CN212433240U - 具有s型导体的电流传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种具有S型导体的电流传感器，其根据被测电流产生的磁感应强度来检测被测电流，所述电流传感器包括S型导体和磁传感器，所述S型导体用于为被测电流提供流经通道，使被测电流能够流过所述S型导体；所述磁传感器位于所述S型导体的周围，其用于检测所述被测电流。与现有技术相比，本实用新型中的电流传感器包括S型导体和磁传感器，其在消除外界磁场影响的同时，还可以提升探测电流的灵敏度。

Description

具有S型导体的电流传感器

【技术领域】

本实用新型涉及电流传感器技术领域，尤其涉及一种具有S型导体的电流传感器。

【背景技术】

用于测量电流大小的电流传感器广泛应用于各种电子设备中。现有技术中的一种电流传感器，其内部集成有一个U字形状的导体，导体周围放置两个磁电阻传感器，使被测电流流经传感器内部集成的U字形状的导体，由两个磁电阻传感器对导体中电流产生的磁场进行差分测量，从而达到探测(或检测)被测电流的目的。

对于传统的U型电流传感器，为了消除外界磁场的影响，通常采用两组霍尔传感器单元，但是，其探测电流的灵敏度较低。

因此，有必要提出一种改进的技术方案来克服上述问题。

【实用新型内容】

本实用新型的目的之一在于提供一种具有S型导体的电流传感器，其在消除外界磁场影响的同时，还可以提升探测电流的灵敏度。

根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供一种具有S型导体的电流传感器，其根据被测电流产生的磁感应强度来检测被测电流，其特征在于，所述电流传感器包括S型导体和磁传感器，所述S型导体用于为被测电流提供流经通道，使被测电流能够流过所述S型导体；所述磁传感器位于所述S型导体的周围，其用于检测所述被测电流。

进一步的，所述S型导体包括第一腿部，第二腿部，第三腿部，位于所述第一腿部和第二腿部之间的第一连接部，以及位于所述第二腿部和第三腿部之间的第二连接部，第一腿部和第一连接部位于所述第二腿部的一侧，第三腿部和第二连接部位于所述第二腿部的另一侧；所述第一连接部的一端与第一腿部的一端相连，所述第一连接部的另一端与第二腿部的一端相连，所述第一腿部和第二腿部位于所述第一连接部的同一侧；所述第二连接部的一端与第二腿部的另一端相连，所述第二连接部的另一端与第三腿部的一端相连，所述第二腿部和第三腿部位于所述第二连接部的同一侧。

进一步的，所述被测电流由第一腿部流入，依次流经第一连接部、第二腿部、第二连接部，由第三腿部流出；所述第一腿部和第二腿部上流过的所述被测电流的方向相反；第一腿部和第三腿部上流过的所述被测电流的方向相同。

进一步的，所述磁传感器为霍尔传感器，所述霍尔传感器包括第一霍尔传感器单元和第二霍尔传感器单元，所述第一霍尔传感器单元和第二霍尔传感器单元位于所述S型导体的周围，以形成差分输出。

进一步的，所述第一霍尔传感器单元位于第一连接部的后侧，所述第一连接部的后侧为所述第一腿部和第二腿部所在的一侧；所述第二霍尔传感器单元位于第二连接部的前侧，所述第二连接部的前侧为所述第二腿部和第三腿部所在的一侧。

进一步的，所述被测电流流经所述S型导体时，在第一霍尔传感器单元处和第二霍尔传感器单元处产生大小近似相等、方向相反的磁场。

进一步的，所述S型导体为中心对称图形；所述第一霍尔传感器单元和所述第二霍尔传感器单元关于所述S型导体的对称中心成中心对称。

进一步的，所述第一霍尔传感器单元的信号输出为V₂₁＝(H₂₁I+H₀)S；所述第二霍尔传感器单元的信号输出为V₂₂＝(-H₂₂I+H₀)S；所述霍尔传感器的信号输出为V₂₁-V₂₂＝(H₂₁+H₂₂)SI，其中，H₀为外界磁场，S为霍尔传感器相对于磁场的灵敏度，H₂₁为被测电流在第一霍尔传感器单元产生的磁场，-H₂₂为被测电流第二霍尔传感器单元产生的磁场。

进一步的，所述第一霍尔传感器单元和第二霍尔传感器单元集成在同一芯片上。

与现有技术相比，本实用新型中的电流传感器包括S型导体和磁传感器，其在消除外界磁场影响的同时，还可以提升探测电流的灵敏度。

【附图说明】

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为现有技术中的一种传统的U型电流传感器的结构示意图；

图2为本实用新型在一个实施例中的具有S型导体的电流传感器的俯视图；

图3为沿图2的A-A剖面线的剖面示意图。

【具体实施方式】

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本实用新型至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。除非特别说明，本文中的连接、相连、相接的表示电性连接的词均表示直接或间接电性相连。

