DE102021131638A1

DE102021131638A1 - Sensorvorrichtungen, zugehörige Herstellungsverfahren und Verfahren zum Bestimmen eines Messstroms

Info

Publication number: DE102021131638A1
Application number: DE102021131638.3A
Authority: DE
Inventors: Horst Theuss; Rainer Markus Schaller
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2041-12-02
Also published as: CN116203479A; DE102021131638B4; US20230168318A1

Abstract

Eine Sensorvorrichtung enthält einen ersten Magnetfeldsensorchip mit einem ersten Sensorelement, wobei der erste Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines ersten Magnetfelds am Ort des ersten Sensorelements bezüglich einer ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen. Die Sensorvorrichtung enthält ferner einen von dem ersten Magnetfeldsensorchip getrennten zweiten Magnetfeldsensorchip mit einem zweiten Sensorelement, wobei der zweite Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines zweiten Magnetfelds am Ort des zweiten Sensorelements bezüglich der ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen. Die Sensorvorrichtung enthält ferner einen Stromleiter, welcher dazu ausgelegt ist, einen Messstrom zu führen, wobei durch den Messstrom ein Magnetfeld an den Orten der beiden Sensorelemente induziert wird. Die beiden Magnetfeldsensorchips und der Stromleiter sind derart relativ zueinander angeordnet, dass ein Einfluss eines homogenen magnetischen Streufelds auf die beiden erfassten ersten Komponenten bei einer Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten kompensiert wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft Sensorvorrichtungen und Verfahren zur Herstellung solcher Sensorvorrichtungen. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Offenbarung Verfahren zum Bestimmen eines Messstroms.
Hintergrund
Sensorvorrichtungen können Magnetfeldsensorchips enthalten, die dazu ausgelegt sind, von einem durch einen Stromleiter fließenden elektrischen Messstrom induzierte Magnetfelder zu erfassen. Basierend auf den erfassten Magnetfeldern lässt sich dann die Größe des Messstroms bestimmen. Beim Entwurf derartiger Sensorvorrichtungen sollten gleich mehrere technische Problemstellungen berücksichtigt werden. Beispielsweise können in bestimmten Umgebungen magnetische Streufelder auftreten, welche die Messungen der Sensorvorrichtungen auf unerwünschte Weise beeinflussen und verfälschen können. Hersteller und Entwickler von Sensorvorrichtungen sind ständig bestrebt, ihre Produkte und zugehörige Verfahren zu verbessern. Unter anderem kann es wünschenswert sein, Sensorvorrichtungen, zugehörige Herstellungsverfahren und Verfahren zum Bestimmen von Messströmen bereitzustellen, die trotz auftretender magnetischer Streufelder zuverlässig und genau arbeiten.
Kurzdarstellung
Verschiedene Aspekte betreffen eine Sensorvorrichtung. Die Sensorvorrichtung umfasst einen ersten Magnetfeldsensorchip mit einem ersten Sensorelement, wobei der erste Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines ersten Magnetfelds am Ort des ersten Sensorelements bezüglich einer ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen. Die Sensorvorrichtung umfasst ferner einen von dem ersten Magnetfeldsensorchip getrennten zweiten Magnetfeldsensorchip mit einem zweiten Sensorelement, wobei der zweite Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines zweiten Magnetfelds am Ort des zweiten Sensorelements bezüglich der ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen. Die Sensorvorrichtung umfasst ferner einen Stromleiter, welcher dazu ausgelegt ist, einen Messstrom zu führen, wobei durch den Messstrom ein Magnetfeld an den Orten der beiden Sensorelemente induziert wird. Die beiden Magnetfeldsensorchips und der Stromleiter sind derart relativ zueinander angeordnet, dass ein Einfluss eines homogenen magnetischen Streufelds auf die beiden erfassten ersten Komponenten bei einer Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten kompensiert wird.
Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung. Das Verfahren umfasst ein Anordnen eines ersten Magnetfeldsensorchips mit einem ersten Sensorelement, wobei der erste Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines ersten Magnetfelds am Ort des ersten Sensorelements bezüglich einer ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen. Das Verfahren umfasst ferner ein Anordnen eines von dem ersten Magnetfeldsensorchip getrennten zweiten Magnetfeldsensorchips mit einem zweiten Sensorelement, wobei der zweite Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines zweiten Magnetfelds am Ort des zweiten Sensorelements bezüglich der ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen. Das Verfahren umfasst ferner ein Anordnen eines Stromleiters, welcher dazu ausgelegt ist, einen Messstrom zu führen, wobei durch den Messstrom ein Magnetfeld an den Orten der beiden Sensorelemente induziert wird. Die beiden Magnetfeldsensorchips und der Stromleiter werden derart relativ zueinander angeordnet, dass ein Einfluss eines homogenen magnetischen Streufelds auf die beiden erfassten ersten Komponenten bei einer Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten kompensiert wird.
Verschiedene Aspekte betreffen ein Verfahren zum Bestimmen eines Messstroms. Das Verfahren umfasst ein Erfassen einer ersten Komponente eines ersten Magnetfelds am Ort eines ersten Sensorelements eines ersten Magnetfeldsensorchips bezüglich einer ersten Sensitivitätsrichtung. Das Verfahren umfasst ferner ein Erfassen einer ersten Komponente eines zweiten Magnetfelds am Ort eines zweiten Sensorelements eines von dem ersten Magnetfeldsensorchip getrennten zweiten Magnetfeldsensorchips bezüglich der ersten Sensitivitätsrichtung. Das Verfahren umfasst ferner ein Führen eines Messstroms durch einen Stromleiter, wobei durch den Messstrom ein Magnetfeld an den Orten der beiden Sensorelemente induziert wird. Das Verfahren umfasst ferner ein Bilden einer Differenz oder Summe der beiden erfassten ersten Komponenten, wobei die beiden Magnetfeldsensorchips und der Stromleiter derart relativ zueinander angeordnet sind, dass ein Einfluss eines homogenen magnetischen Streufelds auf die beiden erfassten ersten Komponenten bei der Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten kompensiert wird. Das Verfahren umfasst ferner ein Bestimmen des durch den Messstrom induzierten Magnetfelds basierend auf der Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten.
Figurenliste
Vorrichtungen und Verfahren gemäß der Offenbarung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert. Die in den Zeichnungen gezeigten Elemente sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu relativ zueinander wiedergegeben. Identische Bezugszeichen können identische Komponenten bezeichnen.

1 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 100 gemäß der Offenbarung.
2 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 200 gemäß der Offenbarung.
3 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 300 gemäß der Offenbarung.
4 enthält die 4A und 4B, welche eine Querschnittseitenansicht bzw. eine Draufsicht einer Sensorvorrichtung 400 gemäß der Offenbarung zeigen.
5 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 500 gemäß der Offenbarung.
6 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 600 gemäß der Offenbarung.
7 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 700 gemäß der Offenbarung.
8 enthält die 8A und 8B, welche eine Querschnittseitenansicht bzw. eine Draufsicht einer Sensorvorrichtung 800 gemäß der Offenbarung zeigen.
9 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 900 gemäß der Offenbarung.
10 enthält die 10A und 10B, welche eine Querschnittseitenansicht bzw. eine Draufsicht einer Sensorvorrichtung 1000 gemäß der Offenbarung zeigen.
11 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 1100 gemäß der Offenbarung.
12 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 1200 gemäß der Offenbarung.
13 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 1300 gemäß der Offenbarung.
14 zeigt eine Querschnittseitenansicht einer Sensorvorrichtung 1400 gemäß der Offenbarung.
15 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Sensorvorrichtung gemäß der Offenbarung.
16 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Messstroms gemäß der Offenbarung.

Detaillierte Beschreibung
Die Sensorvorrichtung 100 der 1 kann einen ersten Magnetfeldsensorchip 2A mit einem ersten Sensorelement 4A und einen zweiten Magnetfeldsensorchip 2B mit einem zweiten Sensorelement 4B aufweisen. Zwischen den beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B kann ein Stromleiter 6 angeordnet sein. Bei dem Stromleiter 6 kann es sich beispielsweise um eine Stromschiene handeln.
Während eines Betriebs der Sensorvorrichtung 100 kann ein elektrischer Messstrom I durch den Stromleiter 6 geführt werden. Durch den Messstrom I kann ein Magnetfeld H_I induziert werden, welches in der 1 beispielhaft durch eine einzelne ellipsenförmige Magnetfeldlinie angedeutet ist. Im Beispiel der 1 kann die technische Stromrichtung des Messstroms I in die Zeichenebene hineinweisen und die beispielhafte Feldlinie des induzierten Magnetfelds H_I im Uhrzeigersinn verlaufen. In weiteren Beispielen kann die technische Stromrichtung des Messstroms I invertiert sein und aus der Zeichenebene herausweisen.
