[發明專利]電流傳感器和制造電流傳感器的方法

有效

• 申請號: 201710435927.1
• 申請日: 2017-06-09
• 公開（公告）號: CN107490715B
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: J·E·D·赫維茨;D·S·亞尼;P·明西尼斯庫;D·P·史密斯
• 申請（專利權）人: 亞德諾半導體集團
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/18;G01R3/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 申發振

本公開涉及電流傳感器和制造電流傳感器的方法。提供改善的Rogowski?型電流傳感器。為了允許感應線圈和補償導線重疊，使用兩個板制造傳感器。電流感應線圈設在一個板上，補償導線在另一個板上。線圈和線被布置為使得它們至少部分重疊，并且理想地，補償導線完全形成在由線圈限定的區域內，盡管在不同的平面。這種布置使得電流傳感器比現有技術的PCB布置更能抵抗干擾。線圈可以形成在兩面板上。板具有上表面上形成的上面輻射元件和下表面上形成的下面輻射元件。輻射元件使用在板中形成的通孔連接。上面輻射元件布置在第一平面中，下面輻射元件形成在第二平行平面中。上面輻射元件被布置為與下面輻射元件對齊，使得一對輻射元件形成垂直于板表面的徑向平面。

技術領域

本公開涉及電流傳感器和制造電流傳感器的方法。

背景技術

電流傳感器是檢測并測量通過導體的電流的電氣裝置。電流傳感器在許多應用中是需要的，例如能量計、發電機和電路保護系統。電流傳感器有兩種主要類型。第一類型在電路中引入“分流”電阻。這涉及放置與導體串聯的電阻，并測量穿過電阻的電壓。分流器適用于幾百安培的電流。對于較高的電流，在分流中發生加熱，這使得它們難以管理。此外，由于分流器電連接到導體，所以需要適當的隔離方法將分流器與處理電子器件連接。第二類型使用磁換能器。磁傳感器通過檢測由載電導體產生的磁場的變化而起作用。這樣，不需要與導體的電連接，因此磁換能器與導體自然隔離。

兩種類型磁傳感器用于電流檢測，第一類型使用高可滲透磁芯。這樣的裝置易受篡改，因為如果永久磁鐵與裝置緊密接近，則可以操縱其輸出。這是因為永磁體使可滲透芯飽和，這使得換能器對其應該檢測的時變電流不敏感。第二類型磁換能器由形成為環形線的導電螺旋線圈組成。這種線圈稱為Rogowski線圈。Rogowski線圈的好處是它們不含有磁芯，因此使用永磁體免受篡改。Rogowski線圈的一個問題是它們容易受到附近的載電導體的干擾。這樣，Rogowski線圈包括所謂的補償導線。線的一端穿過線圈，以在螺旋線圈內形成環。螺旋線用于檢測由環形線包圍的導體中的電流。環路或補償導線用于消除由緊密穿過環形線軸的導線所產生的場外部效應。然而，即使使用補償導線，Rogowski線圈也可能受到干擾。

發明內容

隨著向中央網絡報告能量用量發更復雜的能量計量表(即所謂的智能電表)迅速發展，對精確、抗干擾的電流傳感器的需求增加。此外，取向朝向使用印刷電路板(PCB)技術生產這種傳感器，并利用大規模生產表面貼裝技術(SMT)來降低成本。PCB Rogowski線圈的幾個例子是可用的。然而，這些線圈往往遭受性能不佳，因為必須對Rogowski線圈的設計做出妥協，以便在二維PCB布置中適應設計。例如，抗干擾性降低，主要是因為沒有任何補償導線，或使用次優補償導線安排。例如，補償導線可以設置在線圈之外。此外，線圈可以是二維的，因為它設置在PCB的單個平面中。

本發明人尤其認識到需要可在印刷電路板上制造的改進型Rogowski-型電流傳感器。

本公開提供改善的Rogowski-型電流傳感器。為了允許感應線圈和補償導線重疊，使用兩個板制造傳感器。電流感應線圈設在一個板上，和補償導線在另一個板上。線圈和線被布置為使得它們至少部分重疊，并且理想地，補償導線完全形成在由線圈限定的區域內，盡管在不同的平面。這種布置使得電流傳感器比現有技術的PCB布置更能抵抗干擾。另外，線圈可以形成在兩面板上。板具有上表面上形成的上面輻射元件和下表面上形成的下面輻射元件。輻射元件使用在板中形成的通孔連接。上面輻射元件布置在第一平面中，并且下面輻射元件形成在第二平行平面中。上面輻射元件被布置為使得它們與下面輻射元件對齊，使得一對輻射元件形成垂直于板表面的徑向平面。該對稱性確保對導體中的電流具有極好的靈敏度。