[发明专利]混合闭环/开环磁电流传感器

说明书

本申请案涉及混合闭环/开环磁电流传感器。本发明呈现具有闭环及开环电路的混合磁电流传感器与感测设备(2)，所述闭环及开环电路采用第一及第二集成磁传感器(10、20)来感测磁芯结构间隙中的磁场以在标称电流范围中经由具有所述第一传感器(10)的闭环磁路提供高准确度电流测量以及在经扩展第二范围中使用所述第二传感器(20)提供开环电流测量，从而适应主机系统中的过电流条件以及提供冗余电流感测功能性。

相关申请案交叉参考

本申请案主张2013年8月7日申请且标题为“混合闭环/开环磁电流传感器(HYBRIDCLOSED-LOOP/OPEN-LOOP MAGNETIC CURRENT SENSOR)”的第61/863,294号美国临时专利申请案的优先权及权益，所述临时申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及电流传感器，且更特定来说涉及闭环非接触电流感测系统。

背景技术

在多种应用中采用无接触电流感测来安全地测量电流，特别是测量高电流电平。开环电流感测提供具成本效益的解决方案，其中由穿过电导体的电流产生的磁场集中在磁芯内部且磁传感器测量所述场并提供用于估计所述电流的输出信号。开环方法通常消耗很少电力，且可使用低敏感度传感器来测量高电流。然而，开环方法遭受不良准确度，这通常归因于芯及/或传感器的非线性度。可借助环绕电导体的磁芯来采用闭环电流感测技术，其中次级绕组或补偿线圈提供于芯上且由传感器驱动直到所述芯内的磁通量是零为止。测量此时的次级电流，且其通常与在所关注电导体中流动的初级电流成比例。闭环方法与开环技术相比通常提供经改进的准确度，且因此在使用电流测量来调节主机系统性能的应用或电力计量应用中为优选的。然而，闭环电流感测通常限制于补偿线圈驱动器电路的能力，且适应高的所感测电流范围为昂贵的且消耗显著量的电力。因此，闭环技术对于某些高电流感测应用来说并不经济，而开环技术在标称或预期电流电平下可能不能提供所需水平的电流感测准确度。此外，某些电流感测应用需要冗余度及/或自测试能力来确保正确的测量，但两个或两个以上并联电流传感器的提供显著影响成本及系统复杂性且占据主机系统中的较多空间。因此，仍需要经改进的电流感测系统及设备。

发明内容

提供用于非接触电流测量的混合闭环/开环技术及设备，借此可减轻或克服前述及其它缺点。揭示用以通过以下方式来促进在其中在标称电流范围内需要良好准确度且可以减小的准确度要求在无显著成本及大小影响的情况下测量显著较高的电流电平的情形中进行电流测量的集成双传感器设备实施例：提供闭环电流感测技术的准确度益处结合开环传感器以在系统过载条件期间适应某种电流感测措施。此外，所揭示的实施例可用于通过冗余电流感测能力促进增强的系统完整性及自测试。

在某些实施例中提供混合闭环、开环磁电流传感器设备，其包含集成电路，所述集成电路具有形成为所述集成电路结构的部分的第一及第二电流感测电路。第一电流感测电路包含第一磁传感器连同驱动器电路，所述驱动器电路用以至少部分地根据第一磁传感器输出信号在闭环磁路中提供补偿信号以驱动与受在导体中流动的所测量电流的磁影响的芯结构相关联的补偿线圈。此外，所述第一电流感测电路包含补偿感测电路，所述补偿感测电路至少部分地根据来自所述驱动器电路的所述补偿信号提供第一电流传感器信号。所述设备进一步包含：第二电流感测电路，其具有形成为所述集成电路结构的部分的第二磁传感器，提供第二电流传感器信号；及输出电路，其至少部分地根据所述第一电流传感器信号及/或所述第二电流传感器信号提供表示在所述导体中流动的所述电流的输出信号。