Der Stromleiter 6 und die beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B können derart relativ zueinander angeordnet sein, dass das induzierte Magnetfeld H_I bei den Positionen der Sensorelemente 4A und 4B im Wesentlichen parallel zur z-Richtung verläuft und im Wesentlichen einen gleichen Betrag, aber entgegengesetzte Vorzeichen, aufweist. In diesem Zusammenhang können die oberen Hauptflächen der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B und des Stromleiters 6 im Wesentlichen parallel angeordnet sein. Die oberen Hauptflächen der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B und die Mitte des Stromleiters 6 können im Wesentlichen auf einer gleichen Höhe angeordnet sein, was in der 1 durch eine horizontale gepunktete Linie angedeutet ist. Das an den Orten der Sensorelemente 4A und 4B induzierte Magnetfeld H_I ist jeweils durch einen senkrechten Vektorpfeil angedeutet.
Zusätzlich zu dem induzierten Magnetfeld H_I kann während eines Betriebs der Sensorvorrichtung 100 ein magnetisches Streufeld H_s auftreten, wie es beispielsweise durch der Sensorvorrichtung 100 benachbarte stromtragende Kabel erzeugt werden kann. Im Beispiel der 1 kann es sich um ein homogenes (bzw. räumlich homogenes) magnetisches Streufeld H_s handeln, welches aufgrund seiner Homogenität an den Orten der Sensorelemente 4A und 4B im Wesentlichen identisch sein kann und in der 1 durch zwei identische Vektorpfeile angedeutet ist. Effektiv können dann bei den Positionen des ersten Sensorelements 4A und zweiten Sensorelements 4B ein erstes Magnetfeld H₁ bzw. ein zweites Magnetfeld H₂ vorliegen, die sich jeweils aus der Vektorsumme des induzierten Magnetfelds H_I und des magnetischen Streufeld H_s ergeben.
Im Beispiel der 1 kann es sich bei jedem der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B um einen Hall-Sensor handeln, und jedes der Sensorelemente 4A und 4B kann als Hall-Sensorelement ausgeführt sein. Der erste Magnetfeldsensorchip 2A kann dazu ausgelegt sein, eine erste Komponente des ersten Magnetfelds H₁ am Ort des ersten Sensorelements 4A bezüglich einer ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen. In der 1 kann der erste Magnetfeldsensorchip 2A beispielsweise dazu ausgelegt sein, die z-Komponente H_1z des ersten Magnetfelds H₁ zu erfassen und ein entsprechendes Signal auszugeben. Die Sensitivitätsrichtung des ersten Magnetfeldsensorchips 2A kann hierbei im Wesentlichen senkrecht zu der oberen Hauptfläche des ersten Magnetfeldsensorchips 2A verlaufen. Dabei kann gelten $H_{1 z} = H_{I} + H_{s z}$
Auf analoge Weise kann der zweite Magnetfeldsensorchip 2B dazu ausgelegt sein, die z-Komponente H_2z des zweiten Magnetfelds H₂ zu erfassen und ein entsprechendes Signal auszugeben. Hierbei kann gelten $H_{2 z} = - H_{I} + H_{s z}$
Die beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B können jeweils dazu ausgelegt sein, den Betrag und das Vorzeichen der Magnetfeldkomponenten H_1z bzw. H_2z zu erfassen.
Durch eine Differenzbildung der erfassten Komponenten bzw. durch eine Erzeugen eines Differenzsignals der beiden ausgegebenen Signale kann sich ergeben $H_{1 z} - H_{2 z} = H_{I} + H_{s z} - (- H_{I} + H_{s z}) = 2 H_{I}$
Das induzierte Magnetfeld H_I kann somit durch eine Differenzbildung der beiden erfassten Magnetfeldkomponenten bestimmt werden. Der Stromleiter 6 und die beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B können demnach derart relativ zueinander angeordnet sein, dass der Einfluss des homogenen magnetischen Streufelds H_s auf die beiden erfassten ersten Komponenten H_1z und H_2z bei einer Differenzbildung der beiden erfassten ersten Komponenten H_1z und H_2z kompensiert wird.
In diesem Zusammenhang ist anzumerken, dass in weiteren Beispielen die Differenzbildung der Gleichung (3) durch eine Summenbildung ersetzt werden kann. Beispielsweise kann einer der beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B umgedreht werden, wodurch sich das Vorzeichen der durch ihn erfassten Magnetfeldkomponente bzw. des Ausgabesignals ändern würde. Diese Vorzeichenänderung kann durch eine Summenbildung (anstelle einer Differenzbildung) der beiden erfassten Komponenten berücksichtigt werden, wobei der Einfluss des homogenen magnetischen Streufelds abermals kompensiert werden kann. Die Begriffe Differenzbildung und Summenbildung können deshalb in den hierin beschriebenen Beispielen als austauschbar betrachtet werden.
Aus der Gleichung (3) kann sich folgende Proportionalität ergeben $H_{I} \sim H_{1 z} - H_{2 z}$
Ferner kann folgende Proportionalität zwischen dem Messstrom I und dem durch ihn induzierten Magnetfeld H_I gelten $I \sim H_{I}$
Aus den Beziehungen (4) und (5) kann sich ergeben $I \sim H_{1 z} - H_{2 z}$
Der Messstrom I kann somit ebenfalls basierend auf der Differenzbildung der beiden erfassten Magnetfeldkomponenten durch die Sensorvorrichtung 100 bestimmt werden. Die Sensorvorrichtung 100 kann deshalb auch als Stromsensor bezeichnet werden. Der hierfür benötigte Proportionalitätsfaktor kann beispielsweise bei einer Kalibrierung der Sensorvorrichtung 100 ermittelt werden.
In der Sensorvorrichtung 100 können die beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B voneinander getrennt sein, d.h. voneinander getrennten Komponenten entsprechen. Insbesondere können die beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B räumlich voneinander getrennt sein. Bei den beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B kann es sich insbesondere um unterschiedliche Halbleitersubstrate handeln. Die Sensorelemente 4A und 4B können somit nicht in einem einzelnen Halbleiterbauelement, sondern in voneinander separaten Halbleiterbauelementen integriert sein. Im Gegensatz hierzu können in herkömmlichen Sensorvorrichtungen (nicht gezeigt) Sensorelemente in einem einzelnen Magnetfeldsensorchip integriert sein.
Im Vergleich zu herkömmlichen Sensorvorrichtungen können durch die Sensorvorrichtung 100 unter anderem die folgenden technischen Effekte bereitgestellt werden. Gleiches kann auch für alle weiteren hierin beschriebenen Sensorvorrichtungen gemäß der Offenbarung gelten.
Aufgrund der voneinander getrennten Ausführung der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B kann der dazwischenliegende Stromleiter 6 einen großen Querschnitt aufweisen. Der Stromleiter 6 kann aufgrund des großen Querschnitts einen geringen elektrischen Widerstand bzw. eine hohe Stromtragfähigkeit bereitstellen, so dass hohe elektrische Ströme von der Sensorvorrichtung 100 gemessen werden können. Gleichzeitig können die bei den Positionen der Sensorelemente 4A und 4B induzierten Magnetfeldkomponenten so groß sein, dass eine hohe Auflösung der durchgeführten Strommessungen erreicht werden kann. Die Sensorvorrichtung 100 kann also in der Lage sein, hohe elektrische Ströme mit einer hohen Genauigkeit zu messen. Der Strommessbereich der Sensorvorrichtung 100 kann hierdurch vergrößert sein. Neben dem Gesagten können die Messergebnisse der Sensorvorrichtung 100 nicht oder nur marginal durch homogene magnetische Streufelder verfälscht werden.
Im Vergleich zur Sensorvorrichtung 100 kann eine genaue Messung derart hoher Ströme durch eine herkömmliche Sensorvorrichtungen nicht bereitgestellt werden. Wählt man in einer solchen Vorrichtung einen Stromleiter mit großem Querschnitt, lässt sich keine große Variation der z-Komponenten des induzierten Magnetfelds zwischen zwei in einem einzelnen Magnetfeldsensorchip integrierten Sensorelementen bereitstellen. Die Messgenauigkeit wird dadurch verringert. Die besagte für eine genaue Messung benötigte große Variation der z-Komponenten des induzierten Magnetfelds lässt sich in einer herkömmlichen Sensorvorrichtung erreichen, falls ein in der Nähe der Sensorelemente des einzelnen Magnetfeldsensorchips verlaufender Abschnitt des Stromleiters verjüngt ist. Durch eine solche Verjüngung des Stromleiters kommt es jedoch bei der Verjüngung zu hohen elektrischen Widerständen des Stromleiters, wodurch eine Messung hoher Ströme zumindest erschwert sein kann.
Die Sensorvorrichtung 200 der 2 kann der Sensorvorrichtung 100 der 1 zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Merkmale aufweisen. Im Gegensatz zur 1 kann es sich bei dem magnetischen Streufeld H_s im Beispiel der 2 um ein inhomogenes (bzw. räumlich inhomogenes) magnetisches Streufeld H_s handeln, welches aufgrund seiner Inhomogenität an den Orten der Sensorelemente 4A und 4B ungleich sein kann. Im Beispiel der 2 können die das magnetische Streufeld H_s andeutenden Vektoren bei den Sensorelementen 4A und 4B im Wesentlichen eine gleiche Richtung, aber unterschiedliche Längen aufweisen.
