电流传感器制造技术

本发明专利技术涉及电流传感器。经由一对力端子（5i、5o）注入测试电流（1a）到导体（2）中。经由一对感测端子（6ih、6il）接收输入信号。该输入信号对应于跨导体（2）的电压降。基于输入信号，确定由于测试电流而引起的对电压降的贡献。确定导体（2）的参考电阻与导体（2）中的初级电流（1）中的至少一个。

【技术实现步骤摘要】

各种实施例涉及系统、设备以及方法。特别地，各种实施例涉及确定导体的参考电阻和在导体中流动的初级电流中的至少一个的技术。
技术介绍
传统电流传感器采用分流器。分流器通常是约为1毫欧（mohm）或更小的低欧姆电阻器；分流器具有定义明确的电阻，使得经由欧姆定律，可以以高准确度测量流过分流器的电流。通常，分流器可由具有零电阻温度系数（TCR）的特殊合金成分制成。最近，纯铜或铝分流器还在使用中——在这里，向分流器附接温度传感器，该温度传感器测量分流器的温度并计及标称TCR。然而，采用专用分流器的电流传感器面对某些限制和缺点。例如，在基板上或在印刷电路板（PCB）上常常使用电流传感器。通常，在这样的情况中，厚铜层在层压件或基板的中心或核心中。要测量的电流（初级电流）在所述核心层中流动。然后，针对其中采用专用分流器的电流测量，通常要求将导体中断以使核心层中的电流路径开路。需要将初级电流路由到基板的表面。这使得系统的设计更加复杂，并且在布线方面要求相当大的努力。例如，可要求提供大量的过孔。特别地，可要求过孔可以处理相当大的电流。在这里，期望的是过孔并不增加显著的电阻以避免系统的加热和增加的功率耗散。然后在基板的顶部处将分流器焊接或UV熔接到过孔。此外，在如上文所解释的情况中，通常初级电流的主要部分需要经由其中初级导体被中断的界面处的焊料流动。通常，最大可允许电流密度与在导体中相比在焊料中相当较低，因为焊料更易于发生电迁移。通常，即使当温度适中时，焊料也由于电流流动而退化。结果，通常要求针对焊料界面采用相当大的面积以避免磨损。这进而增加基板的所需空间。通常，这导致成本的增加。此外，依赖于分流器可以引起相当高的插入损耗；通常浪费大功率用于电流测量。采用专用分流器的另一缺点是所采用材料的赛贝克系数方面的差异可引起热偏移。如果分流器由具有恒定TCR的特定合金制成而检测分流器上的电压降的感测触点由电解铜制成，则情况可能如此。这样的材料配对通常在两个感测触点处于不同温度下时引起热偏移。这将引起电流测量的零点误差。此外，由热偏移引起的这样的误差通常显示出使得其难以补偿的定义不清的寿命漂移。
技术实现思路
因此，存在对减轻或减少上述提到的缺点和缺陷中的至少一些的电流传感器的需要。特别地，存在对不要求专用分流器的电流传感器的需要。通过独立权利要求来满足该需要。从属权利要求定义实施例。根据一方面，提供了一种系统。该系统包括导体和在第一位置处被耦合到导体的至少一个第一电触点。该系统还包括在第二位置处被耦合到导体的至少一个第二电触点。将第一位置和第二位置相对于彼此布置在一距离处。该系统还包括一对力（force）端子，其被配置成经由所述至少一个第一电触点和所述至少一个第二电触点注入测试电流到导体中。该系统还包括一种设备。该设备包括微电子封装和存储器。该存储器被配置成存储与导体相关联的预定参考电阻。该设备还包括一对感测端子。该对感测端子被配置成提供与所述至少一个第一电触点与所述至少一个第二电触点之间的跨导体的电压降有关的输入信号。该设备还包括至少一个处理器。所述至少一个处理器被配置成基于输入信号和预定义参考电阻来确定通过导体的初级电流。根据另一方面，提供了一种设备。该设备包括微电子封装和被配置成提供与跨导体的电压降有关的输入信号的一对感测端子。该设备还包括至少一个处理器。所述至少一个处理器被配置成基于导体中的测试电流且基于输入信号来确定由于测试电流而引起的对电压降的贡献。所述至少一个处理器进一步被配置成确定由于通过导体的初级电流而引起的对电压降的贡献。所述至少一个处理器进一步被配置成确定初级电流。根据另一方面，提供了一种方法。该方法包括经由一对力端子注入测试电流到导体中。该方法还包括经由一对感测端子接收与跨导体的电压降有关的输入信号。该方法还包括基于测试电流且进一步基于输入信号来确定由于测试电流而引起的对电压降的贡献。该方法还包括确定由于初级电流而引起的对电压降的贡献。该方法还包括确定导体的参考电阻和初级电流中的至少一个。