CN217689139U - 一种电流采样组件和电流测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电流采样组件和电流测量装置，解决了解决现有技术中通流能力受芯片封装制程影响母排不能过大，因而电流大的应用环境缺乏好的解决方案，其技术方案要点是：母排，用于与采样对象串联连接；电流传感器，用于感知所述母排周围的磁场大小，并将磁场大小转换为等比例的电压信号或电流信号；电路板，用于引入外接电源给所述电流传感器供电，并将等比例的电压信号或电流信号输出；所述电流传感器、电路板和母排由上至下依次设置，所述电流传感器焊接于所述电路板的焊盘上，所述电路板与所述母排固定连接。本实用新型提供了将电流传感器一体封装的母排外置设计，用户可以根据实际采样对象的电流大小灵活更换母排的粗细进行匹配。

Description

一种电流采样组件和电流测量装置

技术领域

本实用新型涉及涉及磁传感和电流测量领域，更具体地说，它涉及一种电流采样组件和电流测量装置。

背景技术

常用电流测量有分压测量和磁场测量两种方式，分压测量指用一个采样电阻串于通电导线上，电阻两端压差等比例于通过的电流大小，从而实现测量电压间接测量电流的目的。磁场测量利用通电导线周围存在的磁场，电流大小和磁场大小成正比，通过测量磁场间接测得电流。电阻测量电流方案简单，易于实现。但电阻会有热功率产生对电路寿命存在影响，能量也随之浪费，这种测量方式是种非隔离测量方式，测量电路和通电导线构成的电路互相影响，若是低压系统测量高压系统则存在重大隐患。因此磁场测量技术虽实现困难，但若能实现则可以减少无功功率，提高能源利用率，同时非接触式感知磁场变化从电气上隔离了测量系统和待测系统，是未来发展主要趋势。

在磁场测量方式中又分有磁芯测量和无磁芯测量，有磁芯测量是将一磁芯放于通电的母排周围加强磁场聚集，芯片感知聚集的磁场测量电流大小。无磁芯测量是将芯片直接放于通电的母排周围感知微小的磁场测量电流大小，随着芯片设计技术提升，无磁芯测量技术愈发成熟已形成趋势。无磁芯测量技术省去了磁芯材料，降低资源消耗，同时减轻设备重量，方便单芯片集成实现降本。但是在现有无磁芯电流测量方案中，母排大多集成在芯片上，通流能力受芯片封装制程影响母排不能过大，因而电流大的应用环境缺乏好的解决方案。

实用新型内容

本实用新型为解决现有技术中的母排大多集成在芯片上，通流能力受芯片封装制程影响母排不能过大，因而电流大的应用环境缺乏好的解决方案，目的是提供一种电流采样组件和电流测量装置，本实用新型提供了将电流传感器一体封装的母排外置设计，用户可以根据实际采样对象的电流大小灵活更换母排的粗细进行匹配。这种母排外置设计方案可以最大程度优化母排匹配经济性，尤其适合大电流的测量应用。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，本实用新型提供了一种电流采样组件，包括：

母排，用于与采样对象串联连接；

电流传感器，用于感知所述母排周围的磁场大小，并将磁场大小转换为等比例的电压信号或电流信号；

电路板，用于引入外接电源给所述电流传感器供电，并将等比例的电压信号或电流信号输出；

所述电流传感器、电路板和母排由上至下依次设置，所述电流传感器焊接于所述电路板的焊盘上，所述电路板与所述母排固定连接。

与现有技术相比较而言，本实用新型的电流采样组件由母排、电流传感器和电路板构成，电流传感芯片焊接于电路板上，电路板固定贴于母排上，母排与需要测量的采样对象串连，当母排有电流通过时，电流传感器会感知母排周围的磁场大小，并将磁场大小转换为等比例的电压信号或电流信号，由电路板输出该电压信号或电流信号，由此完成对采样对象的电流采样。当需要用于大电流测量时，将母排与电路板分离，更换母排的粗细，即可实现对于大电流的采样。

在一种可能实现的方案中，所述母排左右两端各设置有一个拧孔，所述拧孔上设置有螺栓，所述母排通过所述螺栓与采样对象串联压接。

在一种可能实现的方案中，所述电流传感器为霍尔传感器。

在一种可能实现的方案中，所述电路板为柔性电路板。

在一种可能实现的方案中，所述柔性电路板由聚酰亚胺或聚酯薄膜制成。

在一种可能实现的方案中，所述电路板通过粘接或螺丝与所述母排固定连接。

在一种可能实现的方案中，所述电路板上设置有信号排线，所述信号排线与所述电流传感器的电源端和信号输出端连接。

在一种可能实现的方案中，所述电流传感器采用表贴焊接方式固定于所述电路板上。

第二方面，本实用新型提供了一种电流测量装置，包括如第一方面所述的一种电流采样组件，还包括采样电路，所述电路板上的所述信号排线与所述采样电路连接，用于输出等比例的电压信号或电流信号。