Neben der bereits im Zusammenhang mit der 1 beschriebenen Erfassung der z-Komponenten der Magnetfelder H₁ und H₂, kann in der Sensorvorrichtung 200 der 2 jeder der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B ferner dazu ausgelegt sein, weitere Komponenten der Magnetfelder H₁ und H₂ an den Orten der Sensorelemente 4A bzw. 4B bezüglich weiterer Sensitivitätsrichtungen zu erfassen. Beispielsweise kann jeder der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B dazu ausgelegt sein, die x- und/oder y-Komponente der Magnetfelder H₁ bzw. H₂ zu erfassen und entsprechende Signale auszugeben.
Das bei dem ersten Sensorelement 4A durch den ersten Magnetfeldsensorchip 2A erfasste Magnetfeld H₁ kann sich ergeben zu $H_{1} = (\begin{matrix} H_{1 x} \\ H_{1 y} \\ H_{1 z} \end{matrix}) = (\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ H_{I} \end{matrix}) + (\begin{matrix} H_{s 1 x} \\ H_{s 1 y} \\ H_{s 1 z} \end{matrix})$
Auf analoge Weise kann sich das bei dem zweiten Sensorelement 4B durch den zweiten Magnetfeldsensorchip 2B erfasste Magnetfeld H₂ ergeben zu $H_{2} = (\begin{matrix} H_{2 x} \\ H_{2 y} \\ H_{2 z} \end{matrix}) = (\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ - H_{I} \end{matrix}) + (\begin{matrix} H_{s 2 x} \\ H_{s 2 y} \\ H_{s 2 z} \end{matrix})$
Im Folgenden kann angenommen werden, sich das inhomogene magnetische Streufeld H_s in allen drei Raumrichtungen x, y und z gleichstark linear verändert. Das magnetische Streufeld H_s am Ort des zweiten Sensorelements 4B kann somit dem magnetischen Streufeld H_s am Ort des ersten Sensorelements 4A zuzüglich einem linearen Korrekturterm mit Korrekturfaktor a entsprechen, d.h. $H_{s 2} = H_{s 1} + a H_{s 1} = (a + 1) H_{s 1}$
Durch die Annahme der Gleichung (9) ergibt sich für das Magnetfeld H₂ der Gleichung (8) $H_{2} = (\begin{matrix} H_{2 x} \\ H_{2 y} \\ H_{2 z} \end{matrix}) = (\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ - H_{I} \end{matrix}) + (a + 1) (\begin{matrix} H_{s 1 x} \\ H_{s 1 y} \\ H_{s 1 z} \end{matrix})$
Die x-Komponenten der Vektorgleichungen (7) und (10) entsprechen zwei Gleichungen, aus denen sich der Korrekturfaktor a berechnen lässt zu $a = \frac{H_{2 x}}{H_{1 x}} - 1$
Ferner entsprechen die z-Komponenten der Vektorgleichungen (7) und (10) zwei Gleichungen. Mithilfe der Gleichung (11) und der z-Komponente der Vektorgleichung (7) lassen sich der Korrekturfaktor a und die Streufeldkomponente H_S1z in der z-Komponente der Vektorgleichung (10) eliminieren. Durch Umformungen ergibt sich für das induzierte Magnetfeld $H_{1} = \frac{H_{1 z} H_{2 x} - H_{2 z} H_{1 x}}{H_{1 x} + H_{2 x}}$
Durch weitere Umformungen lässt sich das induzierte Magnetfeld H_I ausdrücken gemäß $H_{I} = H_{1 z} - H_{2 z} + \frac{H_{2 z} H_{2 x} - H_{1 z} H_{1 x}}{H_{2 x} + H_{1 x}}$
Aus jeder der Gleichungen (12) und (13) ist ersichtlich, dass die Sensorvorrichtung 200 unter Einfluss des inhomogenen magnetischen Streufelds H_s dazu ausgelegt sein kann, das induzierte Magnetfeld H_I basierend auf den durch die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B erfassten x- und z-Komponenten der Magnetfelder H_I und H₂ zu bestimmen. Dabei können die Messergebnisse der Sensorvorrichtung 200 nicht (oder zumindest nur marginal) durch das inhomogene magnetische Streufeld H_s verfälscht werden. Mit anderen Worten kann die Sensorvorrichtung 200 streufeldrobuste Messungen bereitstellen. Der Einfluss des inhomogenen Streufelds H_s auf ein Messergebnis kann im vorliegenden Fall bei einer Verwendung eines 2D-Magnetfeldsensorchips kompensiert werden, welcher dazu ausgelegt ist, die x- und z-Komponenten der Magnetfelder H₁ und H₂ zu erfassen. Eine Erfassung der y-Komponente ist hierfür nicht zwingend erforderlich.
Aufgrund der Proportionalität der Beziehung (5) lässt sich aus den erfassten Magnetfeldkomponenten ferner die Größe des Messstroms I bestimmen. Aus der Gleichung (13) ist ersichtlich, dass die Sensorvorrichtung 200 unter Einfluss des inhomogenen magnetischen Streufelds dazu ausgelegt sein kann, das induzierte Magnetfeld H_I (und damit den Messstrom I) basierend auf der für den Fall eines homogenen Streufelds bekannten Differenzbildung H_1z - H_2z zuzüglich einem Korrekturterm $\frac{H_{2 z} H_{2 x} - H_{1 z} H_{1 x}}{H_{2 x} + H_{1 x}}$
zu bestimmen.
Alternativ zur Gleichung (11) lässt sich der Korrekturfaktor a aus zwei Gleichungen, die sich aus den y-Komponenten der Vektorgleichungen (7) und (10) ergeben, berechnen zu $a = \frac{H_{2 y}}{H_{1 y}} - 1$
Analog zu den Gleichungen (12) und (13) lassen sich durch die Gleichung (14) und die z-Komponenten der Vektorgleichungen (7) und (10) Ausdrücke für das induzierte Magnetfeld H_I berechnen zu $H_{I} = \frac{H_{1 z} H_{2 y} - H_{2 z} H_{1 y}}{H_{1 y} + H_{2 y}}$
und $H_{I} = H_{1 z} - H_{2 z} + \frac{H_{2 z} H_{2 y} - H_{1 z} H_{1 y}}{H_{2 y} + H_{1 y}}$
Ausgehend von den Gleichungen (15) und (16) kann die Sensorvorrichtung 200 unter Einfluss des inhomogenen magnetischen Streufelds H_s dazu ausgelegt sein, das induzierte Magnetfeld H_I basierend auf den durch die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B erfassten y- und z-Komponenten der Magnetfelder H_I und H₂ zu bestimmen. Der Einfluss des inhomogenen magnetischen Streufelds H_s auf ein Messergebnis kann hierbei mit der Verwendung eines 2D-Magnetfeldsensorchips kompensiert werden, der dazu ausgelegt ist, die y- und z-Komponenten der Magnetfelder H₁ und H₂ zu erfassen. Eine Erfassung der x-Komponente ist in diesem Fall nicht zwingend erforderlich.
Falls die erfasste Magnetfeldkomponente H_1x einen sehr kleinen Wert aufweist, kann der Wert für a in der Gleichung (11) sehr groß werden und eine Bestimmung des induzierten Magnetfelds H_I basierend auf den Gleichungen (12) und (13) kann ungenau und ungeeignet sein. Analog kann eine Bestimmung des induzierten Magnetfelds H_I basierend auf den Gleichungen (15) und (16) problematisch sein, falls die erfasste Magnetfeldkomponente H_1y einen sehr kleinen Wert aufweist und der Wert für a in der Gleichung (14) sehr groß wird. Um dieser Problematik Rechnung zu tragen kann die Sensorvorrichtung 200 in einem Beispiel dazu ausgelegt sein, zu entscheiden, ob das induzierte Magnetfeld H_I entweder basierend auf einer der Gleichungen (12) und (13) oder basierend auf einer der Gleichungen (15) und (16) bestimmt wird. Beispielsweise kann die Sensorvorrichtung 200 zunächst die Werte für die beiden Magnetfeldkomponenten H_1x und H_1y bestimmen und feststellen, welcher der beiden Werte größer ist. Falls H_1x > H_1y gilt, kann das induzierte Magnetfeld H_I basierend auf einer der Gleichungen (12) und (13) bestimmt werden. Falls H_1y > H_1x gilt, kann das induzierte Magnetfeld H_I basierend auf einer der Gleichungen (15) und (16) bestimmt werden. Um die zuvor beschriebene Entscheidung und anschließende Bestimmung des induzierten Magnetfelds H_I bereitstellen zu können, kann es sich bei den Magnetfeldsensorchips 2A und 2B insbesondere um 3D-Magnetfeldsensorchips handeln.
