一种改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器，包括：隧穿磁阻元件、调理电路和金属线；隧穿磁阻元件用于感应待测电流与负反馈电流共同产生的合成磁场，输出感应电压；调理电路接收感应电压进行调理反馈，输出负反馈电流；金属线设置在隧穿磁阻元件的外围，调理电路输出的负反馈电流流过金属线，金属线在隧穿磁阻元件的外围产生与待测电流磁场相反的磁场。通过实施本发明专利技术，调理电路能够基于待测电流输出反馈电流，反馈电流流过金属线能够在隧穿磁阻元件周围产生负反馈磁场，该负反馈磁场能够抵消待测电流流过隧穿磁阻元件时产生的磁场，保护隧穿磁阻元件。保护隧穿磁阻元件。保护隧穿磁阻元件。

【技术实现步骤摘要】
一种改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器


[0001]本专利技术涉及电力系统电流测量
，具体涉及一种改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器。

技术介绍

[0002]隧穿磁阻元件是近年来快速发展的第四代磁半导体技术，其具有可测量交直流、高灵敏度、低噪声、低功耗的特点，有望广泛应用在未来大规模新能源以及大量电力电子器件接入的新型电力系统交直流混合测量中。然而，隧穿磁阻元件一般包含软磁、铁磁合金材料，当电路中包括导体及隧穿磁阻元件时，若导体上流过负荷电流、短路电流等大电流，其导体产生的强磁场可能会改变隧穿磁阻元件中软磁、铁磁合金材料的磁特性，使其出现磁滞现象，从而影响隧穿磁阻元件的可靠性。
[0003]为了改善隧穿磁阻元件的出现磁滞现象的问题，目前采用如下方式，方式1，通过改善隧穿磁阻元件的结构，即使用人工反铁磁层如铱锰合金等作为隧穿磁阻元件，来提高隧穿磁阻传感器在高温和强磁场下的稳定性；方式2，利用磁平衡原理，让隧穿磁阻元件始终工作在零磁场下，在利用磁平衡原理时，需要使用由磁平衡原理构成的磁平衡传感器，然而，目前磁平衡传感器需要使用铁芯、二次侧反馈绕组和基于分立元件的调理电路，使得调理电路体积较大，不适用于无磁芯的传感器设计。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术实施例提供一种改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器，以解决现有技术中采用隧穿磁阻元件的传感器中出现磁滞现象，影响传感器可靠性的技术问题。
[0005]本专利技术实施例提供的技术方案如下：
[0006]本专利技术实施例提供一种改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器，包括：隧穿磁阻元件、调理电路和金属线；所述隧穿磁阻元件用于感应待测电流和负反馈电流共同产生的合成磁场，根据合成磁场输出感应电压；所述调理电路连接所述隧穿磁阻元件，接收所述感应电压进行调理反馈，输出负反馈电流；所述金属线设置在所述隧穿磁阻元件的外围，调理电路输出的负反馈电流流过金属线，以使所述金属线在所述隧穿磁阻元件的外围产生与待测电流磁场相反的磁场。
[0007]可选地，所述金属线设置在所述隧穿磁阻元件所在电路板以及所述调理电路所在电路板上，所述隧穿磁阻元件和所述调理电路倒装堆叠组合，所述隧穿磁阻元件所在电路板以及所述调理电路所在电路板上的金属线通过通孔焊盘联通；所述传感器还包括电流测试单元，所述电流测试单元连接在所述调理电路和所述金属线之间，所述电流测试单元显示负反馈电流的大小。
[0008]可选地，所述隧穿磁阻元件包括：由隧道结构成的第一磁电阻、第二磁电阻、第三磁电阻以及第四磁电阻，四个磁电阻构成惠斯通全桥，所述惠斯通全桥包括连接第一磁电
阻一端和第二磁电阻一端的第一电源端、连接第三磁电阻一端和第四磁电阻一端的接地端、连接第一磁电阻另一端和第三磁电阻另一端的第一输出端以及连接第二磁电阻另一端和第四磁电阻另一端的第二输出端，所述第一输出端和第二输出端连接所述调理电路。
[0009]可选地，所述调理电路包括：比例积分电路和推挽放大电路，所述比例积分电路的输入端连接所述隧穿磁阻元件的输出端，所述比例积分电路的输出端连接所述推挽放大电路的输入端，所述推挽放大电路的输出端连接所述电流测试单元；所述比例积分电路用于将接收的感应电压进行增大反馈；所述推挽放大电路用于将增大反馈后的电压调理输出负反馈电流。
[0010]可选地，所述调理电路还包括：电荷泵电路，所述电荷泵电路连接所述比例积分电路和所述推挽放大电路；所述电荷泵电路接收外部的电压信号转换为多个预设电压信号为所述比例积分电路和所述推挽放大电路供电。
[0011]可选地，所述比例积分电路包括比例电路和积分电路，所述比例电路的输入端连接所述隧穿磁阻元件的输出端，所述比例电路的输出端连接所述积分电路的输入端，所述积分电路的输出端连接所述推挽放大电路的输入端；所述比例电路包括第一运算放大器，所述第一运算放大器的输入端连接所述隧穿磁阻元件的输出端，所述比例电路的输出端连接所述积分电路的输入端；所述积分电路包括第五电路、第六电阻、第二运算放大器以及第一电容，所述第五电阻的一端连接所述比例电路的输出端，所述第五电阻的另一端连接所述第二运算放大器的同相输入端以及所述第一电容的一端，所述第六电阻的一端接地，所述第六电阻的另一端连接所述第二运算放大器的反相输入端，所述第一电容的另一端连接所述推挽放大电路的输出端。
