[发明专利]具有一体化电流感测元件的磁性装置及其组装方法

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求2013年3月27日提交的美国临时专利申请No. 61/805,755的优先权，该申请全文以引用的方式并入本文中。

技术领域

本公开的领域大体上涉及功率电子器件，并且更具体地，涉及具有一体化的电流感测元件的磁性装置。

背景技术

功率电子系统大体上包括印刷电路板和多个电气部件，所述多个电气部件安装到印刷电路板以在电气部件之间建立电连接。测量和监测流过功率电子系统中的电气部件的电流对于防止过载和可能损坏电气部件是重要的。此外，随着对更高功率密度的电子系统的需求的增加，高效地利用板空间变得越来越重要。

用于测量功率电子系统中的电流的至少一些已知装置需要相对大量的板空间和/或需要复杂的、往往昂贵的电路来获得准确的电流测量。例如，一些已知的电流感测装置包括与其它电气部件分开的、安装到印刷电路板的分立的电流感测电阻器。

其它已知的电流感测装置利用在电气部件的绕组上的四点端子测量来测量流过该电气部件的电流。然而，这样的电流感测装置通常需要具有低电阻温度系数(thermal coefficient of resisivity)和因此相对高电阻率的绕组。这样的电气部件的绕组具有相对大的横截面积以补偿绕组中增加的电阻，并且因此，这样的电气部件通常大于常规的电气部件。

另一些其它已知的电流感测装置利用分立或专用的电流感测电路来测量流过一个或多个电气部件的电流。这样的电流感测电路通常需要额外的板空间和/或需要额外的成本以实施到电子系统中。此外，这样的电流感测电路的准确度易受电气部件中温度变化的影响。

发明内容

在一方面，提供了一种磁性装置，该磁性装置包括磁芯和感应地联接(couple, 亦称“耦合”)到磁芯的导电绕组。导电绕组包括第一端子区段、第二端子区段、以及串联地电联接在第一和第二端子区段之间的感应区段。第一端子区段包括电流感测元件。

在另一方面，提供了一种印刷电路板组件，该印刷电路板组件包括印刷电路板和联接到该印刷电路板的磁性装置。磁性装置包括磁芯和感应地联接到磁芯的导电绕组。导电绕组包括第一端子区段、第二端子区段、串联地电联接在第一和第二端子区段之间的感应区段、以及电流感测元件。第一和第二端子区段被配置成将磁芯与印刷电路板间隔开距离。

在又一方面，提供了一种组装磁性装置的方法。该方法包括：提供磁芯；提供导电绕组，该导电绕组包括第一端子区段、第二端子区段、以及串联地电联接在第一和第二端子区段之间的感应区段；在第一端子区段内提供电流感测元件；以及将导电绕组感应地联接到磁芯。

本发明提供一种磁性装置，其包括：磁芯；以及导电绕组，其感应地联接到磁芯，导电绕组包括第一端子区段、第二端子区段、以及串联地电联接在第一端子区段和第二端子区段之间的感应区段，其中第一端子区段包括电流感测元件。

优选地，第一端子区段还包括第一感测端子和第二感测端子，电流感测元件联接在第一和第二感测端子之间，并且被配置成使得响应于流过导电绕组的电流，在第一和第二感测端子之间的电压差与电流成比例。

优选地，第一感测端子与第二感测端子间隔开，导电绕组还包括凹口，凹口被限定在导电绕组中且设置在第一和第二感测端子之间。

优选地，电流感测元件将第一端子区段分成第一部分和第二部分，第一感测端子联接到第一部分，并且第二感测端子联接到第二部分。

优选地，第一端子区段还包括输入/输出端子，输入/输出端子具有比第一和第二感测端子中的每一个的横截面积更大的横截面积。

优选地，输入/输出端子与第一和第二感测端子中的至少一个间隔开，导电绕组还包括凹口，凹口被限定在导电绕组中且设置在输入/输出端子与第一和第二感测端子中的至少一个之间。

优选地，磁芯具有限定在其中的开口，并且感应区段设置在开口内。

优选地，电流感测元件设置在开口的外部。

优选地，电流感测元件具有比导电绕组的电阻率更大的电阻率。

本发明还提供一种印刷电路板组件，其包括：印刷电路板；以及磁性装置，其联接到印刷电路板。该磁性装置包括：磁芯；以及导电绕组，其感应地联接到磁芯，导电绕组包括第一端子区段、第二端子区段、串联地联接在第一和第二端子区段之间的感应区段、以及电流感测元件，其中第一和第二端子区段被配置成将磁芯与印刷电路板间隔开距离。

优选地，距离大于导电绕组的厚度。

优选地，第一端子区段包括电流感测元件。