[發明專利]檢測器和電壓變換器

有效

• 申請號: 201410329729.3
• 申請日: 2014-07-11
• 公開（公告）號: CN104280600B
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發明（設計）人: W.格拉尼希;S.克賴納;W.馬布勒
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技奧地利有限公司
• 主分類號: G01R19/175
• 分類號: G01R19/175;G01R19/00;H02M5/293
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 張濤,徐紅燕

技術領域

實施例涉及電流檢測概念領域，以及尤其涉及一種實施電流檢測的檢測器，電壓變換器和方法。

背景技術

在許多應用中，可靠并精確地檢測信號內的關注電流強度的出現是一項重要的任務。例如，電力電子領域中一直增加的要求導致更高的開關頻率和更復雜的布局。如果能夠保證電力開關只有在電流的零交叉才被開關，則能夠提供構成極其高效的電壓變換器的可能性。進入兆赫茲區域的開關頻率引起由信號形狀的對應分辨率所得到的數納秒的必要時間采樣率。換句話說，應精確并且非常快速地測量現代、高效的開關電壓變換器中的零電流交叉(或者零電流檢測，ZCS)。

發明內容

實施例涉及一種用于檢測待感測信號的電流的關注電流強度的出現的檢測器。所述檢測器包括磁阻結構和檢測單元。磁阻結構被配置以取決于由待感測信號的電流引起的磁場來改變阻抗。檢測單元被配置以基于磁阻結構的改變的阻抗的檢測量來產生并提供指示關注電流強度的出現的電流檢測信號。

磁阻結構包括對改變的磁場的非常快速地響應。因此，使用磁阻結構，能夠提供非常快速的電流檢測。結果，能夠在時間上非常精確地分辨關注電流的出現。以這種方式，能夠實現精確的零電流檢測或短路的檢測。此外，能夠容易地提供電勢分離。更近一步地，能夠以低工作量來實現提出的結構。

一些實施例涉及一種檢測待感測信號零電流的零電流檢測器。該設備包括磁阻結構和檢測單元。磁阻結構被配置以取決于由待感測信號的電流引起的磁場，來改變阻抗。檢測單元被配置成基于磁阻結構的改變的阻抗的檢測量，來產生并提供指示待感測信號的零電流的零電流檢測信號。

磁阻結構包括對改變的磁場的非常快速地響應。因此，使用磁阻結構，能夠提供非常快速的零電流檢測。結果，能夠在時間上非常精確地分辨零電流交叉。此外，能夠容易地提供電勢分離。更進一步地，能夠以低工作量來實現提出的結構。

在一些實施例中，實現磁阻結構，以使得阻抗的改變是基于巨磁阻效應或隧道磁阻效應的。這種結構可提供非常高的時間分辨率。

在一些實施例中，在同一半導體管芯上，制造磁阻結構和被配置以承載待感測信號的電導電線。以這種方式，能夠提供高度集成，節省空間的電路。

一些實施例涉及一種包括輸入單元、磁阻結構、檢測單元和變換器單元的電壓變換器。輸入單元被配置以接收待變換的電壓信號。磁阻結構被配置以取決于由待變換的電壓信號，或者通過處理待變換的電壓信號而獲得的處理信號引起的磁場，來改變阻抗。此外，檢測單元被配置以基于磁阻結構的改變的阻抗的檢測量，來產生并提供指示在待變換的電壓信號或通過處理待變換的電壓信號而獲得的處理信號之內，關注電流強度的出現的電流檢測信號。變換器單元被配置以基于電流檢測信號，把待變換的電壓信號或通過處理待變換的電壓信號而獲得的處理信號變換成變換電壓信號。

通過使用用于檢測待變換的電壓信號或處理電壓信號的關注電流強度的出現的磁阻結構，能夠非常精確并且高時間分辨率地檢測電流。因此，能夠以增加的效率來變換電壓信號。

一些實施例涉及一種包括輸入單元、磁阻結構、檢測單元和變換器單元的電壓變換器。輸入單元被配置以接收待變換的電壓信號。磁阻結構被配置以取決于由待變換的電壓信號，或通過處理待變換的電壓信號而獲得的處理信號引起的磁場，來改變阻抗。檢測單元被配置以基于磁阻結構的改變的阻抗的檢測量，來產生并提供指示待變換的電壓信號或通過處理待變換的電壓信號而獲得的處理信號的零電流的零電流檢測信號。此外，變換器單元被配置以基于零電流檢測信號，把待變換的電壓信號或通過處理待變換的電壓信號而獲得的處理信號變換成變換電壓信號。

通過使用用于檢測待變換的電壓信號或處理電壓信號的零電流的磁阻結構，能夠非常精確并且高時間分辨率地檢測零電流。因此，能夠以增加的效率來變換電壓信號。

附圖說明

下面將參考附圖，僅通過舉例的方式描述設備和/或方法的一些實施例，其中：

圖1示出零電流檢測器的示意圖。

圖2a示出取決于所施加的磁場而改變的磁阻結構的阻抗的示意圖。

圖2b示出取決于所施加的磁場而改變的磁阻結構的阻抗的另一個示意圖。

圖3示出待感測信號和所得到的零電流檢測信號的示意圖。

圖4a示出具有磁阻結構的半導體管芯的示意橫截面圖。

圖4b示出圖4a的橫截面的細節的電子顯微鏡圖像。

圖4c示出磁阻結構的示意圖。

圖4d示出用于調節磁阻結構最大靈敏度范圍的調節模塊的示意圖。