磁传感芯片及闭环反馈电流传感器制造技术

一种磁传感芯片及闭环反馈电流传感器，磁传感芯片包括磁传感单元、热敏电阻及反馈线圈，磁传感单元包括磁电阻元件，热敏电阻设置于磁电阻元件的电极层。闭环反馈电流传感器包括磁传感芯片及信号处理电路；信号处理电路包括磁平衡电路、电流采样电路和温度补偿电路；磁平衡电路根据磁传感单元输出的信号向反馈线圈提供电流，使反馈线圈产生反馈磁场；电流采样电路与反馈线圈相连，采集反馈线圈的电流信号并输出；温度补偿电路与热敏电阻及电流采样电路相连，根据热敏电阻和电流采样电路输出的信号对检测结果补偿后输出。热敏电阻集成在磁传感芯片内部能更精确地反应检测区域的温度信息，从而对电流传感器做出更精确的温漂补偿。偿。偿。

【技术实现步骤摘要】
磁传感芯片及闭环反馈电流传感器
[0001]本申请是申请号为202010495259.3，申请日为2020年6月3日，专利技术名称为“磁传感芯片、闭环反馈电流传感器及其制备方法”的专利技术专利申请的分案申请。


[0002]本专利技术属于传感测量
，尤指涉及一种磁传感芯片及闭环反馈电流传感器。

技术介绍

[0003]电流传感器有开环式传感器和闭环式传感器两大类型，开环式电流传感器是采用磁敏感元件来产生与被测电流成比例的模拟信号从而实现测量电流的目的。开环式电流传感器结构简单、过载能力强，但开环的方式导致线性度较差，影响了电流传感器的测量精度。
[0004]相比于开环式电流传感器，闭环反馈的电流传感器灵敏度更高、测量范围更广。闭环反馈电流传感器包括基于磁调制的闭环反馈电流传感器和基于磁传感器的闭环反馈电流传感器。
[0005]基于磁调制的闭环反馈电流传感器，其原理是先将被测电流的磁场信号通过调制电路搭载到自激产生的基波上，再由解调电路将搭载的基波去掉，剩余被测电流的磁场信号；信号处理电路通过判断被测电流的磁场信号，控制反馈线圈绕组产生的磁场大小，以达到电流传感器的磁平衡状态；当电流传感器处于磁平衡状态时，通过测量反馈线圈绕组中的电流即可计算出被测电流的大小。但基于磁调制的闭环反馈电流传感器通常只能用于测量较小的直流信号，应用场景有限。
[0006]基于磁传感器的闭环反馈电流传感器是采用磁传感器检测磁场，由信号处理电路依据磁传感器检测到的磁场来调节反馈线圈绕组的电流，使反馈磁场与被测电流磁场大小相等、方向相反，磁传感器附近的磁场达到平衡状态；当电流传感器处于磁平衡状态时，通过测量反馈线圈绕组中的电流即可计算出被测电流的大小。基于磁传感器的闭环反馈电流传感器能够测量交、直流信号，应用场景更广，而且电路结构相对基于磁调制闭环反馈电流传感器中的电路结构要更简单。但受到磁场检测部分和反馈线圈绕组温度特性的影响，环境温度的变化会影响闭环反馈电流传感器的灵敏度，进而影响测量精度。为此，需要对电流传感器进行温漂补偿，以确保其在不同温度下的测量精度。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种可以进行温度补偿、测量精度更高的磁传感芯片及闭环反馈电流传感器。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采取如下的技术解决方案：
[0009]一种磁传感芯片，所述磁传感芯片包括磁传感单元、热敏电阻及反馈线圈，所述磁传感单元包括磁电阻元件，所述热敏电阻设置于所述磁电阻元件的电极层。
[0010]进一步的，所述磁传感芯片的制备方法包括以下步骤：
[0011]提供基底；
[0012]在基底上沉积下电极层、钉扎层、非磁层和自由层；
[0013]根据版图，刻蚀出磁电阻元件区域和热敏电阻区域；
[0014]沉积上电极层，制备电气连接结构，与磁电阻元件和热敏电阻电连接；
[0015]沉积反馈线圈层，刻蚀出反馈线圈，将反馈线圈与接线端子连接；
[0016]封装芯片，得到磁传感芯片。
[0017]进一步的，所述热敏电阻与所述磁传感芯片外部的温度补偿环节连接，构成温漂补偿电路。
[0018]进一步的，所述反馈线圈设置于所述磁传感单元上方，所述反馈线圈为平面螺旋线结构，所述反馈线圈的螺旋线平面和所述磁传感单元的敏感方向相垂直。
[0019]进一步的，所述反馈线圈由导电材料刻蚀而成。
[0020]本专利技术还提供了一种闭环反馈电流传感器，包括前述磁传感芯片，以及信号处理电路；所述信号处理电路包括磁平衡电路、电流采样电路和温度补偿电路；所述磁平衡电路分别与所述磁传感单元及所述反馈线圈相连，用于根据所述磁传感单元输出的信号向所述反馈线圈提供电流，使所述反馈线圈产生反馈磁场；所述电流采样电路与所述反馈线圈相连，用于采集所述反馈线圈的电流信号并输出；所述温度补偿电路分别与所述热敏电阻及所述电流采样电路相连，用于根据所述热敏电阻和所述电流采样电路输出的信号对检测结果进行补偿后输出。