[0012]可选地，所述推挽放大电路包括：第一三极管、第二三极管、第一二极管以及第二二极管，所述第一三极管的基极连接所述第二三极管的基极以及所述比例积分电路的输出端，所述第一三极管的发射极与所述第二三极管的集电极、所述第一二极管的正极、所述第二二极管的负极以及所述电流测试单元的输入端连接，所述第一三极管的集电极连接所述第二二极管负极，所述第二三极管发射极连接所述第二二极管的正极。
[0013]可选地，所述电荷泵电路包括：正极电荷泵以及负极电荷泵，所述正极电荷泵以及所述负极电荷泵均包括多个电容和多个二极管，所述正极电荷泵以及负极电荷泵分别和所述比例积分电路以及所述推挽放大电路连接。
[0014]可选地，所述隧穿磁阻元件所在电路板以及所述调理电路所在电路板上均设置有多个焊盘，所述焊盘用于实现所述隧穿磁阻元件以及所述调理电路和电路板的连接。
[0015]可选地，所述第一磁电阻和第四磁电阻的磁敏感方向相同，所述第二磁电阻和第三磁电阻的磁敏感方向相同，所述第一磁电阻和第三磁电阻的磁敏感方向不同。
[0016]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0017]本专利技术实施例提供的改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器，通过在隧穿磁阻元件之后连接调理电路和金属线，其中调理电路能够基于待测电流输出反向电流，反向电流流过金属线能够在隧穿磁阻元件周围产生负反馈磁场，该负反馈磁场能够抵消待测电流流过隧穿磁阻元件时产生的磁场，保护隧穿磁阻元件，避免其长期工作在强磁场环境中损伤隧道结中软磁、铁磁材料的磁性能。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0019]图1为本专利技术实施例中改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器的结构框图；
[0020]图2为本专利技术实施例中改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器的结构框图；
[0021]图3为本专利技术实施例中改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器的结构原理图；
[0022]图4(a)和图4(b)分别为本专利技术实施例中隧穿磁阻元件的正视图和俯视图；
[0023]图5(a)和图5(b)分别为本专利技术实施例中调理电路的正视图和俯视图；
[0024]图6为本专利技术实施例中改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器的俯视图；
[0025]图7为本专利技术实施例中隧穿磁阻元件和调理电路本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器，其特征在于，包括：隧穿磁阻元件、调理电路和金属线；所述隧穿磁阻元件用于感应待测电流和负反馈电流共同产生的合成磁场，根据合成磁场输出感应电压；所述调理电路连接所述隧穿磁阻元件，接收所述感应电压进行调理反馈，输出负反馈电流；所述金属线设置在所述隧穿磁阻元件的外围，所述调理电路输出的负反馈电流流过金属线，以使所述金属线在所述隧穿磁阻元件的外围产生与待测电流磁场相反的磁场。2.根据权利要求1所述的改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器，其特征在于，所述金属线设置在所述隧穿磁阻元件所在电路板以及所述调理电路所在电路板上，所述隧穿磁阻元件和所述调理电路倒装堆叠组合，所述隧穿磁阻元件所在电路板以及所述调理电路所在电路板上的金属线通过通孔焊盘联通；所述传感器还包括电流测试单元，所述电流测试单元连接在所述调理电路和所述金属线之间，所述电流测试单元显示负反馈电流的大小。3.根据权利要求1所述的改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器，其特征在于，所述隧穿磁阻元件包括：由隧道结构成的第一磁电阻、第二磁电阻、第三磁电阻以及第四磁电阻，四个磁电阻构成惠斯通全桥，所述惠斯通全桥包括连接第一磁电阻一端和第二磁电阻一端的第一电源端、连接第三磁电阻一端和第四磁电阻一端的接地端、连接第一磁电阻另一端和第三磁电阻另一端的第一输出端以及连接第二磁电阻另一端和第四磁电阻另一端的第二输出端，所述第一输出端和第二输出端连接所述调理电路。4.根据权利要求2所述的改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器，其特征在于，所述调理电路包括：比例积分电路和推挽放大电路，所述比例积分电路的输入端连接所述隧穿磁阻元件的输出端，所述比例积分电路的输出端连接所述推挽放大电路的输入端，所述推挽放大电路的输出端连接所述电流测试单元；所述比例积分电路用于将接收的感应电压进行增大反馈；所述推挽放大电路用于将增大反馈后的电压调理输出负反馈电流。5.根据权利要求4所述的改善隧穿磁阻元件强磁场稳定性的传感器，其特征在于，所述调理电路还包括：电荷泵电路，所述电荷泵电路连接所述比例积分电路和所述推挽放大电路；所述电荷泵电路接收外部的电压信号转换为多个预设电压信号为所述比例积分电路和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱森，陈川，黄辉，庞振江，董贤光，邓辉，李良，孙恒超，郭彦，孙艳玲，邢宇，翟晓卉，孙凯，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司营销服务中心计量中心北京智芯微电子科技有限公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：