Die Sensorvorrichtung 300 der 3 kann der Sensorvorrichtung 200 der 2 zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Merkmale aufweisen. Analog zur 2 kann es sich im Beispiel der 3 bei dem magnetischen Streufeld H_s um ein inhomogenes magnetisches Streufeld H_s handeln. Im Vergleich zur 2 kann jeder der beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B in der 3 um einen Winkel gedreht sein. Hierdurch können die oberen Hauptflächen der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B relativ zu dem Stromleiter 6 um einen ersten bzw. zweiten Kippwinkel verkippt sein. Im Beispiel der 3 kann jeder der beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B um einen beispielhaften Winkel von etwa 45 Grad im Uhrzeigersinn gedreht sein, d.h. die Kippwinkel können jeweils einen Wert von etwa 45 Grad aufweisen. In weiteren Beispielen können die Werte der Winkel anders gewählt werden.
Das bei dem ersten Sensorelement 4A durch den ersten Magnetfeldsensorchip 2A erfasste Magnetfeld H₁ kann sich ergeben zu $H_{1} = (\begin{matrix} H_{1 x} \\ H_{1 y} \\ H_{1 z} \end{matrix}) = (\begin{matrix} - H_{i} \\ 0 \\ H_{i} \end{matrix}) + (\begin{matrix} H_{S 1 x} \\ H_{1 y} \\ H_{S 1 z} \end{matrix})$
Auf analoge Weise kann sich das bei dem zweiten Sensorelement 4B durch den zweiten Magnetfeldsensorchip 2B erfasste Magnetfeld H₂ ergeben zu $H_{2} = (\begin{matrix} H_{2 x} \\ H_{2 y} \\ H_{2 z} \end{matrix}) = (\begin{matrix} H_{i} \\ 0 \\ - H_{i} \end{matrix}) + (a + 1) (\begin{matrix} H_{S 1 x} \\ H_{S 1 y} \\ H_{S 1 z} \end{matrix})$
Im Beispiel der 2 war das induzierte Magnetfeld H_I vollständig in den z-Komponenten der Gleichungen (7) und (10) enthalten. Im Gegensatz hierzu ist das induzierte Magnetfeld H_i im Beispiel der 3 gleichmäßig auf die x- und z-Komponenten der Gleichungen (17) und (18) aufgeteilt. Für einen beispielhaften Winkel von 45 Grad kann gelten $\frac{H_{i}}{H_{I}} = sin \frac{π}{4} = cos \frac{π}{4}$
Eine solche (insbesondere gleichmäßige) Aufteilung des induzierten Magnetfelds auf zwei räumliche Komponenten der Gleichungen kann dazu beitragen, die Feldkomponenten des induzierten Magnetfelds in geeignete Messbereiche der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B zu verschieben.
Ähnlich zum Beispiel der 2 lässt sich aus den Gleichungen (17) und (18) der Korrekturfaktor a berechnen zu $a = \frac{- H_{1 x} - H_{2 x} + H_{1 z} - H_{2 z}}{H_{1 x} + H_{1 z}}$
und der Anteil H_i des induzierten Magnetfelds zu $H_{i} = \frac{H_{1 z} H_{2 x} - H_{2 z} H_{1 x}}{H_{1 x} + H_{2 x} + H_{1 x} + H_{2 z}}$
Basierend auf der Proportionalität $I \sim H_{i}$
kann aus der erfassten Magnetfeldkomponente H_i wieder die Größe des Messstroms I bestimmt werden.
Aus der Gleichung (21) ist ersichtlich, dass die Sensorvorrichtung 300 unter Einfluss des inhomogenen magnetischen Streufelds dazu ausgelegt sein kann, die Komponente H_i des induzierten Magnetfelds H_I basierend auf den durch die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B erfassten x- und z-Komponenten der Magnetfelder H₁ und H₂ zu bestimmen. Abermals kann ein Einfluss des inhomogenen magnetischen Streufelds H_s auf durchgeführte Messungen kompensiert werden. In diesem Zusammenhang versteht es sich, dass die Sensorvorrichtung 300 ebenfalls dazu ausgelegt sein kann, einen Einfluss eines homogenen magnetischen Streufelds zu kompensieren. In einem solchen Fall, d.h. für die Bedingung a = 0, kann gelten $H_{i} = \frac{H_{1 x} - H_{2 x}}{2} = \frac{H_{1 z} - H_{2 z}}{2}$
In den vorhergehenden Beispielen können das induzierte Magnetfeld und der Messstrom aus den erfassten Magnetfeldkomponenten anhand der diskutierten Gleichungen bestimmt werden. Entsprechende Berechnungen können hierbei von unterschiedlichen Komponenten durchgeführt werden. In einem Beispiel kann zumindest einer der beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B dazu ausgelegt sein, eine oder mehrere dieser Berechnungen durchzuführen. Hierzu können die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B elektrisch miteinander verbunden sein, um erfasste Magnetfeldkomponenten untereinander austauschen zu können.
In einem weiteren Beispiel kann ein Logikchip dazu ausgelegt sein, von den Magnetfeldsensorchips 2A und 2B bereitgestellte Messsignale logisch zu verarbeiten und die gewünschten Größen zu berechnen. Bei dem Logikchip kann es sich beispielsweise um einen ASIC (Application Specific Integrated Circuit) handeln. Der Logikchip kann als Teil der Sensorvorrichtung betrachtet werden und kann beispielsweise zusammen mit den Magnetfeldsensorchips 2A und 2B und dem Stromleiter 6 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Dabei können der Logikchip und die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B innerhalb des Gehäuses miteinander elektrisch verbunden sein. Alternativ kann es sich bei dem Logikchip um eine von der Sensorvorrichtung separate Komponente handeln, welche beispielsweise auf einer gleichen Platine (nicht gezeigt) wie die Sensorvorrichtung angeordnet sein kann. Hierbei kann eine elektrische Verbindung zwischen dem Logikchip und der Sensorvorrichtung bzw. den Magnetfeldsensorchips 2A und 2B über die Platine bereitgestellt sein.
Die 4A und 4B zeigen eine Querschnittseitenansicht bzw. eine Draufsicht der Sensorvorrichtung 400. Die Sensorvorrichtung 400 kann den Sensorvorrichtungen 100 und 200 der 1 und 2 zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Merkmale aufweisen. Die Sensorvorrichtung 400 stellt ein Beispiel dar, wie die Sensorvorrichtungen 100 und 200 der 1 und 2 in Form eines Sensorgehäuses (Sensorpackage) bzw. Halbleitergehäuses (Halbleiterpackage) realisiert sein können.
Die Sensorvorrichtung 400 kann zwei Magnetfeldsensorchips 2A und 2B mit Sensorelementen 4A und 4B sowie einen Stromleiter 6 aufweisen, wobei die genannten Komponenten insbesondere gemäß einer der 1 und 2 relativ zueinander angeordnet sein können. Dabei können die oberen Hauptflächen der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B und des Stromleiters 6 im Wesentlichen parallel angeordnet sein.
Die Sensorvorrichtung 400 kann ferner einen Leiterrahmen (Leadframe) oder einen anderen elektrisch leitfähigen Chipträger aufweisen, aus welchem der Stromleiter 6 und mehrere Anschlussleiter 8A und 8B ausgebildet sein können. Der Leiterrahmen kann beispielsweise durch Strukturen eines Metallblechs mittels mechanischem Sägen, Laserstrahlen, Schneiden, Stanzen, Fräsen, Ätzen usw. hergestellt werden. Beispielsweise kann der Leiterrahmen aus einer Kupferlegierung mit zusätzlicher Metallbeschichtung hergestellt sein. Im Beispiel der 4 können die beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B auf einem oder mehreren der Anschlussleiter 8A bzw. 8B angeordnet sein. Die Sensorvorrichtung 400 kann dazu ausgelegt sein, über die Anschlussleiter 8A und 8B mit einer weiteren Komponente, insbesondere einer Leiterplatte (nicht gezeigt), elektrisch und mechanisch verbunden zu werden.
Die Sensorvorrichtung 400 kann ferner ein Gehäuse 10 aufweisen, in welchem Komponenten der Sensorvorrichtung 400 verkapselt sein können. Insbesondere können der Stromleiter 6 und die beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B in dem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein. Bei dem Stromleiter 6 kann es sich also insbesondere um einen gehäuseinternen Stromleiter handeln. Das Gehäuse 10 kann aus mindestens einem von einer Moldverbindung, einem Epoxid bzw. einem Epoxidharz, einem gefüllten Epoxid, einem glasfasergefüllten Epoxid, einem Imid, einem Thermoplast, einem duroplastisches Polymer, einer Polymermischung, einem Laminat, usw. gefertigt sein. Für die Herstellung des Gehäuses 10 können verschiedene Techniken verwendet werden, zum Beispiel mindestens eines von Compression Molding, Injection Molding, Powder Molding, Liquid Molding, Map Molding, Laminieren, usw.
