[發明專利]電流傳感器

有效

• 申請號: 201910664113.4
• 申請日: 2019-07-23
• 公開（公告）號: CN110857952B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發明（設計）人: 袁輔德;李彥琦
• 申請（專利權）人: 愛盛科技股份有限公司
• 主分類號: G01R19/00
• 分類號: G01R19/00;G01R15/20
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產權代理有限公司 11205
• 代理人: 羅英;臧建明

本發明提供一種電流傳感器，包括一基板、一第一斜坡面、一第二斜坡面、至少一導線、一第一異向性磁電阻單元、一第二異向性磁電阻單元、一第一磁化方向設定元件及一第二磁化方向設定元件。第一斜坡面與第二斜坡面設于基板上，且排列于一第一方向上。導線沿著一第二方向延伸，且配置于基板的一側。第一異向性磁電阻單元配置于第一斜坡面上，且第二異向性磁電阻單元配置于第二斜坡面上。第一磁化方向設定元件與第二磁化方向設定元件用以設定異向性磁電阻單元的磁化方向。

技術領域

本發明涉及一種傳感器，尤其涉及一種電流傳感器。

背景技術

電流感測是工業自動化中不可或缺的元素之一。近年來，電流感測的需求從工業用途擴展至智能居家與智慧城市領域的消費者產品與應用。高準確度、快速反應、小體積、低功耗及可靠的品質成為新一代電流傳感器所追求的目標。

目前有多種方法可以測量導體中的電流。舉例而言，可利用分路電阻器(shuntresistor)通過測量橫跨其的電壓差來推算出電流。然而，此電阻相量小，因此電流消耗高，而不適用于小型或可攜式裝置。此外，高電流會產生熱，而造成其他問題。

發明內容

本發明提供一種電流傳感器，具有高敏感度、高準確度及低功耗。

本發明的一實施例提出一種電流傳感器，包括一基板、一第一斜坡面、一第二斜坡面、至少一導線、一第一異向性磁電阻單元、一第二異向性磁電阻單元、一第一磁化方向設定元件及一第二磁化方向設定元件。第一斜坡面與第二斜坡面設于基板上，且排列于一第一方向上。導線沿著一第二方向延伸，且配置于基板的一側。第一異向性磁電阻單元配置于第一斜坡面上，且第二異向性磁電阻單元配置于第二斜坡面上。第一磁化方向設定元件用以設定第一異向性磁電阻單元的磁化方向，且第二磁化方向設定元件用以設定第二異向性磁電阻單元的磁化方向。當一電流流經導線時，電流于第一斜坡面處所產生的一第三方向上的磁場分量相反于電流于第二斜坡面處所產生的第三方向上的磁場分量。第一方向、第二方向及第三方向彼此不同，且第一異向性磁電阻單元與第二異向性磁電阻單元的感測方向相對于第一方向與第三方向傾斜，且不同于第二方向。第一異向性磁電阻單元與第二異向性磁電阻單元電性連接，以輸出一電壓信號。此電壓信號對應于電流于第一斜坡面處與第二斜坡面處所產生的第三方向上的磁場分量。

在本發明的一實施例中，電流傳感器還包括一第三斜坡面、一第四斜坡面、一第三異向性磁電阻單元及一第四異向性磁電阻單元。第三斜坡面與第四斜坡面設于基板上，其中第三斜坡面與第一斜坡面相對，第四斜坡面與第二斜坡面相對，且第一斜坡面、第三斜坡面、第四斜坡面及第二斜坡面依序排列于第一方向上。第三異向性磁電阻單元配置于第三斜坡面上，第一磁化方向設定元件也用以設定第三異向性磁電阻單元的磁化方向。第四異向性磁電阻單元配置于第四斜坡面上，第二磁化方向設定元件也用以設定第四異向性磁電阻單元的磁化方向。當電流流經導線時，因感應于電流所產生的磁場，第一異向性磁電阻單元所產生的電阻值變化相反于第三異向性磁電阻單元所產生的電阻值變化，且第二異向性磁電阻單元所產生的電阻值變化相反于第四異向性磁電阻單元所產生的電阻值變化。第一、第二、第三及第四異向性磁電阻單元電性連接成一惠斯登電橋(Wheatstone bridge)，以輸出對應于第一、第二、第三及第四異向性磁電阻單元所產生的電阻值變化的電壓信號。

在本發明的一實施例中，電流傳感器還包括一運算器，電性連接至惠斯登電橋的一輸出端，其中第一磁化方向設定元件與第二磁化方向設定元件將第一、第二、第三及第四異向性磁電阻單元的磁化方向組合設定為一第一組合，以使惠斯登電橋之后輸出一第一電壓信號，且第一磁化方向設定元件與第二磁化方向設定元件再將第一、第二、第三及第四異向性磁電阻單元的磁化方向組合設定為相反于第一組合的一第二組合，以使惠斯登電橋之后輸出一第二電壓信號。運算器用以將第二電壓信號與第一電壓信號相減，以輸出一對應于電流所產生的磁場的大小的輸出電壓信號。

在本發明的一實施例中，運算器用以將第一電壓信號與第二電壓信號相加，以輸出一偏移電壓信號。