[發(fā)明專利]TMR自溫補數(shù)字電流傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310093866.7
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103217570A
• 公開（公告）日: 2013-07-24
• 發(fā)明（設計）人: 芮勝駿
• 申請（專利權）人: 無錫凌湖科技有限公司
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 無錫華源專利事務所(普通合伙) 32228
• 代理人: 孫力堅

技術領域

本發(fā)明屬于集成電路的硬件實現(xiàn)方法，尤其涉及一種基于TMR（Tunneling?magneto?Resistive，隧穿磁電阻）技術的具有自動溫度補償功能的數(shù)字式電流傳感器的硬件設計。

背景技術

電流傳感器是測量電流的必要元件，在所有與電流測量有關的領域有著廣泛的需求。由于不同的應用條件，電流傳感器大致分隔離和非隔離的兩大類；而根據(jù)其測量的頻率范圍和工作原理又分為工頻傳感器和寬頻傳感器；此外，按照輸出的特點又有模擬電流傳感器和數(shù)字電流傳感器。

TMR用于電流測量時能夠非常好地滿足動態(tài)和精度的要求，而且可以從直流一直測量到很高的頻率電流，但是其自身特有的溫度特性對整個實現(xiàn)方案提出了溫度補償?shù)囊蟆Ｒ坏囟茸兓鸬腡MR輸出的變化補償?shù)簦玫揭粋€最終輸出只隨電流變化而變化的輸出時，這個電流傳感器就能滿足絕大部分電流測量的需要。有鑒于此，一種具有自動溫度補償功能的數(shù)字式電流傳感器的需求就非常明顯了。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種結構簡單，輸出信號不受溫度變化影響的TMR自溫補數(shù)字電流傳感器。

本發(fā)明的技術方案如下：

一種TMR自溫補數(shù)字電流傳感器，包括TMR電橋芯片、溫度傳感器、第一放大器、第二放大器、第一模數(shù)轉換器、第二模數(shù)轉換器以及乘法器；TMR電橋芯片感應與被測電流及溫度相關的信號，其輸出與第一放大器的輸入相連接；溫度傳感器將TMR電橋芯片所在位置的溫度轉換成電壓信號，其輸出與第二放大器的輸入相連接；第一放大器的輸入與TMR電橋芯片的輸出相連接，提供TMR電橋芯片輸出的放大；第一放大器的輸出與第一模數(shù)轉換器的輸入相連接；第二放大器的輸入與溫度傳感器的輸出相連接，提供溫度傳感器輸出的放大；第二放大器的輸出與第二模數(shù)轉換器的輸入相連接；第一模數(shù)轉換器的輸入與第一放大器的輸出相連接，將TMR電橋芯片感應到的與被測電流及溫度相關的信號進行模數(shù)轉換成數(shù)字信號；第一模數(shù)轉換器的輸出與乘法器的一個輸入相連接；第二模數(shù)轉換器的輸入與第二放大器的輸出相連接，將溫度傳感器輸出的和溫度相關的信號進行模數(shù)轉換成數(shù)字信號；第二模數(shù)轉換器的輸出與乘法器的另一個輸入相連接；乘法器的兩個輸入分別與第一模數(shù)轉換器、第二模數(shù)轉換器的輸出相連接，將輸入的兩個信號經(jīng)過乘法運算后，通過接口輸出數(shù)字式電流信號。

其進一步的技術方案為：所述溫度傳感器、第一放大器、第二放大器、第一模數(shù)轉換器、第二模數(shù)轉換器及乘法器集成在同一個基片上，生產(chǎn)成第一裸片；所述TMR電橋芯片生產(chǎn)成第二裸片；所述第一裸片和第二裸片封裝在同一個芯片內(nèi)。

其進一步的技術方案為：所述第一放大器、第二放大器、第一模數(shù)轉換器及第二模數(shù)轉換器集成在同一個基片上，生產(chǎn)成第一裸片；所述TMR電橋芯片生產(chǎn)成第二裸片；所述溫度傳感器及乘法器分別采用單獨的器件實現(xiàn)；所述第一裸片、第二裸片、溫度傳感器及乘法器封裝在同一個芯片內(nèi)。

以及，其進一步的技術方案為：所述芯片與電流導線相連接。

本發(fā)明的有益技術效果是：

本發(fā)明采用多芯片集成電路的設計結構，通過TMR集成溫度傳感器、驅動放大、數(shù)模轉換及數(shù)字乘法器的電路具體實現(xiàn)。本發(fā)明的TMR自溫補數(shù)字電流傳感器可以有效地測量電流信號，測量結果不受外界溫度及電流導流排上產(chǎn)生的溫度的影響，并能有效降低系統(tǒng)的成本。

本發(fā)明附加的優(yōu)點將在下面具體實施方式部分的描述中給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結構框圖。

圖2是本發(fā)明第一種實施例的原理框圖。

圖3是本發(fā)明第二種實施例的原理框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做進一步說明。

圖1示出了本發(fā)明的電路原理圖。如圖1所示，本發(fā)明包括以下電路模塊：TMR電橋芯片、溫度傳感器A、第一放大器B、第二放大器C、第一模數(shù)轉換器（ADC）D、第二模數(shù)轉換器（ADC）E以及乘法器（圖中符號“”）。

其中，溫度傳感器A將TMR電橋芯片所在位置的溫度轉換成電壓信號；第一放大器B提供TMR電橋芯片輸出的放大；第二放大器C提供溫度傳感器A輸出的放大；第一模數(shù)轉換器D將TMR電橋芯片感應到的與被測電流及溫度相關的信號進行模數(shù)轉換成數(shù)字信號；第二模數(shù)轉換器E將溫度傳感器A輸出的和溫度相關的信號進行模數(shù)轉換成數(shù)字信號；上述兩個信號經(jīng)過乘法器的乘法運算后的輸出，最終通過接口按照一定的協(xié)議組包后輸出數(shù)字式電流信號到外部接收端。