In der 4 können die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B beispielhaft über Bonddrähte 16 elektrisch mit den Anschlussleitern 8A bzw. 8B verbunden sein. In weiteren Beispielen kann eine solche elektrische Verbindung durch beliebig andere Verbindungselemente bereitgestellt werden, beispielsweise durch Clips oder Bänder. Die Anschlussleiter 8A und 8B können zumindest teilweise aus dem Gehäuse 10 herausstehen, so dass die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B von außerhalb des Gehäuses 10 elektrisch zugänglich sind. Auf analoge Weise kann der Stromleiter 6 zumindest teilweise aus dem Gehäuse 10 herausstehen, um einen Eingang und einen Ausgang für einen Messstrom bereitzustellen.
Im Beispiel der 4 müssen die beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B nicht notwendigerweise innerhalb des Gehäuses 10 elektrisch miteinander verbunden sein. Eine Berechnung des induzierten Magnetfelds und/oder des Messstroms kann in einem solchen Fall durch einen Logikchip erfolgen, der auf einer gleichen Leiterplatte (nicht gezeigt) wie die Sensorvorrichtung 400 angeordnet sein kann.
Die Sensorvorrichtung 500 der 5 kann der Sensorvorrichtungen 400 der 4 zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Merkmale aufweisen. Im Gegensatz zur 4 kann der Stromleiter 6 in der 5 relativ zu den oberen Hauptflächen bzw. den Sensitivitätsrichtungen der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B verkippt sein. In diesem Zusammenhang können die Ausführungen zur Sensorvorrichtung 300 der 3 und zugehörige Gleichungen auch für die Sensorvorrichtung 500 der 5 gelten. In der 5 können die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B insbesondere auf horizontale, ebene Abschnitte der Anschlussleiter 8A bzw. 8B angeordnet sein. Eine derartige Anordnung der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B kann mittels kostengünstiger planarer Bestückungstechniken realisiert werden. Eine Verkippung des Stromleiters 6 relativ zu den Magnetfeldsensorchips 2A und 2B kann beispielsweise durch eine Verbiegung des Stromleiters 6 relativ zu den Anschlussleitern 8A und 8B verwirklicht werden.
Die Sensorvorrichtung 600 der 6 kann der Sensorvorrichtung 300 der 3 zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Merkmale aufweisen. Die Sensorvorrichtung 600 stellt ein Beispiel dar, wie die Sensorvorrichtung 300 der 3 in Form eines Halbleitergehäuses (Halbleiterpackage) realisiert sein kann. Im Beispiel der 6 kann der den Stromleiter 6 und die Anschlussleiter 8A, 8B ausbildende Leiterrahmen in eine Moldverbindung 12 eingebettet sein. Bei dem Leiterrahmen kann es sich um einen vorgemoldeten Leiterrahmen handeln. Die Oberseite der Moldverbindung 12 kann eine oder mehrere horizontale Flächen sowie eine oder mehrere schräge Flächen aufweisen. Eine Verkippung der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B relativ zum Stromleiter 6 kann dadurch erreicht werden, dass die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B auf schrägen Flächen des vorgemoldeten Leiterrahmens angeordnet sind.
In der 6 kann das Gehäuse 10 der Sensorvorrichtung 600 durch die Moldverbindung 12 und einem über der Moldverbindung angeordneten Verkapselungsmaterial 14 ausgebildet sein. Das Verkapselungsmaterial 14 kann die auf dem vorgemoldeten Leiterrahmen angeordneten Magnetfeldsensorchips 2A und 2B verkapseln. Das Verkapselungsmaterial 14 kann aus einem der Materialien hergestellt sein, die vorhergehend im Zusammenhang mit dem Gehäuse 10 genannt wurden.
Die Sensorvorrichtung 700 der 7 kann beispielsweise der Sensorvorrichtung 400 der 4 zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Merkmale aufweisen. Analog zur 4 können die beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B auf Anschlussleitern 8A bzw. 8B angeordnet sein. Im Gegensatz zur 4 können die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B um Kippwinkel relativ zu dem Stromleiter 6 verkippt sein. Die beiden Kippwinkel können durch eine Verbiegung der Anschlussleiter 8A und 8B relativ zu dem Stromleiter 6 bereitgestellt werden.
Die Sensorvorrichtung 800 der 8 kann den Sensorvorrichtung 400 der 4 zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Merkmale aufweisen. Die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B können über ein oder mehrere elektrische Verbindungselemente 18 elektrisch miteinander verbunden sein. In der 8 kann eine solche gehäuseinterne Chip-zu-Chip-Verbindung beispielhaft durch Bonddrähte und/oder Bänder bereitgestellt sein. Über die Verbindung können von den Magnetfeldsensorchips 2A und 2B erfasste Magnetfeldkomponenten untereinander ausgetauscht werden. Eine Berechnung von, zum Beispiel, dem induzierten Magnetfeld oder dem Messstrom kann dann von einem oder beiden der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B vorgenommen werden.
Die Sensorvorrichtung 900 der 9 kann der Sensorvorrichtung 800 der 8 zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Merkmale aufweisen. Im Gegensatz zur 8 können die elektrischen Verbindungselemente 18 in der Sensorvorrichtung 900 durch einen oder mehrere Clips ausgeführt sein.
Die Sensorvorrichtung 1000 der 10 kann der Sensorvorrichtung 800 der 8 zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Merkmale aufweisen. Im Gegensatz zur 8 können die elektrischen Verbindungselemente 18 in der Sensorvorrichtung 1000 durch einen oder mehrere Abschnitte des Leiterrahmens ausgebildet sein. In der 10 kann die gehäuseinterne Chip-zu-Chip-Verbindung insbesondere über unterhalb des Stromleiters 6 verlaufende Abschnitte des Leiterrahmens bereitgestellt werden.
Die Sensorvorrichtung 1100 der 11 kann beispielsweise der Sensorvorrichtung 200 der 2 zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Merkmale aufweisen. Im Gegensatz zur 2 können in der Sensorvorrichtung 1100 die beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B neben dem Stromleiter 6 auf einer gleichen Seite des Stromleiters 6 angeordnet sein. Die Sensitivitätsrichtungen der beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B können jeweils senkrecht zu einer Hauptfläche des jeweiligen Magnetfeldsensorchips und in entgegengesetzten z-Richtungen verlaufen. Der untere zweite Magnetfeldsensorchip 2B kann also relativ zum oberen ersten Magnetfeldsensorchip 2A umgedreht sein. Die Hauptflächen der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B können im gezeigten Beispiel im Wesentlichen parallel zum Stromleiter 6 angeordnet sein.
Das bei dem ersten Sensorelement 4A durch den ersten Magnetfeldsensorchip 2A erfasste Magnetfeld H₁ kann sich ergeben zu $H_{1} = (\begin{matrix} H_{1 x} \\ H_{1 y} \\ H_{1 z} \end{matrix}) = (\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ H_{I} \end{matrix}) + (\begin{matrix} H_{S 1 x} \\ H_{S 1 y} \\ H_{S 1 z} \end{matrix})$
Auf analoge Weise kann sich das bei dem zweiten Sensorelement 4B durch den zweiten Magnetfeldsensorchip 2B erfasste Magnetfeld H₂ ergeben zu $H_{2} = (\begin{matrix} H_{2 x} \\ H_{2 y} \\ H_{2 z} \end{matrix}) = (\begin{matrix} 0 \\ 0 \\ H_{I} \end{matrix}) + (a + 1) (\begin{matrix} - H_{S 1 x} \\ H_{S 1 y} \\ - H_{S 1 z} \end{matrix})$
Ausgehend von den Gleichungen (24) und (25) lässt sich das induzierte Magnetfeld H_I bestimmen zu $H_{I} = \frac{H_{1 z} H_{2 x} - H_{2 z} H_{1 x}}{H_{1 x} + H_{2 x}}$
Aufgrund der Gleichung (26) kann die Sensorvorrichtung 1100 dazu ausgelegt sein, das induzierte Magnetfeld H_I basierend auf den durch die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B erfassten x- und z-Komponenten der Magnetfelder H₁ und H₂ zu bestimmen, wobei der Einfluss des inhomogenen magnetischen Streufelds H_s auf ein Messergebnis kompensiert werden kann. Über die Proportionalität I ~ H_I lässt sich ferner der Messstrom I bestimmen. Analog zu vorhergehenden Beispielen kann die Sensorvorrichtung 1100 ferner dazu ausgelegt sein, das induzierte Magnetfeld H_I basierend auf den durch die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B erfassten y- und z-Komponenten der Magnetfelder H₁ und H₂ zu bestimmen. Wie bereits im Zusammenhang mit vorhergehenden Beispielen diskutiert, kann die Sensorvorrichtung 200 ferner dazu ausgelegt sein, zu entscheiden, ob das induzierte Magnetfeld H_I und/oder der Messstrom I entweder basierend auf den erfassten x- und z-Komponenten der Magnetfelder H₁ und H₂ oder basierend auf den erfassten y- und z-Komponenten der Magnetfelder H₁ und H₂ bestimmt werden soll.