应理解的是上文提到的特征和下面有待于解释的特征在不脱离本专利技术的范围的情况下不仅可以以所指示的相应组合被使用，而且可以以其它组合或者孤立地被使用。在其它实施例中可将上文提到的方面和实施例的特征彼此组合。附图说明在结合附图来阅读时，根据以下详细描述，前述和附加特征和效果将变得显而易见，在所述附图中相同的附图标记指代相同的元件。图1A示意性地图示出根据各种实施例的系统，根据各种实施例该系统包括传感器、导体以及用于测量跨导体的电压降的一对感测端子，其中，锁定放大器（LIA）外部地连接到系统的所述一对感测端子和一对力端子。图1B图示出图1A的细节。图2是根据各种实施例的系统的横截面视图，其中，所述系统包括布置在基板的中心中的邻接的初级导体。图3示意性地图示出初级导体和被连接到所述一对感测端子和所述一对力端子的一对电触点。图4示意性地图示出根据各种实施例的设备，其中，该设备包括用于经由所述一对力端子、一对感测端子注入测试电流到初级导体中的电流发生器以及处理器。图5示意性地图示出根据各种实施例的设备，其中，该设备包括保护电路。图6A示意性地图示出根据各种实施例的电流发生器，其中，该电流发生器包括电流源。图6B示意性地图示出根据各种实施例的电流发生器，其中，该电流发生器包括串联的电压源和电阻器以及安培计。图6C示意性地图示出根据各种实施例的电流发生器，该电流发生器包括用于测量被注入到其输入端子中并在其输出端子处提供的未知电流的安培计。图7图示出根据各种实施例的具有容纳传感器的微电子封装的设备，其中，该传感器被实现在被附接到分流器的芯片上。图8是根据各种实施例的方法的流程图。图9是根据各种实施例的方法的流程图。具体实施方式在下面，将参考附图来详细地描述本专利技术的实施例。要理解的是不要以限制性意义理解实施例的下面描述。本专利技术的范围并不意图受到在下文中描述的实施例或者受到要仅被理解为说明性的附图限制。要将附图视为示意性表示，并且附图中图示的元件不一定被示出成比例。相反地，各种元件被表示成使得其功能和一般目的变得对于本领域技术人员而言显而易见。还可通过间接连接或耦合来实现附图中示出或本文中描述的功能块、设备、部件或其它物理或功能单元之间的任何连接或耦合。还可通过无线连接来建立部件之间的耦合。可用硬件、固件、软件或其组合来实现功能块。在下文中解释了允许确定或测量初级电流的技术。该技术根据实施例而提供各种优点。例如，可以有可能采用相当简单的电路设计来确定初级电流。特别地，在各种实施例中可不要求专用分流器。这可允许直接地在初级导体中测量初级电流，该初级导体在一对感测触点之间是邻接的，并且例如被布置在诸如PCB之类的基板的中心层中。一般地，应理解的是虽然根据各种实施例可不要求专用分流器，但根据另外实施例，有可能包括专用分流器。作为另一优点，可以有可能以相当高的准确度确定初级电流。特别地，根据各种实施例，有可能基于已知性质的测试电流来确定初级电流。本专利技术的各种实施例依赖于经由一对力端子来注入测试电流到初级导体中。一般地，可在规划或校准阶段（即，在初级电流的实际测量之前一些时间）执行测试电流的所述注入。基于该测试电流，可确定导体的参考电阻。在初级电流的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统（100），包括：‑导体（2），‑至少一个第一电触点（3h、4h），在第一位置（91、91‑1、91‑2）处被耦合到导体（2），‑至少一个第二电触点（3l、4l），在第二位置（92、92‑1、92‑2）处被耦合到导体（2），将第一位置（91、91‑1、91‑2）和第二位置（92、92‑1、92‑2）相对于彼此布置在一距离处，‑一对力端子（5i、5o），被配置成经由所述至少一个第一电触点（3h、4h）和所述至少一个第二电触点（3l、4l）注入测试电流（1a）到导体（2）中，‑设备（11），包括：‑微电子封装（25），‑存储器（13），被配置成存储与导体（2）相关联的预定义参考电阻，‑一对感测端子（6ih、6il、6ih'、6il'），被配置成提供与所述至少一个第一电触点（3h、4h）与所述至少一个第二电触点（3l、4l）之间的跨导体（2）的电压降有关的输入信号，其中，所述一对感测端子（6ih、6il、6ih'、6il'）至少部分可从微电子封装（25）外面达到，‑至少一个处理器（7），被配置成基于输入信号和预定义参考电阻来确定通过导体（2）的初级电流（1）。

