直地堆叠到另一组(两个)磁感测探针上。每一个磁感测探针可以与另一组中的对应的磁感测探针对准。每一组内的两个磁感测探针可以在横向方向上(即，水平地)对准。例如，磁感测探针组中的磁感测探针可以在横向方向上对准。换句话说，磁感测探针组中的磁感测探针可以被布置在相同的竖直位置处和不同的横向位置处。此外，第一组磁感测探针的每一个磁感测探针可以与第二组磁感测探针的(对应的)磁感测探针(即，在相同的横向位置处和不同的竖直位置处)垂直地对准。例如，在图3至图5b中，第一组磁感测探针的磁感测探针12和14与第二组磁感测探针的磁感测探针22和24水平地对准。此外，第一组的磁感测探针12与第二组的磁感测探针24竖直地对准，并且第一组的磁感测探针14与第二组的磁感测探针22竖直地对准。备选地，可以使用不同的布置，例如未(竖直地或横向地)对准的布置和/或不对称的布置。
在实施例中，可以使用一个或多个处理电路装置单元、一个或多个处理器、一个或多个处理单元或用于处理的任何装置来实现传感器电路装置30，诸如处理器或可编程硬件部件可以与相应适配的软件一起操作。换句话说，控制模块30的所描述的功能也可以在软件中实现，然后在一个或多个可编程硬件部件上执行该软件。这样的硬件部件可以包括通用处理器、数字信号处理器(DSP)、微控制器等。例如，传感器电路装置可以在被用于实现霍尔探针的(例如，至少一个)管芯中实现。
例如，竖直方向和竖直尺寸可以正交于实现至少一组霍尔传感器的霍尔传感器的管芯的前侧表面而被测量，并且横向方向和横向尺寸可以平行于管芯的前侧表面而被测量。
图4示出了用于感测电流强度的电流传感器400的另外的实施例的示意性横截面图。例如，可以类似于图3的电流传感器300来实现电流传感器400。图4还示出了包括封装40的电流传感器400，封装40包括衬底45。封装40可以包括第一组磁感测探针和第二组磁感测探针以及传感器电路装置30。电流400还包括两个管芯16、26，管芯16、26被布置在封装40的衬底45处。例如，电流传感器400包括第一管芯16和第二管芯26。如图4所示，第一管芯16和第二管芯26可以被布置为在竖直方向上彼此相邻。例如，如图4进一步所示，第一管芯16和第二管芯26可以被布置在封装40的衬底45的相对侧处。这可以在电流传感器内产生部件的对称布置。备选地，第一管芯16和第二管芯26可以被堆叠到彼此(直接地)的顶部，这可以使电流传感器的结构更薄。如图4所示，管芯可以在电流传感器内彼此水平地对准，从而实现了电流传感器内的部件的对称布置。备选地，管芯可以水平地偏移，例如，使电流传感器适合有限的空间。在一些其它实施例中，(全部)磁感测探针可以被实现在同一的管芯上，例如，在同一管芯的相对两侧处。换句话说，第一组磁感测探针和第二组磁感测探针可以被实现在同一的管芯上，使得可能仅需要单个管芯。
图4可以示出电流传感器的集成电路的侧视图。所提出的双差分电流测量可以使用电流传感器，电流传感器具有四个磁感测探针12、14、22、26，放置方式是将四个磁感测探针分为两组10、20，其中每一组包含两个磁感测探针。如图4所示，可以在第一管芯16(表示为“顶部管芯”)上实现第一组磁感测探针10(表示为“霍尔探针顶部”)。可以在第二管芯26(表示为“底部管芯”)上实现第二组磁感测探针20(表示为“霍尔探针底部”)。换句话说，管芯16、26中的一个管芯可以是“顶部管芯”并且管芯16、26中的另一个管芯可以是“底部管芯”。
例如，管芯16、26可以被形成为在相应的管芯的表面处呈现相应的磁感测探针。通常，每一组的磁感测探针可以彼此横向地间隔开中心距离2W来显示。第一组10的磁感测探针12、14可以在第一管芯16上彼此横向地间隔开而被设置。第二组20的磁感测探针22、24可以在第二管芯26上彼此横向地间隔开而被设置。在图4中，磁感测探针14、22的横向中心由竖直线410表示，磁感测探针12、24的横向中心由竖直线420表示，第一组磁感测探针10的磁感测探针12、14的竖直中心由水平线430表示，第二组磁感测探针20的磁感测探针22、24的竖直中心由水平线440表示。