Die Sensorvorrichtung 1200 der 12 kann der Sensorvorrichtung 1100 der 11 zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Merkmale aufweisen. Die Sensorvorrichtung 1200 stellt ein Beispiel dar, wie die Sensorvorrichtung 1100 der 11 in Form eines Halbleitergehäuses (Halbleiterpackage) realisiert sein kann. Die beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B können beispielsweise auf Anschlussleitern 8A bzw. 8B angeordnet sein. In der Seitenansicht der 12 kann ein vorderer Anschlussleiter hinter ihm liegende Anschlussleiter verdecken.
In den Beispielen der 11 und 12 können die Hauptflächen der Magnetfeldsensorchips 2A und 2B im Wesentlichen parallel zum Stromleiter 6 ausgerichtet sein. In weiteren Beispielen können die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B relativ zu dem Stromleiter 6 verkippt sein, wie zum Beispiel im Zusammenhang mit dem Beispiel der 3 beschrieben. Eine solche relative Verkippung kann beispielsweise durch Verkippen/Verbiegen der Anschlussleiter 8A, 8B und/oder durch Verkippen/Verbiegen des Stromleiters 6 bereitgestellt werden. Falls eine relative Verkippung zwischen diesen Komponenten vorliegt, kann eine Berechnung des induzierten Magnetfelds und des Messstroms basierend auf den im Zusammenhang mit der 3 diskutierten Gleichungen durchgeführt werden.
Die Sensorvorrichtung 1300 der 13 kann vorhergehenden Sensorvorrichtungen gemäß der Offenbarung zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Merkmale aufweisen. In den vorhergehenden Beispielen konnte jedes der Sensorelemente 4A und 4B insbesondere einem Hall-Sensorelement entsprechen. Im Gegensatz hierzu können die Sensorelemente 4A und 4B der Sensorvorrichtung 1300 jeweils einem magnetoresistiven Sensorelement oder einem Vertikal-Hall-Sensorelement oder einem Fluxgate-Sensorelement entsprechen. Bei den Sensorelementen 4A und 4B kann es sich zum Beispiel um magnetoresistive xMR-Sensorelemente handeln, insbesondere um AMR-Sensorelemente, GMR-Sensorelemente oder TMR-Sensorelemente. Da die genannten Sensorelemente insbesondere bezüglich einer „In-Plane“-Magnetfeldkomponente sensitiv sein können, können die Sensorelemente 4A und 4B mit dem Stromleiter 6 ausgerichtet sein. Mit anderen Worten können die Sensorelemente 4A und 4B direkt über dem Stromleiter 6 und somit direkt über dem Verlauf des Messstroms angeordnet sein. Das heißt, in der senkrechten Richtung betrachtet können sich der Stromleiter 6 und die Sensorelemente 4A und 4B jeweils (insbesondere vollständig) überlappen.
Das bei dem ersten Sensorelement 4A durch den ersten Magnetfeldsensorchip 2A erfasste Magnetfeld H₁ kann sich ergeben zu $H_{1} = (\begin{matrix} H_{1 x} \\ H_{1 y} \\ H_{1 z} \end{matrix}) = (\begin{matrix} H_{I} \\ 0 \\ 0 \end{matrix}) + (\begin{matrix} H_{S 1 x} \\ H_{S 1 y} \\ H_{S 1 z} \end{matrix})$
Auf analoge Weise kann sich das bei dem zweiten Sensorelement 4B durch den zweiten Magnetfeldsensorchip 2B erfasste Magnetfeld H₂ ergeben zu $H_{2} = (\begin{matrix} H_{2 x} \\ H_{2 y} \\ H_{2 z} \end{matrix}) = (\begin{matrix} - H_{I} \\ 0 \\ 0 \end{matrix}) + (a + 1) (\begin{matrix} H_{S 1 x} \\ H_{S 1 y} \\ - H_{S 1 z} \end{matrix})$
Ausgehend von den Gleichungen (27) und (28) lässt sich das induzierte Magnetfeld H_I bestimmen zu $I ~ H_{I} = \frac{H_{1 z} H_{2 x} - H_{2 z} H_{1 x}}{H_{1 z} - H_{2 z}}$
In Analogie zu vorhergehenden Beispielen kann die Sensorvorrichtung 1300 demnach ebenfalls auch dazu ausgelegt sein, einen Einfluss eines inhomogenen magnetischen Streufelds zu kompensieren. Im Falle eines homogenen magnetischen Streufelds, d.h. für die Bedingung a = 0, kann gelten $H_{I} = \frac{H_{1 x} - H_{2 x}}{2}$
Die Sensorvorrichtung 1400 der 14 kann der Sensorvorrichtung 1300 der 13 zumindest teilweise ähnlich sein und gleiche Merkmale aufweisen. Die Sensorvorrichtung 1400 stellt ein Beispiel dar, wie die Sensorvorrichtung 1300 der 13 in Form eines Halbleitergehäuses (Halbleiterpackage) realisiert sein kann. Die beiden Magnetfeldsensorchips 2A und 2B können beispielsweise auf gegenüberliegenden Hauptflächen des Stromleiters 6 angeordnet sein. Dabei können die Magnetfeldsensorchips 2A und 2B durch ein Isolationsmaterial 20A bzw. 20B elektrisch von dem Stromleiter 6 isoliert sein.
15 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Sensorvorrichtung gemäß der Offenbarung. Das Verfahren kann beispielsweise dazu verwendet werden jede der hierin beschriebenen Sensorvorrichtungen gemäß der Offenbarung zu fertigen. Das Verfahren der 15 kann in Verbindung mit jeder der vorhergehenden Figuren gelesen werden.
Bei 22 kann ein erster Magnetfeldsensorchip mit einem ersten Sensorelement angeordnet werden. Der erste Magnetfeldsensorchip kann dazu ausgelegt sein, eine erste Komponente eines ersten Magnetfelds am Ort des ersten Sensorelements bezüglich einer ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen. Bei 24 kann ein von dem ersten Magnetfeldsensorchip getrennter zweiter Magnetfeldsensorchip mit einem zweiten Sensorelement angeordnet werden. Der zweite Magnetfeldsensorchip kann dazu ausgelegt sein, eine erste Komponente eines zweiten Magnetfelds am Ort des zweiten Sensorelements bezüglich der ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen. Bei 26 kann ein Stromleiter angeordnet werden, welcher dazu ausgelegt ist, einen Messstrom zu führen, wobei durch den Messstrom ein Magnetfeld an den Orten der beiden Sensorelemente induziert wird. Die beiden Magnetfeldsensorchips und der Stromleiter können derart relativ zueinander angeordnet werden, dass ein Einfluss eines homogenen magnetischen Streufelds auf die beiden erfassten ersten Komponenten bei einer Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten kompensiert wird.
16 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Bestimmen eines Messstroms gemäß der Offenbarung. Das Verfahren kann beispielsweise von jeder der hierin beschriebenen Sensorvorrichtungen gemäß der Offenbarung durchgeführt werden. Das Verfahren der 16 kann in Verbindung mit jeder der vorhergehenden Figuren gelesen werden.
Bei 28 kann eine erste Komponente eines ersten Magnetfelds am Ort eines ersten Sensorelements eines ersten Magnetfeldsensorchips bezüglich einer ersten Sensitivitätsrichtung erfasst werden. Bei 30 kann eine erste Komponente eines zweiten Magnetfelds am Ort eines zweiten Sensorelements eines von dem ersten Magnetfeldsensorchip getrennten zweiten Magnetfeldsensorchips bezüglich der ersten Sensitivitätsrichtung erfasst werden. Bei 32 kann ein Messstrom durch einen Stromleiter geführt werden, wobei durch den Messstrom ein Magnetfeld an den Orten der beiden Sensorelemente induziert wird. Bei 34 kann eine Differenz oder Summe der beiden erfassten ersten Komponenten gebildet werden. Die beiden Magnetfeldsensorchips und der Stromleiter können derart relativ zueinander angeordnet sein, dass ein Einfluss eines homogenen magnetischen Streufelds auf die beiden erfassten ersten Komponenten bei der Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten kompensiert wird. Bei 36 kann das durch den Messstrom induzierte Magnetfeld basierend auf der Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten bestimmt werden.
Beispiele
Im Folgenden werden Sensorvorrichtungen, Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung und Verfahren zum Bestimmen eines Messstroms anhand von Beispielen erläutert.
Beispiel 1 ist eine Sensorvorrichtung, umfassend: einen ersten Magnetfeldsensorchip mit einem ersten Sensorelement, wobei der erste Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines ersten Magnetfelds am Ort des ersten Sensorelements bezüglich einer ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen; einen von dem ersten Magnetfeldsensorchip getrennten zweiten Magnetfeldsensorchip mit einem zweiten Sensorelement, wobei der zweite Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines zweiten Magnetfelds am Ort des zweiten Sensorelements bezüglich der ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen; und einen Stromleiter, welcher dazu ausgelegt ist, einen Messstrom zu führen, wobei durch den Messstrom ein Magnetfeld an den Orten der beiden Sensorelemente induziert wird, wobei die beiden Magnetfeldsensorchips und der Stromleiter derart relativ zueinander angeordnet sind, dass ein Einfluss eines homogenen magnetischen Streufelds auf die beiden erfassten ersten Komponenten bei einer Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten kompensiert wird.