[0021]进一步的，所述磁平衡电路包括依次连接的差分电压采样电路和推挽射极跟随器，所述差分电压采样电路与所述磁传感单元电连接，所述推挽射极跟随器与所述反馈线圈电连接。
[0022]进一步的，所述温度补偿电路包括依次连接的温度采样电路和加法比例电路，所述温度采样电路与所述热敏电阻电连接，所述加法比例电路与所述温度采样电路的输出端以及所述电流采样电路的输出端相连，并输出测量结果。
[0023]进一步的，所述信号处理电路包括第一模数转换器、推挽射极跟随器、数模转换器、电流采样电路、第二模数转换器、温度采样电路、第三模数转换器以及微控制处理器；所述推挽射极跟随器构成磁平衡电路，所述温度采样电路构成温度补偿电路。
[0024]进一步的，所述微控制处理器通过所述第一模数转换器与所述磁传感单元电连接，通过所述数模转换器与所述推挽射极跟随器电连接，通过所述第二模数转换器与所述电流采样电路电连接，通过所述第三模数转换器与所述温度采样电路电连接；所述温度采样电路与所述热敏电阻电连接，所述推挽射极跟随器与所述反馈线圈绕组电连接，所述电流采样电路与所述反馈线圈电连接；所述电流采样电路用于将从所述反馈线圈采集的电流信号转换为电压信号，并通过所述第二模数转换器将电压信号转换为数字信号后传输至所述微控制处理器；所述温度采样电路用于通过所述第三模数转换器将采集到的电压信号转换为数字信号后发送至所述微控制处理器；所述微控制处理器用于将温度采样的电压信号与电流采样的电压信号进行处理后，得到温度补偿后的电流传感器的输出信号。
[0025]由以上技术方案可知，本专利技术将热敏电阻集成在磁传感芯片内部，热敏电阻元件与芯片外部的温度补偿环节连接，构成温漂补偿电路，由于热敏电阻采集温度的区域与磁
场检测的区域更加靠近，使得热敏元件反馈的温度信息更加准确，能更精确地反应检测区域的温度信息，从而对电流传感器做出更加精确的温漂补偿。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本专利技术实施例1的结构示意图；
[0028]图2为本专利技术实施例1的电路框图；
[0029]图3为本专利技术实施例1磁传感芯片的结构示意图；
[0030]图4本专利技术实施例2的电路框图。
具体实施方式
[0031]为了让本专利技术的上述和其它目的、特征及优点能更明显，下文特举本专利技术实施例，并配合所附图示，做详细说明如下。
[0032]实施例1
[0033]参照图1和图2，本实施例的闭环反馈电流传感器包括外壳10以及设置于外壳10内的磁传感芯片1和信号处理电路20，其中，信号处理电路包括磁平衡电路2、温度补偿电路3及电流采样电路4。本实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁传感芯片，其特征在于，所述磁传感芯片包括磁传感单元、热敏电阻及反馈线圈，所述磁传感单元包括磁电阻元件，所述热敏电阻设置于所述磁电阻元件的电极层。2.根据权利要求1所述的磁传感芯片，其特征在于，所述磁传感芯片的制备方法包括以下步骤：提供基底；在基底上沉积下电极层、钉扎层、非磁层和自由层；根据版图，刻蚀出磁电阻元件区域和热敏电阻区域；沉积上电极层，制备电气连接结构，与磁电阻元件和热敏电阻电连接；沉积反馈线圈层，刻蚀出反馈线圈，将反馈线圈与接线端子连接；封装芯片，得到磁传感芯片。3.根据权利要求1所述的磁传感芯片，其特征在于,所述热敏电阻与所述磁传感芯片外部的温度补偿环节连接，构成温漂补偿电路。4.根据权利要求1所述的磁传感芯片，其特征在于，所述反馈线圈设置于所述磁传感单元上方，所述反馈线圈为平面螺旋线结构，所述反馈线圈的螺旋线平面和所述磁传感单元的敏感方向相垂直。5.根据权利要求1所述的磁传感芯片，其特征在于，所述反馈线圈由导电材料刻蚀而成。6.一种闭环反馈电流传感器，其特征在于，包括权利要求1
‑
5中任一项所述的磁传感芯片，以及信号处理电路；所述信号处理电路包括磁平衡电路、电流采样电路和温度补偿电路；所述磁平衡电路分别与所述磁传感单元及所述反馈线圈相连，用于根据所述磁传感单元输出的信号向所述反馈线圈提供电流，使所述反馈线圈产生反馈磁场；所述电流采样电路与所述反馈线圈相连，用于采集所述反馈线圈的电流信号并输出；所述温度补偿电路分别与所述热敏电阻及所述电流采样电路相连，用于根据所述热敏电阻和所述电流采样电路输出的信号对检测结果进行补偿后输出。7.根据权利要求6所述的闭环反馈电流...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘明，关蒙萌，黄豪，胡忠强，朱家训，
申请(专利权)人：珠海多创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：