图4中的磁感测探针14、22的横向中心与磁感测探针12、24的横向中心之间的距离为2W，并且磁感测探针12、14的竖直中心与磁感测探针22、24的竖直中心之间的距离为H。换句话说，每一组两个磁感测探针可以以2W的水平间距放置在传感器封装中的一个管芯中，而两个管芯可以竖直地堆叠，例如以便一个管芯中的每一个单个磁感测探针以H的竖直间距与另一个管芯中的每一个磁感测探针竖直地对准。磁感测探针以竖直中心线450为中心，竖直中心线450到(全部)磁感测探针的竖直距离为W。用于传导待测电流的导体可以被布置在竖直中心线处，竖直中心线延伸到图4的示意性横截面的z方向上。
用于每一个管芯的输出信号可以应用差分原理。换句话说，两组磁感测探针可以产生差分磁场测量作为输出(例如，第一差分磁场测量V21和第二差分磁场测量V43)，其中Vij＝Vi-Vj和Vi是传感器器件中的每一个磁感测探针的绝对磁值的电压表示。在公式中，使用磁感测探针12测量的电压可以被表示为V1，使用磁感测探针14测量的电压可以被表示为V2，并且第一差分磁场测量可以被表示为V21。使用磁感测探针22测量的电压可以被表示为V3，使用磁感测探针24测量的电压可以被表示为V4，并且第二差分磁场测量可以被表示为V43。可以在芯片的内部或通过计算单元在外部计算另外的差分磁场测量(即，双差分磁场测量)Vdualdiff＝V21-V43。在两种情况下，可以由传感器电路装置30计算另外的差分。换句话说，传感器电路装置可以由芯片或在计算单元中的外部实现。可以基于另外的差分磁场测量，来计算待测电流的电流强度，例如基于公式(如图5a和5b所示)：
Figure BDA0002675144370000101
结合提出的概念或者上文或下文描述的一个或多个示例(例如，图3、图5a至图6)提及电流传感器400的更多细节和方面。电流传感器400可以包括对应于所提出的概念中的一个或多个方面或者上文或下文描述的一个或多个示例的一个或多个附加的可选特征。
在图5a和图5b中，示出了电流传感器500的另外的实施例。可以类似于电流传感器300和400中的至少一个电流传感器来实现电流传感器500。在图5a和图5b中，在坐标系内示出了磁感测探针12、14、22和24的布置。此外，示出了导体50和干扰源510，干扰源510可以是另外的导体。干扰是由流过另外的导体510的电流I2引起的。磁感测探针和导体50之间的横向距离为W，并且不同组的磁感测探针之间的水平距离为H。
在图5a和图5b中，导体50位于笛卡尔坐标(0，d)处，即位于与磁感测探针12、14的距离为d的竖直中心线处。干扰源510的位置在图5a中以极坐标(R，
Figure BDA0002675144370000111
)给出并且在图5b中以笛卡尔坐标(L，d)给出。为了简单起见，在图5b中，另外的导体510与第一组的磁感测探针12、14之间的竖直距离与导体50与第一组的磁感测探针12、14之间的竖直距离是相同的(d)，并且另外的导体510与导体50之间的横向距离为L。图5b另外示出了另一个导体520，导体520在笛卡尔位置(2L，d)处被用于传导电流I3。在图5a和图5b中，待测电流是流过导体50的电流I1。在其它实施例中，可以应用其它相对位置，例如干扰源的竖直位置和横向位置可以独立于导体50的位置。
如图5a和/或5b所示，第一组磁感测探针10可以被竖直地布置在导体50与第二组磁感测探针20之间。导体可以在横向方向上(例如，横向地居中)布置在第一组磁感测探针的磁感测探针与第二组磁感测探针的磁感测探针之间。在一些实施例中，导体50穿过封装40。例如，导体50可以(在封装内)被竖直地布置在第一组磁感测探针10与第二组磁感测探针20之间。备选地，第一组磁感测探针可以被竖直地布置在导体50与第二组磁感测探针之间。备选地，导体50可以被布置在(例如，与电流传感器分开)封装40的外部。在这种情况下，第一组磁感测探针可以被竖直地布置在导体50与第二组磁感测探针之间。在任何情况下，术语“第一组”和“第二组”可以互换。因此，第二组磁感测探针可以被竖直地布置在导体50与第一组磁感测探针之间。