Beispiel 2 ist eine Sensorvorrichtung gemäß Beispiel 1, wobei die Sensorvorrichtung unter Einfluss des homogenen magnetischen Streufelds dazu ausgelegt ist, basierend auf der Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten das durch den Messstrom induzierte Magnetfeld zu bestimmen.
Beispiel 3 ist eine Sensorvorrichtung gemäß Beispiel 1 oder 2, wobei: der erste Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine zweite Komponente des ersten Magnetfelds am Ort des ersten Sensorelements bezüglich einer zweiten Sensitivitätsrichtung zu erfassen, und der zweite Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine zweite Komponente des zweiten Magnetfelds am Ort des zweiten Sensorelements bezüglich der zweiten Sensitivitätsrichtung zu erfassen.
Beispiel 4 ist eine Sensorvorrichtung gemäß Beispiel 3, wobei die Sensorvorrichtung unter Einfluss eines inhomogenen magnetischen Streufelds dazu ausgelegt ist, das induzierte Magnetfeld basierend auf den erfassten ersten Komponenten und zweiten Komponenten des ersten Magnetfelds und zweiten Magnetfelds zu bestimmen.
Beispiel 5 ist eine Sensorvorrichtung gemäß Beispiel 4, wobei die Sensorvorrichtung unter Einfluss des inhomogenen magnetischen Streufelds dazu ausgelegt ist, das induzierte Magnetfeld basierend auf der Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten und basierend auf einem Korrekturterm zu bestimmen, wobei der Korrekturterm auf den erfassten ersten Komponenten und zweiten Komponenten des ersten Magnetfelds und zweiten Magnetfelds basiert.
Beispiel 6 ist eine Sensorvorrichtung gemäß einem der Beispiele 3 bis 5, wobei: der erste Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine dritte Komponente des ersten Magnetfelds am Ort des ersten Sensorelements bezüglich einer dritten Sensitivitätsrichtung zu erfassen, der zweite Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine dritte Komponente des zweiten Magnetfelds am Ort des zweiten Sensorelements bezüglich der dritten Sensitivitätsrichtung zu erfassen, und die Sensorvorrichtung unter Einfluss des inhomogenen magnetischen Streufelds dazu ausgelegt ist, das induzierte Magnetfeld basierend auf den erfassten ersten Komponenten und dritten Komponenten des ersten Magnetfelds und zweiten Magnetfelds zu bestimmen.
Beispiel 7 ist eine Sensorvorrichtung gemäß Beispiel 6, wobei die Sensorvorrichtung dazu ausgelegt ist, basierend auf der erfassten zweiten Komponente des ersten Magnetfelds und der erfassten dritten Komponente des ersten Magnetfelds zu entscheiden, ob das induzierte Magnetfeld basierend auf den erfassten ersten Komponenten und zweiten Komponenten des ersten Magnetfelds und zweiten Magnetfelds oder basierend auf den erfassten ersten Komponenten und dritten Komponenten des ersten Magnetfelds und zweiten Magnetfelds bestimmt wird.
Beispiel 8 ist eine Sensorvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei der Stromleiter zwischen den beiden Magnetfeldsensorchips angeordnet ist.
Beispiel 9 ist eine Sensorvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 7, wobei die beiden Magnetfeldsensorchips neben dem Stromleiter auf einer gleichen Seite des Stromleiters angeordnet sind.
Beispiel 10 ist eine Sensorvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei: die erste Sensitivitätsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu einer ersten Hauptfläche des ersten Magnetfeldsensorchips und im Wesentlichen senkrecht zu einer zweiten Hauptfläche des zweiten Magnetfeldsensorchips verläuft, und die erste Hauptfläche, die zweite Hauptfläche und der Stromleiter im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Beispiel 11 ist eine Sensorvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 9, wobei: die erste Sensitivitätsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu einer ersten Hauptfläche des ersten Magnetfeldsensorchips und im Wesentlichen senkrecht zu einer zweiten Hauptfläche des zweiten Magnetfeldsensorchips verläuft, die erste Hauptfläche und der Stromleiter um einen ersten Kippwinkel relativ zueinander verkippt sind, und die zweite Hauptfläche und der Stromleiter um einen zweiten Kippwinkel relativ zueinander verkippt sind.
Beispiel 12 ist eine Sensorvorrichtung gemäß Beispiel 11, wobei die beiden Kippwinkel jeweils einen Wert von etwa 45 Grad aufweisen.
Beispiel 13 ist eine Sensorvorrichtung gemäß Beispiel 11 oder 12, wobei: die beiden Magnetfeldsensorchips auf Anschlussleitern eines Leiterrahmens angeordnet sind, und die beiden Kippwinkel durch eine Verbiegung des Stromleiters relativ zu den Anschlussleitern bereitgestellt werden.
Beispiel 14 ist eine Sensorvorrichtung gemäß Beispiel 11 oder 12, wobei: die beiden Magnetfeldsensorchips auf Anschlussleitern eines Leiterrahmens angeordnet sind, und die beiden Kippwinkel durch eine Verbiegung der Anschlussleiter relativ zu dem Stromleiter bereitgestellt werden.
Beispiel 15 ist eine Sensorvorrichtung gemäß Beispiel 11 oder 12, wobei die beiden Kippwinkel durch schräge Flächen eines vorgemoldeten Leiterrahmens bereitgestellt werden, auf denen die Magnetfeldsensorchips angeordnet sind.
Beispiel 16 ist eine Sensorvorrichtung gemäß einem der Beispiele 1 bis 12, wobei die beiden Magnetfeldsensorchips auf gegenüberliegenden Hauptflächen des Stromleiters angeordnet sind.
Beispiel 17 ist eine Sensorvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei der Stromleiter und die beiden Magnetfeldsensorchips in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.
Beispiel 18 ist eine Sensorvorrichtung gemäß Beispiel 17, wobei die beiden Magnetfeldsensorchips innerhalb des gemeinsamen Gehäuses elektrisch miteinander verbunden sind.
Beispiel 19 ist eine Sensorvorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Beispiele, wobei jedes der beiden Sensorelemente ein Hall-Sensorelement ist.
Beispiel 20 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Anordnen eines ersten Magnetfeldsensorchips mit einem ersten Sensorelement, wobei der erste Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines ersten Magnetfelds am Ort des ersten Sensorelements bezüglich einer ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen; Anordnen eines von dem ersten Magnetfeldsensorchip getrennten zweiten Magnetfeldsensorchips mit einem zweiten Sensorelement, wobei der zweite Magnetfeldsensorchip dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines zweiten Magnetfelds am Ort des zweiten Sensorelements bezüglich der ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen; und Anordnen eines Stromleiters, welcher dazu ausgelegt ist, einen Messstrom zu führen, wobei durch den Messstrom ein Magnetfeld an den Orten der beiden Sensorelemente induziert wird, wobei die beiden Magnetfeldsensorchips und der Stromleiter derart relativ zueinander angeordnet werden, dass ein Einfluss eines homogenen magnetischen Streufelds auf die beiden erfassten ersten Komponenten bei einer Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten kompensiert wird.
Beispiel 21 ist ein Verfahren zum Bestimmen eines Messstroms, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen einer ersten Komponente eines ersten Magnetfelds am Ort eines ersten Sensorelements eines ersten Magnetfeldsensorchips bezüglich einer ersten Sensitivitätsrichtung; Erfassen einer ersten Komponente eines zweiten Magnetfelds am Ort eines zweiten Sensorelements eines von dem ersten Magnetfeldsensorchip getrennten zweiten Magnetfeldsensorchips bezüglich der ersten Sensitivitätsrichtung; Führen eines Messstroms durch einen Stromleiter, wobei durch den Messstrom ein Magnetfeld an den Orten der beiden Sensorelemente induziert wird; Bilden einer Differenz oder Summe der beiden erfassten ersten Komponenten, wobei die beiden Magnetfeldsensorchips und der Stromleiter derart relativ zueinander angeordnet sind, dass ein Einfluss eines homogenen magnetischen Streufelds auf die beiden erfassten ersten Komponenten bei der Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten kompensiert wird; und Bestimmen des durch den Messstrom induzierten Magnetfelds basierend auf der Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten.
Obwohl hierin spezifische Ausführungsformen dargestellt und beschrieben sind, ist es für den Fachmann offensichtlich, dass eine Vielzahl alternativer und/oder äquivalenter Umsetzungen die gezeigten und beschriebenen spezifischen Ausführungsformen ersetzen kann, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen. Diese Anmeldung soll alle Anpassungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Ausführungsformen abdecken. Daher ist beabsichtigt, dass diese Offenbarung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt ist.

