电流传感器制造技术

本发明专利技术提供一种电流传感器，包括一基板、一第一斜坡面、一第二斜坡面、至少一导线、一第一异向性磁电阻单元、一第二异向性磁电阻单元、一第一磁化方向设定元件及一第二磁化方向设定元件。第一斜坡面与第二斜坡面设于基板上，且排列于一第一方向上。导线沿着一第二方向延伸，且配置于基板的一侧。第一异向性磁电阻单元配置于第一斜坡面上，且第二异向性磁电阻单元配置于第二斜坡面上。第一磁化方向设定元件与第二磁化方向设定元件用以设定异向性磁电阻单元的磁化方向。

current sensor

【技术实现步骤摘要】
电流传感器
本专利技术涉及一种传感器，尤其涉及一种电流传感器。
技术介绍
电流感测是工业自动化中不可或缺的元素之一。近年来，电流感测的需求从工业用途扩展至智能居家与智慧城市领域的消费者产品与应用。高准确度、快速反应、小体积、低功耗及可靠的品质成为新一代电流传感器所追求的目标。目前有多种方法可以测量导体中的电流。举例而言，可利用分路电阻器(shuntresistor)通过测量横跨其的电压差来推算出电流。然而，此电阻相量小，因此电流消耗高，而不适用于小型或可携式装置。此外，高电流会产生热，而造成其他问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种电流传感器，具有高敏感度、高准确度及低功耗。本专利技术的一实施例提出一种电流传感器，包括一基板、一第一斜坡面、一第二斜坡面、至少一导线、一第一异向性磁电阻单元、一第二异向性磁电阻单元、一第一磁化方向设定元件及一第二磁化方向设定元件。第一斜坡面与第二斜坡面设于基板上，且排列于一第一方向上。导线沿着一第二方向延伸，且配置于基板的一侧。第一异向性磁电阻单元配置于第一斜坡面上，且第二异向性磁电阻单元配置于第二斜坡面上。第一磁化方向设定元件用以设定第一异向性磁电阻单元的磁化方向，且第二磁化方向设定元件用以设定第二异向性磁电阻单元的磁化方向。当一电流流经导线时，电流于第一斜坡面处所产生的一第三方向上的磁场分量相反于电流于第二斜坡面处所产生的第三方向上的磁场分量。第一方向、第二方向及第三方向彼此不同，且第一异向性磁电阻单元与第二异向性磁电阻单元的感测方向相对于第一方向与第三方向倾斜，且不同于第二方向。第一异向性磁电阻单元与第二异向性磁电阻单元电性连接，以输出一电压信号。此电压信号对应于电流于第一斜坡面处与第二斜坡面处所产生的第三方向上的磁场分量。在本专利技术的一实施例中，电流传感器还包括一第三斜坡面、一第四斜坡面、一第三异向性磁电阻单元及一第四异向性磁电阻单元。第三斜坡面与第四斜坡面设于基板上，其中第三斜坡面与第一斜坡面相对，第四斜坡面与第二斜坡面相对，且第一斜坡面、第三斜坡面、第四斜坡面及第二斜坡面依序排列于第一方向上。第三异向性磁电阻单元配置于第三斜坡面上，第一磁化方向设定元件也用以设定第三异向性磁电阻单元的磁化方向。第四异向性磁电阻单元配置于第四斜坡面上，第二磁化方向设定元件也用以设定第四异向性磁电阻单元的磁化方向。当电流流经导线时，因感应于电流所产生的磁场，第一异向性磁电阻单元所产生的电阻值变化相反于第三异向性磁电阻单元所产生的电阻值变化，且第二异向性磁电阻单元所产生的电阻值变化相反于第四异向性磁电阻单元所产生的电阻值变化。第一、第二、第三及第四异向性磁电阻单元电性连接成一惠斯登电桥(Wheatstonebridge)，以输出对应于第一、第二、第三及第四异向性磁电阻单元所产生的电阻值变化的电压信号。在本专利技术的一实施例中，电流传感器还包括一运算器，电性连接至惠斯登电桥的一输出端，其中第一磁化方向设定元件与第二磁化方向设定元件将第一、第二、第三及第四异向性磁电阻单元的磁化方向组合设定为一第一组合，以使惠斯登电桥之后输出一第一电压信号，且第一磁化方向设定元件与第二磁化方向设定元件再将第一、第二、第三及第四异向性磁电阻单元的磁化方向组合设定为相反于第一组合的一第二组合，以使惠斯登电桥之后输出一第二电压信号。