在下文中，磁通密度B被用于计算，磁通密度与在电流传感器的工作范围内使用磁感测探针测量的电压成正比。因此，使用磁感测探针12测量的磁场通量可以被表示为B1，使用磁感测探针14测量的磁场通量可以被表示为B2，并且第一差分磁场测量可以被表示为B21。使用磁感测探针22测量的磁场通量可以被表示为B3，使用磁感测探针24测量的磁场通量可以被表示为B4，并且第二差分磁场测量可以被表示为B43。相同组内的两个磁感测探针内的差分磁场可以产生B21＝B2-B1和B43＝B4-B3。两组之间的差分磁场可以被确定为BDUALdiff＝B21–B43。如果W、d、R、
Figure BDA0002675144370000123
和I2的值是已知的，则可以使用以下公式来用BDUALdiff来确定I1(待测电流的电流强度)：
Figure BDA0002675144370000121
如果W远小于R(W<<R)，并且H远小于R(H<<R)，即如果霍尔探针之间的横向距离和竖直距离远小于霍尔探针与干扰源之间的距离，则BDUALdiff可以近似为
Figure BDA0002675144370000122
因此，可以使用BDUALdiff和W、d和H的常数值确定I1(待测电流)。在BDUALdiff中，引起杂散磁场的干扰被深度抑制了。
评估了包括四个磁感测探针的电流传感器的实施例。测量了4个磁感测探针处的信号电平，其中待测电流总计为50A，并且干扰是由500A的电流流过在20cm距离处的导体引起的。计算了单差分信号B21和B43以及双差分信号(B21-B43)。结果表明，在双差分运算下，在360度位置角度范围内，干扰电流在传感器输出为BDUALdiff＝B21–B43处产生的影响较小。BDUALdiff的波纹在B21或B43的波纹的1％至6％的范围内。通过对差分测量结果(B21和B43)使用差分运算(BDUALdiff＝B21–B43)，可以实现更深的杂散磁场抑制。
因此，与单差分电流感测相比，获取了显著的干扰减少，这增加了传感器输出信号SNR。附加地，由于具有完全冗余性，因此传感器信号可用性更高，其中一个管芯发生故障期间，另一个对称的管芯信号可以减少操作。由于杂散场的稳健性更高，因此可以消除大电流应用中的母线间校准。此外，可能不需要复杂的校准程序。
本公开的至少一些实施例可以在集成电路级别实现，即，传感器电路装置可以在单个半导体器件中实现。在器件级别中，集成电路中的四个磁感测探针利用两个磁感测探针的每一对测量差分磁场，并且测量的差分磁场可以通过差分过程进一步运算以得出最终结果，其中第二差分过程可以在所述集成电路上发生，也可以在更高级别的计算单元中的集成电路之外发生。
备选地，可以在模块级别上实现实施例(即，可以将两个差分电流传感器组合以形成实施例的电流传感器)，这可以使得能够(在略低的杂散场抑制水平下)重用部件。在电流感测模块级别上，四个磁感测探针可以生成一对差分信号，一对差分信号具有在所述一对差分信号上具有另外的差分作为最终输出。
实施例可以被应用于IC开发和电流传感器模块设计，甚至可以被应用于四个单独的单霍尔电流传感器。使用实施例，可以实现更精确和更稳健的电流测量。
在多个导体彼此紧邻布置的应用中，可以使用实施例来减轻串扰的影响。由于双差分电流感测中的串扰效应(根据至少一些实施例)与单差分电流传感器相比是微不足道的，所以可以促进电流传感器的校准，因为仅可以校准电流传感器传递函数。
实施例可以通过使用四个磁感测探针来提供具有干扰抑制特征的电流测量方法。实施例还可以通过使用四个磁感测探针来提供具有冗余特征的电流测量方法。在当前测量方法中的任何一种测量方法中，可以将四个磁感测探针放置在集成电路器件内部的两个单独的竖直堆叠的管芯上，每一个管芯包含两个磁感测探针。同一管芯上的每一个磁感测探针可以被水平地对准。每一个磁感测探针可以与另一个管芯上的对应的磁感测探针竖直地对准。实施例还可以提供集成电路器件，集成电路器件使用电流测量方法中的任何一种电流测量方法来提供由磁感测探针测量的差分磁场强度。实施例还提供集成电路器件，集成电路器件使用电流测量方法中的任何一种电流测量方法来提供由不同管芯上的磁感测探针测量的差分磁场强度。