本实用新型的第一方面只能完成对于电压信号或电流信号的采样，对于电缆产生的电流具体数值并未给出，因此，本实用新型的第二方面提供了一种电流测量装置，其通过采样电路对电路板输出的等比例的电压信号或电流信号进行转换，获得具体的电流数值。

在一种可能实现的方案中，所述采样电路为电压采样电路或电流采样电路。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型一种电流采样组件由母排、电流传感器和电路板构成，电流传感芯片焊接于电路板上，电路板通过固定贴于母排上，母排与需要测量的采样对象串连，当母排有电流通过时，电流传感器会感知母排周围的磁场大小，并将磁场大小转换为等比例的电压信号或电流信号，由电路板输出该电压信号或电流信号，由此完成对采样对象的电流采样。

2、本实用新型一种电流测量装置包括一种电流采样组件和采样电路，对于电缆产生的电流具体数值并未给出，因此，本实用新型的第二方面提供了一种电流测量装置，其通过采样电路对电路板输出的等比例的电压信号或电流信号进行转换，获得具体的电流数值。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一提供的电流采样组件的俯视示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电流采样组件的侧视示意图；

图3为本实用新型实施例提供的电流测量装置的原理框图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1、母排；2、电路板；3、电流传感器；4、拧孔；5、信号排线。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施例一

如图1和图2所示，本申请实施例一提供一种电流采样组件，母排1，用于与采样对象串联连接；

电流传感器3，用于感知所述母排1周围的磁场大小，并将磁场大小转换为等比例的电压信号或电流信号；

电路板2，用于引入外接电源给所述电流传感器3供电，并将等比例的电压信号或电流信号输出；

电流传感器3、电路板2和母排1由上至下依次设置，电流传感器3焊接于电路板2的焊盘上，电路板2与母排1固定连接。

具体的，如图1所示，本实施例通过将电流传感器3的芯片焊接在电路板2的上表面的焊盘上，然后将电路板2固定连接在母排1上，固定连接的方式可以通过胶粘的方式进行粘接，还可以是在电路板2和母排1上开孔，再通过螺丝将电路板2固定在母排1上，当需要检测大电流应用场景时，通过更换母排1的粗细来进行匹配，即可实现对于大电流的测量。

需要说明的是，采样对象可以是通电电缆，也可以是需要测量电流的线路。对于电流传感器3、电路板2和母排1三者之间的关系，只要电流传感器3和母排1处于电路板2两侧即可，并不一定是由上至下的关系。

本实施例的电流采样组件由母排1、电流传感器3和电路板2构成，电流传感芯片焊接于电路板2上，电路板2通过固定贴于母排1上，母排1与需要测量的采样对象串连，当母排1有电流通过时，电流传感器3会感知母排1周围的磁场大小，并将磁场大小转换为等比例的电压信号或电流信号，由电路板2输出该电压信号或电流信号，由此完成对采样对象的电流采样。

需要理解的是，对于电路板2输出的电压信号，因为电缆的电阻已知，那么在串联电路中，依据电压与电阻得出电流是本领域技术人员的公知常识。

在一种可能实现的方案中，母排1左右两端各设置有一个拧孔4，拧孔4上设置有螺栓，母排1通过螺栓与采样对象串联压接。

具体的，由于采样对象需要接入到电流采样组件中，故此，如图1所示，通过在母排1的两端开设有拧孔4，当需要测量例如电缆的电流时，通过螺栓穿过拧孔4后与电缆压紧，实现有效接触，由于是在母排1的两端设置用螺栓压紧电缆，因此相当于是把整个电流采样组件串联在采样对象上。

在一种可能实现的方案中，电流传感器3为霍尔传感器。

具体的，霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器，其通过感知通电母排1周围的磁场大小，以此输出电流信号或电压信号，霍尔传感器属于被动型传感器，它要有外加电源才能工作，这一特点使它能检测转速低的运转情况，因此需要通过电路板2引入外接电源给它供电才能正常工作。

在一种可能实现的方案中，电路板2为柔性电路板。

具体的，柔性电路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，绝佳的可挠性印刷电路板。简称软板或FPC，具有配线密度高、重量轻、厚度薄的特点。贴于母排1用于隔离电流传感器3和母排1，使两者之间具有较高绝缘耐压特性。