请参考图1所示，其为现有技术中的一种传统的U型电流传感器的结构示意图。图1所示的传统的U型电流传感器100包括：U型导体101和霍尔传感器105。U型导体101包括第一腿部102、第二腿部103以及位于第一腿部102和第二腿部103之间的连接部104。霍尔传感器105包括第一霍尔传感器单元105a和第二霍尔传感器单元105b，第一霍尔传感器单元105a在连接部104的后侧，第二霍尔传感器单元105b在连接部104的前侧。

为了找到图1所示的电流传感器探测电流的灵敏度较低的原因，发明人进行了如下分析。

被测电流I由第一腿部102流入，流经连接部104，由第二腿部103流出，在第一霍尔传感器单元105a产生磁场H₁₁，在第二霍尔传感器单元105b产生磁场-H₁₂，U型导体101和霍尔传感器105的位置构型使得H₁₂远远小于H₁₁。第一霍尔传感器单元105a的信号输出为V₁₁＝(H₁₁I+H₀)S，其中H₀为外界磁场，S为霍尔传感器105相对于磁场的灵敏度；第二霍尔传感器单元105b的信号输出为V₁₂＝(-H₁₂I+H₀)S。霍尔传感器105的信号输出为V₁₁-V₁₂＝(H₁₁+H₁₂)SI，相对于被测电流I的灵敏度为(V₁₁-V₁₂)/I＝(H₁₁+H₁₂)S≈H₁₁S。

综上可知，由于U型导体101和霍尔传感器105的位置构型使得H₁₂远远小于H₁₁，因此，导致图1所示的传统的U型电流传感器100探测电流的灵敏度较低。

基于上述分析，发明人设计了一种具有S型导体的电流传感器，以提升其探测电流的灵敏度。

请参考图2所示，其为本实用新型在一个实施例中的具有S型导体的电流传感器的俯视图，其根据被测电流I产生的磁感应强度(或磁场)来检测被测电流I。

图2所示的具有S型导体的电流传感器包括S型导体201和磁传感器206。所述S型导体201用于为被测电流I提供流经通道，使被测电流I能够流过所述S型导体201。所述磁传感器206位于所述S型导体201的周围，其用于检测所述被测电流I。

在图2所示的具体实施例中，所述S型导体201包括第一腿部202，第二腿部203，第三腿部204，位于第一腿部202和第二腿部203之间的第一连接部205，以及位于第二腿部203和第三腿部204之间的第二连接部207。其中，第一腿部202和第一连接部205位于所述第二腿部203的一侧，第三腿部204和第二连接部207位于所述第二腿部203的另一侧；所述第一连接部205的一端与第一腿部202的一端相连，所述第一连接部205的另一端与第二腿部203的一端相连，所述第一腿部202和第二腿部203位于所述第一连接部205的同一侧；所述第二连接部207的一端与第二腿部203的另一端相连，所述第二连接部207的另一端与第三腿部204的一端相连，所述第二腿部203和第三腿部204位于所述第二连接部207的同一侧。在一个优选的实施例中，第一腿部202、第二腿部203和第三腿部204相互平行。

所述被测电流I由所述第一腿部202的另一端流入所述S型导体201，依次流经所述第一腿部202、第一连接部205、第二腿部203、第二连接部207和第三腿部204，由所述第三腿部204的另一端流出所述S型导体201。其中，第一腿部202和第二腿部203上流过的所述被测电流I的方向相反；第一腿部202和第三腿部204上流过的所述被测电流I的方向相同。

图2所示的磁传感器206为霍尔传感器，所述霍尔传感器206包括第一霍尔传感器单元206a和第二霍尔传感器单元206b。所述第一霍尔传感器单元206a和第二霍尔传感器单元206b位于所述S型导体201的周围，以形成差分输出。

在图2所示的具体实施例中，所述第一霍尔传感器单元206a位于第一连接部205的后侧(其为第一连接部205的所述第一腿部202和第二腿部203所在的一侧)；所述第二霍尔传感器单元206b位于第二连接部207的前侧(其为第二连接部207的所述第二腿部203和第三腿部204所在的一侧)。在一个优选的实施例中，所述第一霍尔传感器单元206a和第二霍尔传感器单元206b可以集成在同一芯片上。

在图2所示的具体实施例可知，所述S型导体201为中心对称图形；所述第一霍尔传感器单元206a和所述第二霍尔传感器单元206b关于所述S型导体201的对称中心成中心对称。