结合所提出的概念或者上文或下文描述的一个或多个示例(例如，图3、图4或图6)提及电流传感器500的更多细节和方面。电流传感器500可以包括对应于所提出的概念的一个或多个方面或者上文或下文描述的一个或多个示例的一个或多个附加的可选特征。
图6示出了用于感测电流强度的方法的实施例的流程图。方法包括使用第一组磁感测探针10中的探针12、14确定(610)磁场的第一差分磁场测量。磁场是由待测电流引起的。方法包括使用第二组磁感测探针20中的探针22、24确定(620)磁场的第二差分磁场测量。方法包括基于第一差分磁场测量与第二差分磁场测量之间的差来确定(630)待测电流的强度。
结合所提出的概念或者上文或下文描述的一个或多个示例(例如，图3至图5b)提及方法的更多细节和方面。该方法可以包括对应于所提出的概念的一个或多个方面或者上文或下文描述的一个或多个示例的一个或多个附加的可选特征。
所提及和描述的方面和特征以及先前详细的示例和附图中的一个或多个示例和附图也可以与其它示例中的一个或多个示例组合，以便替换其他示例的相似特征，或者以便将特征附加地引进到其他示例。
说明书和附图仅示出了本公开的原理。此外，本文中列举的所有示例原则上明确地仅旨在用于说明目的，以帮助读者理解本公开的原理和(多个)发明人为进一步发展本领域所做出的构思。本文中引用本公开的原理、方面和示例以及其特定示例的所有陈述旨在涵盖其等同形式。
被表示为“用于……的装置”的执行特定功能的功能块可以指被配置为执行特定功能的电路。因此，“用于……的装置”可以被实现为“被配置为或适用于……的装置”，诸如被配置为或适于相应的任务的设备或电路。
图中所示的各种元件的功能，包括标记为“装置”、“用于提供信号的装置”、“用于生成信号的装置”等的任何功能块，可以以专用硬件的形式(诸如，“信号提供器”、“信号处理单元”、“处理器”、“控制器”等，以及能够与适当的软件相关联地执行软件的硬件)实现。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个单独的处理器提供，处理器中的一些处理器或全部处理器可以共享。但是，术语“处理器”或“控制器”迄今为止不仅限于专门能够执行软件的硬件，但是还可以包括数字信号处理器(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)和非易失性存储器。也可以包括其它常规和/或定制的硬件。
例如，框图可以示出实现本公开的原理的高级电路图。类似地，流程表、流程图、状态转移图、伪代码等可以表示各种过程、操作或步骤，例如，无论是否明确地示出了这样的计算机或处理器，其可以基本上在计算机可读介质中表示并且由计算机或处理器执行。说明书或权利要求书中公开的方法可以由具有用于执行这些方法的各个动作的装置的设备来实现。
应当理解，除非出于技术原因而另外明确地或隐含地陈述，说明书或权利要求中公开的多个动作、过程、操作、步骤或功能的公开可以不被解释为在特定顺序内。因此，除非由于技术原因这些动作或功能不可互换，多个动作或功能的公开将不会将它们限制为特定的顺序。此外，在一些示例中，单个动作、功能、过程、操作或步骤可能会分别地包含或被分解为多个子动作、子功能、子过程、子操作或子步骤。除非明确地排除，否则这种子动作可以被包括在单个动作内并且是单个动作的公开的一部分。
此外，以下权利要求据此被结合到详细描述中，其中每一个权利要求可以独立地作为单独的示例。尽管每一个权利要求可以单独地作为一个单独的示例，但是应注意的是——尽管从属权利要求在权利要求中可以指与一个或多个其它权利要求的特定组合，但其它示例也可以包括从属权利要求与彼此从属或独立的权利要求的主题的组合。除非指出并非旨在进行特定组合，否则本文明确提出了这种组合。此外，意图是将权利要求的特征也包括到任何其它独立权利要求中，即使该权利要求没有直接依赖于独立权利要求也是如此。

Claims (15)

1.一种电流传感器(300、400、500)，用于感测电流的强度，所述电流传感器包括：