在一种可能实现的方案中，柔性电路板由聚酰亚胺或聚酯薄膜制成。

具体的，柔性电路板由聚酰亚胺或聚酯薄膜制成，有较高的绝缘耐压特性，避免电流传感器3在使用的过程中出现烧毁。

在一种可能实现的方案中，电路板2通过粘接或螺丝与母排1固定连接。

具体的，电路板2与母排1的粘接可硅橡胶，或也可在电路板2和母排1开设相应的螺丝孔后通过螺丝固定连接，当需要更换母排1来测量大电流时，可通过热风枪分离电路板2和母排1，或通过螺丝刀拧下螺丝分离电路板2和母排1，当母排1更换完成后，在通过相应的方式讲母排1和电路板2固定连接起来，实现对大电流的采样，需要理解的是，母排1与电路板2的连接，一般采用螺丝来固定连接，这样从成本上和操作时间上都要优于粘接的方式。

在一种可能实现的方案中，如图2所示，电路板2上设置有信号排线5，信号排线5与电流传感器3的电源端和信号输出端连接。

具体的，信号排线5有两个作用，一是对电流传感器3供电，二是输出电流传感器3所采样的信号，故此连接了电流传感器3的电源端与信号输出端，需要理解的是，信号排线5本身就具备多条线路共同组成了连接端子，一般是通过相应的接口插接在需要连接的设备上。

在一种可能实现的方案中，电流传感器3采用表贴焊接方式固定于电路板2上。

具体的，表贴焊接方式如下：先给电路板2上的焊盘上焊油或松香，否则焊锡的流动性差，容易将两个引脚短接,再在焊盘上涂一层焊锡，将芯片对准焊盘，用比较尖的电烙铁加热两条对角线上的管脚，几秒种后放开管脚即粘在焊盘上。这时，再检查电流传感器3的管脚是否对齐，如有偏差就需调整,当所有管脚都正确的对齐后，用没有焊锡的干净电烙铁逐一加热每个管脚,将其焊住。然后用放大镜仔细观察每个管脚，同时用镊子等物轻压管脚,如果管腿有轻微的上下移动，表示没有焊上,需要重焊。如果将两个引脚焊在一起了，就需要上点松香，将板子竖起，用铬铁加热时，多余的焊锡就流到铬铁上来，解除短接。

实施例二

如图3所示，本实施例二在实施例一的基础上提供了一种电流测量装置，包括实施例一的一种电流采样组件，还包括采样电路，电路板2上的信号排线5与采样电路连接，用于输出等比例的电压信号或电流信号。

如图3所示，本申请的实施例一只能完成对于电压信号或电流信号的采样，对于采样对象的电流具体数值并未给出，因此，本实施例二提供了一种电流测量装置，其通过采样电路对电路板2输出的等比例的电压信号或电流信号进行转换，获得具体的电流数值。

需要理解的是，采样电路为现有技术，可实现对于电压信号或电流信号的转换。

在一种可能实现的方案中，采样电路为电压采样电路或电流采样电路。

具体的，由于输出的可能是电压信号，也可能是电流信号，因此采样电路为电压采样电路或电流采样电路，其实质是模数转换电路，因为不管是电压信号还是电流信号，其本质上是一种模拟信号，采样电路的作用就是把模拟信号转换为数字信号，才能在显示屏等显示装置上显示出具体的数值。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电流采样组件，其特征在于，包括：

母排(1)，用于与采样对象串联连接；

电流传感器(3)，用于感知所述母排(1)周围的磁场大小，并将磁场大小转换为等比例的电压信号或电流信号；

电路板(2)，用于引入外接电源给所述电流传感器(3)供电，并将等比例的电压信号或电流信号输出；

所述电流传感器(3)、电路板(2)和母排(1)由上至下依次设置，所述电流传感器(3)焊接于所述电路板(2)的焊盘上，所述电路板(2)与所述母排(1)固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种电流采样组件，其特征在于，所述母排(1)左右两端各设置有一个拧孔(4)，所述拧孔(4)上设置有螺栓，所述母排(1)通过所述螺栓与采样对象串联压接。

3.根据权利要求1所述的一种电流采样组件，其特征在于，所述电流传感器(3)为霍尔传感器。

4.根据权利要求1所述的一种电流采样组件，其特征在于，所述电路板(2)为柔性电路板。

5.根据权利要求4所述的一种电流采样组件，其特征在于，所述柔性电路板由聚酰亚胺或聚酯薄膜制成。

6.根据权利要求1所述的一种电流采样组件，其特征在于，所述电路板(2)通过粘接或螺丝与所述母排(1)固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种电流采样组件，其特征在于，所述电路板(2)上设置有信号排线(5)，所述信号排线(5)与所述电流传感器(3)的电源端和信号输出端连接。

8.根据权利要求1所述的一种电流采样组件，其特征在于，所述电流传感器(3)采用表贴焊接方式固定于所述电路板(2)上。

9.一种电流测量装置，包括如权利要求1至8任一项所述的一种电流采样组件，其特征在于，还包括采样电路，所述电路板(2)上的所述信号排线(5)与所述采样电路连接，用于输出等比例的电压信号或电流信号。

10.根据权利要求9所述的一种电流测量装置，其特征在于，所述采样电路为电压采样电路或电流采样电路。

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