运算器用以将第二电压信号与第一电压信号相减，以输出一对应于电流所产生的磁场的大小的输出电压信号。在本专利技术的一实施例中，运算器用以将第一电压信号与第二电压信号相加，以输出一偏移电压信号。在本专利技术的一实施例中，惠斯登电桥对应于在第一方向上的外在磁场分量所输出的电压信号为零，对应于在第二方向上的外在磁场分量所输出的电压信号为零，且对应于在第三方向上的外在磁场分量所输出的电压信号为零。在本专利技术的一实施例中，第一异向性磁电阻单元包括沿着第二方向的反方向依序排列的一第一异向性磁电阻与一第二异向性磁电阻，第二异向性磁电阻单元包括沿着第二方向的反方向依序排列的一第三异向性磁电阻与一第四异向性磁电阻，第三异向性磁电阻单元包括沿着第二方向的反方向依序排列的一第五异向性磁电阻与一第六异向性磁电阻，且第四异向性磁电阻单元包括沿着第二方向的反方向依序排列的一第七异向性磁电阻与一第八异向性磁电阻。在本专利技术的一实施例中，在一第一时间，第一磁化方向设定元件将第一异向性磁电阻与第五异向性磁电阻的磁化方向设定为第二方向的反方向，且将第二异向性磁电阻与第六异向性磁电阻的磁化方向设定为第二方向；在第一时间，第二磁化方向设定元件将第三异向性磁电阻与第七异向性磁电阻的磁化方向设定为第二方向的反方向，且将第四异向性磁电阻与第八异向性磁电阻的磁化方向设定为第二方向；在一第二时间，第一磁化方向设定元件将第一异向性磁电阻与第五异向性磁电阻的磁化方向设定为第二方向，且将第二异向性磁电阻与第六异向性磁电阻的磁化方向设定为第二方向的反方向；在第二时间，第二磁化方向设定元件将第三异向性磁电阻与第七异向性磁电阻的磁化方向设定为第二方向，且将第四异向性磁电阻与第八异向性磁电阻的磁化方向设定为第二方向的反方向。在本专利技术的一实施例中，第一磁化方向设定元件与第二磁化方向设定元件为导电片、导电线圈、导线、导体或永久磁铁。在本专利技术的一实施例中，第一方向、第二方向及第三方向彼此互相垂直。在本专利技术的一实施例中，上述至少一导线为一个导线，第一斜坡面与第二斜坡面位于基板的一第一侧，而导线位于基板的一第二侧，且第一侧相对于第二侧。在本专利技术的一实施例中，第一斜坡面与第二斜坡面分别位于基板的相对两端之一侧，而导线位于基板的中央的一侧。在本专利技术的一实施例中，上述至少一导线为二个导线，分别配置于基板的一第一端与一第二端旁，其中第一端相对于第二端，且此二个导线分别与第一端及第二端部分重叠。在本专利技术的一实施例中，上述至少一导线为二个导线，分别配置于基板的一第一端与一第二端旁，其中第一端相对于第二端，且此二个导线分别不与第一端及第二端重叠。在本专利技术的一实施例中，第一异向性磁电阻单元与第二异向性磁电阻单元电性连接成一惠斯登电桥，以输出对应于第一异向性磁电阻单元与第二异向性磁电阻单元所产生的电阻值变化的电压信号。在本专利技术的实施例的电流传感器中，由于采用了异向性磁电阻单元连接成惠斯登电桥来感测导线中的电流所产生的磁场，因此对电流的感测具有高敏感度与高准确度。此外，由于本专利技术的实施例的电流传感器是利用感测电流所产生的磁场的方式来反推电流的大小，而异向性磁电阻单元不会直接接触到电流，因此可以具有较低的功耗。为让本专利技术的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。附图说明图1是本专利技术的一实施例的一种电流传感器的上视示意图；图2是图1的电流传感器沿着A-A线的剖面示意图；图3A与图3B是用以说明图1中的异向性磁电阻的运作原理；图4A与图4B分别示出图1的电流传感器于第一时间与第二时间的异向性磁电阻的磁化方向及其后的电阻值变化；...