第一组磁感测探针(10)和第二组磁感测探针(20)；以及
耦合到所述第一组磁感测探针(10)和所述第二组磁感测探针(20)的传感器电路装置(30)，其中所述传感器电路装置(30)被配置为：
使用所述第一组磁感测探针(10)的探针(12、14)确定磁场的第一差分磁场测量，所述磁场是由待测电流引起的；
使用所述第二组磁感测探针(20)的探针(22、24)确定所述磁场的第二差分磁场测量；以及
基于所述第一差分磁场测量与所述第二差分磁场测量之间的差来确定所述待测电流的强度。
2.根据权利要求1所述的电流传感器，其中所述第一组磁感测探针(10)和所述第二组磁感测探针(20)各自包括两个磁感测探针(12、14、22、24)，其中使用所述第一组磁感测探针(10)的两个磁感测探针(12、14)确定所述第一差分磁场测量，并且其中使用所述第二组磁感测探针(20)的两个磁感测探针(22、24)确定所述第二差分磁场测量。
3.根据权利要求1或2中的任一项所述的电流传感器，其中在第一管芯(16)中实现所述第一组磁感测探针(10)，并且其中在第二管芯(26)上实现所述第二组磁感测探针(20)。
4.根据权利要求3所述的电流传感器，其中所述第一组(10)的所述磁感测探针(12、14)在所述第一管芯(16)上彼此横向地间隔开地被设置，其中所述第二组(20)的所述磁感测探针(22、24)在所述第二管芯(26)上彼此横向地间隔开地被设置。
5.根据权利要求4所述的电流传感器，其中所述第一管芯(16)和所述第二管芯(26)被布置为在竖直方向上彼此相邻。
6.根据权利要求3至5中的任一项所述的电流传感器，其中所述第一管芯(16)和所述第二管芯(26)被堆叠到彼此的顶部。
7.根据权利要求3至5中的任一项所述的电流传感器，其中所述第一管芯(16)和所述第二管芯(26)被布置在所述电流传感器(100)的封装(40)的衬底(45)的相对侧处。
8.根据权利要求1或2中的任一项所述的电流传感器，其中所述第一组磁感测探针和所述第二组磁感测探针被实现在同一管芯上。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的电流传感器，其中所述待测电流是流过导体(50)的电流，其中所述第一组磁感测探针(10)在竖直方向上被布置在所述导体(50)与所述第二组磁感测探针(20)之间，并且其中所述导体在横向方向上被布置在所述第一组磁感测探针的磁感测探针与所述第二组磁感测探针的磁感测探针之间。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的电流传感器，其中所述电流传感器包括封装(40)，所述封装(40)包括所述第一组磁感测探针和所述第二组磁感测探针以及所述传感器电路装置。
11.根据权利要求10所述的电流传感器，其中所述待测电流是流过导体(50)的电流，其中所述导体(50)穿过所述封装(40)。
12.根据权利要求10所述的电流传感器，其中所述待测电流是流过导体(50)的电流，其中所述导体(50)被布置在所述封装(40)的外部。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的电流传感器，其中磁感测探针组(10、20)的所述磁感测探针在横向方向上彼此对准。
14.根据权利要求1至13中的任一项所述的电流传感器，其中所述第一组磁感测探针(10)的每个磁感测探针(12、14)在竖直方向上与所述第二组磁感测探针(20)的磁感测探针(22、24)对准。
15.一种用于感测电流强度的方法，所述方法包括：
使用第一组磁感测探针(10)的探针(12、14)确定(610)磁场的第一差分磁场测量，所述磁场是由待测电流引起的；
使用第二组磁感测探针(20)的探针(22、24)确定(620)所述磁场的第二差分磁场测量；以及
基于所述第一差分磁场测量与所述第二差分磁场测量之间的差来确定(630)所述待测电流的强度。
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