请参考图3所示，其为沿图2的A-A剖面线的剖面示意图。被测电流I由第一腿部202流入，流经第一连接部205、第二腿部203、第二连接部207，由第三腿部204流出，在第一霍尔传感器单元206a产生磁场H₂₁，在第二霍尔传感器单元206b产生磁场-H₂₂，S型导体201和霍尔传感器206的位置构型使得H₂₁等于H₂₂。也就是说，被测电流I在流经所述S型导体201时，在第一霍尔传感器单元206a和第二霍尔传感器单元206b产生大小近似相等、方向相反的磁场。第一霍尔传感器单元206a的信号输出为V₂₁＝(H₂₁I+H₀)S，其中H₀为外界磁场，S为霍尔传感器206相对于磁场的灵敏度；第二霍尔传感器单元206b的信号输出为V₂₂＝(-H₂₂I+H₀)S。霍尔传感器206的信号输出为V₂₁-V₂₂＝(H₂₁+H₂₂)SI，相对于被测电流I的灵敏度为(V₂₁-V₂₂)/I＝(H₂₁+H₂₂)S。由于H₁₁、H₂₁和H₂₂大小近似相等，所以(V₂₁-V₂₂)/I≈2(V₁₁-V₁₂)/I，所以与图1所示的传统的U型电流传感器相比，本实用新型涉及的具有S型导体的电流传感器可以将探测电流的灵敏度提升接近一倍。

综上可知，本实用新型所示的具有S型导体的电流传感器包括S型导体201和霍尔传感器206，其中，S型导体201包括第一腿部202，第二腿部203，第三腿部204，位于第一腿部202和第二腿部203之间的第一连接部205，以及位于第二腿部203和第三腿部204之间的第二连接部207；所述霍尔传感器206包括第一霍尔传感器单元206a和第二霍尔传感器单元206b，第一霍尔传感器单元206a位于第一连接部205的后侧，第二霍尔传感器单元206b位于第二连接部207的前侧。与现有技术相比，本实用新型在消除外界磁场影响的同时，还可以提升探测电流的灵敏度。

在本实用新型中，“连接”、“相连”、“连”、“接”等表示电性连接的词语，如无特别说明，则表示直接或间接的电性连接。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (8)

1.一种电流传感器，其根据被测电流产生的磁感应强度来检测被测电流，其特征在于，其包括S型导体和磁传感器，

所述S型导体用于为被测电流提供流经通道，使被测电流能够流过所述S型导体；

所述磁传感器位于所述S型导体的周围，其用于检测所述被测电流。

2.根据权利要求1所述的电流传感器，其特征在于，

所述S型导体包括第一腿部，第二腿部，第三腿部，位于所述第一腿部和第二腿部之间的第一连接部，以及位于所述第二腿部和第三腿部之间的第二连接部，

第一腿部和第一连接部位于所述第二腿部的一侧，第三腿部和第二连接部位于所述第二腿部的另一侧；

所述第一连接部的一端与第一腿部的一端相连，所述第一连接部的另一端与第二腿部的一端相连，所述第一腿部和第二腿部位于所述第一连接部的同一侧；

所述第二连接部的一端与第二腿部的另一端相连，所述第二连接部的另一端与第三腿部的一端相连，所述第二腿部和第三腿部位于所述第二连接部的同一侧。

3.根据权利要求2所述的电流传感器，其特征在于，

所述被测电流由第一腿部流入，依次流经第一连接部、第二腿部、第二连接部，由第三腿部流出；

所述第一腿部和第二腿部上流过的所述被测电流的方向相反；第一腿部和第三腿部上流过的所述被测电流的方向相同。

4.根据权利要求2和3任一所述的电流传感器，其特征在于，

所述磁传感器为霍尔传感器，所述霍尔传感器包括第一霍尔传感器单元和第二霍尔传感器单元，

所述第一霍尔传感器单元和第二霍尔传感器单元位于所述S型导体的周围，以形成差分输出。

5.根据权利要求4所述的电流传感器，其特征在于，

所述第一霍尔传感器单元位于第一连接部的后侧，所述第一连接部的后侧为所述第一腿部和第二腿部所在的一侧；

所述第二霍尔传感器单元位于第二连接部的前侧，所述第二连接部的前侧为所述第二腿部和第三腿部所在的一侧。

6.根据权利要求5所述的电流传感器，其特征在于，

所述被测电流流经所述S型导体时，在第一霍尔传感器单元处和第二霍尔传感器单元处产生大小近似相等、方向相反的磁场。

7.根据权利要求5所述的电流传感器，其特征在于，

所述S型导体为中心对称图形；

所述第一霍尔传感器单元和所述第二霍尔传感器单元关于所述S型导体的对称中心成中心对称。

8.根据权利要求4所述的电流传感器，其特征在于，

所述第一霍尔传感器单元和第二霍尔传感器单元集成在同一芯片上。

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