[发明专利]TMR自温补数字电流传感器

说明书

技术领域

本发明属于集成电路的硬件实现方法，尤其涉及一种基于TMR（Tunneling magneto Resistive，隧穿磁电阻）技术的具有自动温度补偿功能的数字式电流传感器的硬件设计。

背景技术

电流传感器是测量电流的必要元件，在所有与电流测量有关的领域有着广泛的需求。由于不同的应用条件，电流传感器大致分隔离和非隔离的两大类；而根据其测量的频率范围和工作原理又分为工频传感器和宽频传感器；此外，按照输出的特点又有模拟电流传感器和数字电流传感器。

TMR用于电流测量时能够非常好地满足动态和精度的要求，而且可以从直流一直测量到很高的频率电流，但是其自身特有的温度特性对整个实现方案提出了温度补偿的要求。一旦将温度变化所引起的TMR输出的变化补偿掉，得到一个最终输出只随电流变化而变化的输出时，这个电流传感器就能满足绝大部分电流测量的需要。有鉴于此，一种具有自动温度补偿功能的数字式电流传感器的需求就非常明显了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单，输出信号不受温度变化影响的TMR自温补数字电流传感器。

本发明的技术方案如下：

一种TMR自温补数字电流传感器，包括TMR电桥芯片、温度传感器、第一放大器、第二放大器、第一模数转换器、第二模数转换器以及乘法器；TMR电桥芯片感应与被测电流及温度相关的信号，其输出与第一放大器的输入相连接；温度传感器将TMR电桥芯片所在位置的温度转换成电压信号，其输出与第二放大器的输入相连接；第一放大器的输入与TMR电桥芯片的输出相连接，提供TMR电桥芯片输出的放大；第一放大器的输出与第一模数转换器的输入相连接；第二放大器的输入与温度传感器的输出相连接，提供温度传感器输出的放大；第二放大器的输出与第二模数转换器的输入相连接；第一模数转换器的输入与第一放大器的输出相连接，将TMR电桥芯片感应到的与被测电流及温度相关的信号进行模数转换成数字信号；第一模数转换器的输出与乘法器的一个输入相连接；第二模数转换器的输入与第二放大器的输出相连接，将温度传感器输出的和温度相关的信号进行模数转换成数字信号；第二模数转换器的输出与乘法器的另一个输入相连接；乘法器的两个输入分别与第一模数转换器、第二模数转换器的输出相连接，将输入的两个信号经过乘法运算后，通过接口输出数字式电流信号。

其进一步的技术方案为：所述温度传感器、第一放大器、第二放大器、第一模数转换器、第二模数转换器及乘法器集成在同一个基片上，生产成第一裸片；所述TMR电桥芯片生产成第二裸片；所述第一裸片和第二裸片封装在同一个芯片内。

其进一步的技术方案为：所述第一放大器、第二放大器、第一模数转换器及第二模数转换器集成在同一个基片上，生产成第一裸片；所述TMR电桥芯片生产成第二裸片；所述温度传感器及乘法器分别采用单独的器件实现；所述第一裸片、第二裸片、温度传感器及乘法器封装在同一个芯片内。

以及，其进一步的技术方案为：所述芯片与电流导线相连接。

本发明的有益技术效果是：

本发明采用多芯片集成电路的设计结构，通过TMR集成温度传感器、驱动放大、数模转换及数字乘法器的电路具体实现。本发明的TMR自温补数字电流传感器可以有效地测量电流信号，测量结果不受外界温度及电流导流排上产生的温度的影响，并能有效降低系统的成本。

本发明附加的优点将在下面具体实施方式部分的描述中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明第一种实施例的原理框图。

图3是本发明第二种实施例的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步说明。

图1示出了本发明的电路原理图。如图1所示，本发明包括以下电路模块：TMR电桥芯片、温度传感器A、第一放大器B、第二放大器C、第一模数转换器（ADC）D、第二模数转换器（ADC）E以及乘法器（图中符号“”）。

其中，温度传感器A将TMR电桥芯片所在位置的温度转换成电压信号；第一放大器B提供TMR电桥芯片输出的放大；第二放大器C提供温度传感器A输出的放大；第一模数转换器D将TMR电桥芯片感应到的与被测电流及温度相关的信号进行模数转换成数字信号；第二模数转换器E将温度传感器A输出的和温度相关的信号进行模数转换成数字信号；上述两个信号经过乘法器的乘法运算后的输出，最终通过接口按照一定的协议组包后输出数字式电流信号到外部接收端。