[发明专利]SMD电流传感器设备及其应用

说明书

技术领域

本发明的第一个方面大体上涉及一种SMD(表面安装器件)电流传感器设备(器件)，即一种被设计为通过SMD技术而设置并焊接在印刷电路板上的设备，该设备包括缠绕在磁芯上的两个绕组，更具体而言涉及在结构上形成为构成小而紧凑的SMD电流传感器设备，其尤其借助于在两个绕组之间设置电绝缘屏障(其允许这两个绕组彼此靠近放置)来提供高的效率。

本发明的第二个和第三个方面涉及第一个方面的SMD电流测量设备的不同的应用。

背景技术

在现有技术中具有多种有关电流传感器设备的设备，其中一些包括用于测量电流的电流变换器(也称为互感器)，诸如在美国专利US 4630218中公开的设备。

而且，众所周知的是，在现今的电源供应器中设有包括这种电流传感器的开关保护系统，诸如在公开号为US 2012236611 A1的美国专利申请中公开的输电线电流馈电电源供应器中的那样。

在诸如用于电动车辆和混合动力车辆(又名HEV：“混合动力-电动车辆”)的变流器和DC/DC电池充电器的应用中，电流传感器被要求占用尽量小的空间并支持最大可能的电力。另外，为了具有合适的开关管理，要求数字控制优于传统的PWM控制，并且通过以很高频率(在70KHz与200KHz之间)对流经导体的电流取样来实施这种控制。

由于尺寸限制，本领域已知的绝大多数传感器都难以在要求传感器为表面安装设备的应用中使用。关于绕组之间的距离、磁芯与各绕组之间的距离等各种不同的国际标准的规定阻碍了传统设备为此目的的使用。

然而，已知的某些电流传感器设备实际上适用于SMD，如以下引用的专利所公开的电流传感器设备。

美国专利US 7622910 B2公开了一种适合于表面安装的集成式电流传感器设备，包括磁芯以及缠绕该磁芯的相应的第一部段和第二部段的第一绕组和第二绕组。

专利US 7622910 B2记载了该磁芯和其绕组被适当地绝缘，但却没有公开用以实现这种绝缘的所述元件(绕组和磁芯)的特殊结构设置，也没有公开用于它们在集成设备的基板内的组装的特殊结构设置，而只是援引了集成电路“Sentron CSA-1V-SO”(其据称是通过被包括到AC感应器中而被更改)，因此隐含地设想其通过集成电路自身的基板或在其制造期间加入的其它层状元件的基板来提供绕组和磁芯的绝缘。

制造US 7622910 B2中所述设备的集成电路制造工艺的使用存在着很多缺点，包括与这种工艺的成本以及固有的局限性和复杂性相关联的那些缺点。另外，由于热学、几何学以及其它各种约束条件的限制，相较于非集成电流传感器设备，集成电流传感器设备可以承受的最大电参数值(electrical value)较低。

EP 1105893 B1公开了一种感应元件制造工艺，包括在压力作用下使熔化的热熔胶在一金属模具中模制成型，该金属模具中封围着由一个或更多绕组所缠绕的磁芯。作为一个实施例，据其所称，通过在模具中设置多个盲孔以及放置连接部而在其中形成一个或多个绕组，EP 1105893 B1所公开的感应元件能够直接适用于SMD，。

在EP 1105893 B1中完全没有公开在绕组之间或绕组和磁芯之间的中间绝缘，一旦将绕组缠绕在磁芯上，则执行所公开的成型工艺。

发明内容

本发明的目的是提供相对于现有技术的一备选方案，且旨在提供一种SMD电流传感器设备，该设备为其内部元件(即为磁芯和绕组)提供特殊的结构设置，这使得该设备因被制造为紧凑而小的器件而提高了效率，并且满足有关绝缘标准(如介电强度)和/或物理结构标准(如爬电距离、间隙、绝缘通过距离)等各种国际标准的要求。

为实现此目的，本发明涉及一种SMD电流传感器设备，其包括：

磁芯；

第一绕组，至少缠绕所述磁芯的第一部段；以及

第二绕组，至少缠绕所述磁芯的第二部段；

与现有技术所公开的SMD电流传感器设备相反的是，本发明所提出的一个方案中，第一绕组的至少一部分由电绝缘材料包覆成型，该电绝缘材料限定了第一包覆部(envelope)，该第一包覆部将第一绕组的上述至少一部分限制在其中，所述第一包覆部限定了用于将磁芯的第一部段引入其中的通孔，并且SMD电流传感器设备包括电绝缘支持部，第二绕组缠绕该电绝缘支持部，且该电绝缘支持部限定了用于将磁芯的第二部段引入其中的通孔，其中第一和第二绕组的所述通孔彼此对齐。