Claims

Sensorvorrichtung, umfassend: einen ersten Magnetfeldsensorchip (2A) mit einem ersten Sensorelement (4A), wobei der erste Magnetfeldsensorchip (2A) dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines ersten Magnetfelds am Ort des ersten Sensorelements (4A) bezüglich einer ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen; einen von dem ersten Magnetfeldsensorchip (2A) getrennten zweiten Magnetfeldsensorchip (2B) mit einem zweiten Sensorelement (4B), wobei der zweite Magnetfeldsensorchip (2B) dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines zweiten Magnetfelds am Ort des zweiten Sensorelements (4B) bezüglich der ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen; und einen Stromleiter (6), welcher dazu ausgelegt ist, einen Messstrom zu führen, wobei durch den Messstrom ein Magnetfeld an den Orten der beiden Sensorelemente (4A, 4B) induziert wird, wobei die beiden Magnetfeldsensorchips (2A, 2B) und der Stromleiter (6) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass ein Einfluss eines homogenen magnetischen Streufelds auf die beiden erfassten ersten Komponenten bei einer Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten kompensiert wird.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Sensorvorrichtung unter Einfluss des homogenen magnetischen Streufelds dazu ausgelegt ist, basierend auf der Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten das durch den Messstrom induzierte Magnetfeld zu bestimmen.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: der erste Magnetfeldsensorchip (2A) dazu ausgelegt ist, eine zweite Komponente des ersten Magnetfelds am Ort des ersten Sensorelements (4A) bezüglich einer zweiten Sensitivitätsrichtung zu erfassen, und der zweite Magnetfeldsensorchip (2B) dazu ausgelegt ist, eine zweite Komponente des zweiten Magnetfelds am Ort des zweiten Sensorelements (4B) bezüglich der zweiten Sensitivitätsrichtung zu erfassen.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 3, wobei die Sensorvorrichtung unter Einfluss eines inhomogenen magnetischen Streufelds dazu ausgelegt ist, das induzierte Magnetfeld basierend auf den erfassten ersten Komponenten und zweiten Komponenten des ersten Magnetfelds und zweiten Magnetfelds zu bestimmen.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Sensorvorrichtung unter Einfluss des inhomogenen magnetischen Streufelds dazu ausgelegt ist, das induzierte Magnetfeld basierend auf der Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten und basierend auf einem Korrekturterm zu bestimmen, wobei der Korrekturterm auf den erfassten ersten Komponenten und zweiten Komponenten des ersten Magnetfelds und zweiten Magnetfelds basiert.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei: der erste Magnetfeldsensorchip (2A) dazu ausgelegt ist, eine dritte Komponente des ersten Magnetfelds am Ort des ersten Sensorelements (4A) bezüglich einer dritten Sensitivitätsrichtung zu erfassen, der zweite Magnetfeldsensorchip (2B) dazu ausgelegt ist, eine dritte Komponente des zweiten Magnetfelds am Ort des zweiten Sensorelements (4B) bezüglich der dritten Sensitivitätsrichtung zu erfassen, und die Sensorvorrichtung unter Einfluss des inhomogenen magnetischen Streufelds dazu ausgelegt ist, das induzierte Magnetfeld basierend auf den erfassten ersten Komponenten und dritten Komponenten des ersten Magnetfelds und zweiten Magnetfelds zu bestimmen.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Sensorvorrichtung dazu ausgelegt ist, basierend auf der erfassten zweiten Komponente des ersten Magnetfelds und der erfassten dritten Komponente des ersten Magnetfelds zu entscheiden, ob das induzierte Magnetfeld basierend auf den erfassten ersten Komponenten und zweiten Komponenten des ersten Magnetfelds und zweiten Magnetfelds oder basierend auf den erfassten ersten Komponenten und dritten Komponenten des ersten Magnetfelds und zweiten Magnetfelds bestimmt wird.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stromleiter (6) zwischen den beiden Magnetfeldsensorchips (2A, 2B) angeordnet ist.
Sensorvorrichtung nach einem Ansprüche 1 bis 7, wobei die beiden Magnetfeldsensorchips (2A, 2B) neben dem Stromleiter (6) auf einer gleichen Seite des Stromleiters (6) angeordnet sind.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: die erste Sensitivitätsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu einer ersten Hauptfläche des ersten Magnetfeldsensorchips (2A) und im Wesentlichen senkrecht zu einer zweiten Hauptfläche des zweiten Magnetfeldsensorchips (2B) verläuft, und die erste Hauptfläche, die zweite Hauptfläche und der Stromleiter (6) im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei: die erste Sensitivitätsrichtung im Wesentlichen senkrecht zu einer ersten Hauptfläche des ersten Magnetfeldsensorchips (2A) und im Wesentlichen senkrecht zu einer zweiten Hauptfläche des zweiten Magnetfeldsensorchips (2B) verläuft, die erste Hauptfläche und der Stromleiter (6) um einen ersten Kippwinkel relativ zueinander verkippt sind, und die zweite Hauptfläche und der Stromleiter (6) um einen zweiten Kippwinkel relativ zueinander verkippt sind.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die beiden Kippwinkel jeweils einen Wert von etwa 45 Grad aufweisen.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei: die beiden Magnetfeldsensorchips (2A, 2B) auf Anschlussleitern (8A, 8B) eines Leiterrahmens angeordnet sind, und die beiden Kippwinkel durch eine Verbiegung des Stromleiters (6) relativ zu den Anschlussleitern (8A, 8B) bereitgestellt werden.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei: die beiden Magnetfeldsensorchips (2A, 2B) auf Anschlussleitern (8A, 8B) eines Leiterrahmens angeordnet sind, und die beiden Kippwinkel durch eine Verbiegung der Anschlussleiter (8A, 8B) relativ zu dem Stromleiter (6) bereitgestellt werden.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die beiden Kippwinkel durch schräge Flächen eines vorgemoldeten Leiterrahmens bereitgestellt werden, auf denen die Magnetfeldsensorchips (2A, 2B) angeordnet sind.
Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die beiden Magnetfeldsensorchips (2A, 2B) auf gegenüberliegenden Hauptflächen des Stromleiters (6) angeordnet sind.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Stromleiter (6) und die beiden Magnetfeldsensorchips (2A, 2B) in einem gemeinsamen Gehäuse (10) angeordnet sind.
Sensorvorrichtung nach Anspruch 17, wobei die beiden Magnetfeldsensorchips (2A, 2B) innerhalb des gemeinsamen Gehäuses (10) elektrisch miteinander verbunden sind.
Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes der beiden Sensorelemente (4A, 4B) ein Hall-Sensorelement ist.
Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: Anordnen eines ersten Magnetfeldsensorchips (2A) mit einem ersten Sensorelement (4B), wobei der erste Magnetfeldsensorchip (2A) dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines ersten Magnetfelds am Ort des ersten Sensorelements (4A) bezüglich einer ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen; Anordnen eines von dem ersten Magnetfeldsensorchip (2A) getrennten zweiten Magnetfeldsensorchips (2B) mit einem zweiten Sensorelement (4B), wobei der zweite Magnetfeldsensorchip (2B) dazu ausgelegt ist, eine erste Komponente eines zweiten Magnetfelds am Ort des zweiten Sensorelements (4B) bezüglich der ersten Sensitivitätsrichtung zu erfassen; und Anordnen eines Stromleiters (6), welcher dazu ausgelegt ist, einen Messstrom zu führen, wobei durch den Messstrom ein Magnetfeld an den Orten der beiden Sensorelemente (4A, 4B) induziert wird, wobei die beiden Magnetfeldsensorchips (2A, 2B) und der Stromleiter (6) derart relativ zueinander angeordnet werden, dass ein Einfluss eines homogenen magnetischen Streufelds auf die beiden erfassten ersten Komponenten bei einer Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten kompensiert wird.
Verfahren zum Bestimmen eines Messstroms, wobei das Verfahren umfasst: Erfassen einer ersten Komponente eines ersten Magnetfelds am Ort eines ersten Sensorelements (4A) eines ersten Magnetfeldsensorchips (2A) bezüglich einer ersten Sensitivitätsrichtung; Erfassen einer ersten Komponente eines zweiten Magnetfelds am Ort eines zweiten Sensorelements (4B) eines von dem ersten Magnetfeldsensorchip (2A) getrennten zweiten Magnetfeldsensorchips (2B) bezüglich der ersten Sensitivitätsrichtung; Führen eines Messstroms durch einen Stromleiter (6), wobei durch den Messstrom ein Magnetfeld an den Orten der beiden Sensorelemente (4A, 4B) induziert wird; Bilden einer Differenz oder Summe der beiden erfassten ersten Komponenten, wobei die beiden Magnetfeldsensorchips (2A, 2B) und der Stromleiter (6) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass ein Einfluss eines homogenen magnetischen Streufelds auf die beiden erfassten ersten Komponenten bei der Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten kompensiert wird; und Bestimmen des durch den Messstrom induzierten Magnetfelds basierend auf der Differenz- oder Summenbildung der beiden erfassten ersten Komponenten.