【技术保护点】
1.一种电流传感器，其特征在于，包括：/n基板；/n第一斜坡面与第二斜坡面，设于所述基板上，且排列于第一方向上；/n至少一导线，沿着第二方向延伸，且配置于所述基板的一侧；/n第一异向性磁电阻单元，配置于所述第一斜坡面上；/n第二异向性磁电阻单元，配置于所述第二斜坡面上；/n第一磁化方向设定元件，用以设定所述第一异向性磁电阻单元的磁化方向；以及/n第二磁化方向设定元件，用以设定所述第二异向性磁电阻单元的磁化方向，/n其中，当电流流经所述导线时，所述电流于所述第一斜坡面处所产生的第三方向上的磁场分量相反于所述电流于所述第二斜坡面处所产生的所述第三方向上的磁场分量，所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向彼此不同，且所述第一异向性磁电阻单元与所述第二异向性磁电阻单元的感测方向相对于所述第一方向与所述第三方向倾斜，且不同于所述第二方向，所述第一异向性磁电阻单元与所述第二异向性磁电阻单元电性连接，以输出电压信号，所述电压信号对应于所述电流于所述第一斜坡面处与所述第二斜坡面处所产生的所述第三方向上的磁场分量。/n

【技术特征摘要】
20190530 TW 108118714;20180822 US 62/720,9321.一种电流传感器，其特征在于，包括：
基板；
第一斜坡面与第二斜坡面，设于所述基板上，且排列于第一方向上；
至少一导线，沿着第二方向延伸，且配置于所述基板的一侧；
第一异向性磁电阻单元，配置于所述第一斜坡面上；
第二异向性磁电阻单元，配置于所述第二斜坡面上；
第一磁化方向设定元件，用以设定所述第一异向性磁电阻单元的磁化方向；以及
第二磁化方向设定元件，用以设定所述第二异向性磁电阻单元的磁化方向，
其中，当电流流经所述导线时，所述电流于所述第一斜坡面处所产生的第三方向上的磁场分量相反于所述电流于所述第二斜坡面处所产生的所述第三方向上的磁场分量，所述第一方向、所述第二方向及所述第三方向彼此不同，且所述第一异向性磁电阻单元与所述第二异向性磁电阻单元的感测方向相对于所述第一方向与所述第三方向倾斜，且不同于所述第二方向，所述第一异向性磁电阻单元与所述第二异向性磁电阻单元电性连接，以输出电压信号，所述电压信号对应于所述电流于所述第一斜坡面处与所述第二斜坡面处所产生的所述第三方向上的磁场分量。


2.根据权利要求1所述的电流传感器，还包括：
第三斜坡面与第四斜坡面，设于所述基板上，其中所述第三斜坡面与所述第一斜坡面相对，所述第四斜坡面与所述第二斜坡面相对，且所述第一斜坡面、所述第三斜坡面、所述第四斜坡面及所述第二斜坡面依序排列于所述第一方向上；
第三异向性磁电阻单元，配置于所述第三斜坡面上，所述第一磁化方向设定元件也用以设定所述第三异向性磁电阻单元的磁化方向；以及
第四异向性磁电阻单元，配置于所述第四斜坡面上，所述第二磁化方向设定元件也用以设定所述第四异向性磁电阻单元的磁化方向，其中当所述电流流经所述导线时，因感应于所述电流所产生的磁场，所述第一异向性磁电阻单元所产生的电阻值变化相反于所述第三异向性磁电阻单元所产生的电阻值变化，且所述第二异向性磁电阻单元所产生的电阻值变化相反于所述第四异向性磁电阻单元所产生的电阻值变化，且所述第一、第二、第三及第四异向性磁电阻单元电性连接成惠斯登电桥，以输出对应于所述第一、第二、第三及第四异向性磁电阻单元所产生的电阻值变化的电压信号。


3.根据权利要求2所述的电流传感器，还包括运算器，电性连接至所述惠斯登电桥的输出端，其中所述第一磁化方向设定元件与所述第二磁化方向设定元件将所述第一、第二、第三及第四异向性磁电阻单元的磁化方向组合设定为第一组合，以使所述惠斯登电桥之后输出第一电压信号，且所述第一磁化方向设定元件与所述第二磁化方向设定元件再将所述第一、第二、第三及第四异向性磁电阻单元的磁化方向组合设定为相反于所述第一组合的第二组合，以使所述惠斯登电桥之后输出第二电压信号，所述运算器用以将所述第二电压信号与所述第一电压信号相减，以输出对应于所述电流所产生的所述磁场的大小的输出电压信号。


4.根据权利要求3所述的电流传感器，其中所述运算器用以将所述第一电压信号与所述第二电压信号相加，以输出偏移电压信号。


5.根据权利要求2所...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁辅德，李彦琦，
申请(专利权)人：爱盛科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71