【技术特征摘要】
2015.04.01 DE 102015105075.71.一种系统（100），包括：-导体（2），-至少一个第一电触点（3h、4h），在第一位置（91、91-1、91-2）处被耦合到导体（2），-至少一个第二电触点（3l、4l），在第二位置（92、92-1、92-2）处被耦合到导体（2），将第一位置（91、91-1、91-2）和第二位置（92、92-1、92-2）相对于彼此布置在一距离处，-一对力端子（5i、5o），被配置成经由所述至少一个第一电触点（3h、4h）和所述至少一个第二电触点（3l、4l）注入测试电流（1a）到导体（2）中，-设备（11），包括：-微电子封装（25），-存储器（13），被配置成存储与导体（2）相关联的预定义参考电阻，-一对感测端子（6ih、6il、6ih'、6il'），被配置成提供与所述至少一个第一电触点（3h、4h）与所述至少一个第二电触点（3l、4l）之间的跨导体（2）的电压降有关的输入信号，其中，所述一对感测端子（6ih、6il、6ih'、6il'）至少部分可从微电子封装（25）外面达到，-至少一个处理器（7），被配置成基于输入信号和预定义参考电阻来确定通过导体（2）的初级电流（1）。2.权利要求1的系统（100），还包括：-布线（3sh、4sh、3sl、4sl），将所述一对感测端子（6ih、6il、6ih'、6il'）中的第一个和所述一对力端子（5i、5o）中的第一个与所述至少一个第一电触点（3h、4h）耦合，并且进一步将所述一对感测端子（6ih、6il、6ih'、6il'）中的第二个和所述一对力端子（5i、5o）中的第二个与所述至少一个第二电触点（3l、4l）耦合。3.权利要求2的系统（100），其中，系统（100）包括多个第一电触点（3h、4h）和多个第二电触点（3l、4l），其中，布线（3sh、4sh、3sl、4sl）将所述多个第一电触点（3h、4h）中的第一个与所述一对感测端子（6ih、6il、6ih'、6il'）中的第一个耦合，其中，布线（3sh、4sh、3sl、4sl）将所述多个第二电触点（3l、4l）中的第一个与所述一对感测端子（6ih、6il、6ih'、6il'）中的第二个耦合，其中，布线（3sh、4sh、3sl、4sl）将所述多个第一电触点（3h、4h）中的第二个与所述一对力端子（5i、5o）中的第一个耦合，其中，布线（3sh、4sh、3sl、4sl）将所述多个第二电触点（3l、4l）中的第二个与所述一对力端子（5i、5o）中的第二个耦合。4.权利要求2或3的系统（100），其中，布线（3sh、4sh、3sl、4sl）包括将所述一对感测端子（6ih、6il、6ih'、6il'）中的第一个和所述一对力端子（5i、5o）中的第一个与所述至少一个第一电触点（3h、4h）耦合的公共连接器。5.权利要求2–4中的任一项的系统（100），其中，布线（3sh、4sh、3sl、4sl）和导体（2）基本上由相同材料制成。6.前述权利要求中的任一项的系统（100），其中，系统（100）还包括具有第一导电层（21a）和第二导电层（21b）的基板（21），第二导电层（21b）在第一位置（91、91-1、91-2）与第二位置（92、92-1、92-2）之间邻接地形成导体（2）。7.权利要求6和权利要求2-5中的任一项的系统（100），其中，第一导电层（21a）具有第一厚度，并且其中，第二导电层（21b）具有第二厚度，其中，第一厚度小于第二厚度，其中，布线（3sh、4sh、3sl、4sl）包括第一导电层（21a）中的迹线。8.权利要求6或7的系统（100），其中，微电子封装（25）被附接到邻近于第二导电层（21b）的基板（21）的外表面（21-1）。9.权利要求8的系统（100），其中，基板（21）还包括形成导体（2）的第二导电层（21b）与外表面（21-1）之间的热耦合（22）。10.前述权利要求中的任一项的系统（100），其中，所述一对力端子（5i、5o）被配置成注入具有在1 mA - 1 A的范围内、优选地在5 mA - 100 mA的范围内、更优选地近似10 mA的幅度的测试电流（1a）。11.前述权利要求中的任一项的系统（100），其中，一对力端子（5i、5o）可从微电子封装（25）外面达到。12.一种设备（11），...

【专利技术属性】
技术研发人员：U奥瑟莱希纳，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE