[发明专利]磁场电流传感器、传感器系统和方法

说明书

本发明涉及磁场电流传感器、传感器系统和方法。一种用于从由导体中的电流感应的磁场感测导体中的电流的电流传感器系统，包括：多个（N个）磁阻（MR）传感器，在与导体的中心同中心的圆上布置且与彼此分隔开360度/N，其中每一个MR传感器具有敏感性平面且响应于磁场在敏感性平面中的投影，多个MR传感器的敏感性平面是平行的，以及其中多个MR传感器相对于导体布置，使得磁场具有平行于敏感性平面的非零分量；至少一个磁元件，被布置为提供在多个MR传感器上的偏置磁场；以及耦合到多个MR传感器的电路，用来通过组合来自多个MR传感器中的每一个的信号来确定导体中的电流。

技术领域

实施例一般涉及电流传感器，并且更特别地涉及用于经由相关磁场感测导体中的电流流动的无芯磁场传感器、系统和方法。

背景技术

当前传感器用在多种多样的应用和工业中。传感器可以包括用来检测与在导体中流动的电流相关的磁场并基于场测量推断电流的磁场传感器。磁场传感器可以包括霍尔效应传感器或磁阻（MR）传感器，所述霍尔效应传感器包括普通霍尔平板或垂直霍尔传感器，所述磁阻（MR）传感尤其诸如是巨磁阻器（GMR）、隧穿磁阻器（TMR）、各向异性磁阻器（AMR）和超巨磁阻器（CMR）。一般说来，MR是其中电阻响应于所施加的磁场而改变的器件。

许多常规磁场电流传感器包括其中电流由可渗透的磁部分引导的磁芯。最接近芯布置的磁场传感器元件可以通过感测由此感应的磁场来检测电流。这些传感器的缺点包括由于在芯中的磁损耗而导致的热生成、增加的制造成本、大的大小、增加的重量和低性能。附加地，在常规电流传感器中，导体通常由非导电涂层加上可以用作接地屏蔽的导线来覆盖。这些涂层（例如软弹性体）具有拙劣限定的几何形状，其可能导致在电流测量中的误差。这些传感器的其他缺点包括对背景干扰的受限的抑制，其也可能导致在测量的电流的准确度中的降低。

发明内容

实施例涉及用来经由相关的磁场感测在导体中的电流流动的无芯磁场电流传感器、系统和方法，诸如磁阻传感器、系统和方法。在实施例中，用于从由导体中的电流感应的磁场感测导体中的电流的电流传感器系统，包括：多个（N个）磁阻（MR）传感器，在与导体的中心同中心的圆上布置且与彼此分隔开360度/N，其中每一个MR传感器具有敏感性平面且响应于磁场在敏感性平面中的投影，多个MR传感器的敏感性平面是平行的，以及其中多个MR传感器相对于导体布置，使得磁场具有平行于敏感性平面的非零分量；至少一个磁元件，被布置为提供在多个MR传感器上的偏置磁场；以及耦合到多个MR传感器的电路，用来通过组合来自多个MR传感器中的每一个的信号来确定导体中的电流的至少一个参数。

在实施例中，一种方法包括：最接近导体布置传感器系统，传感器系统包括多个（N个）磁阻（MR）传感器，在与导体的中心同中心的圆上布置且与彼此分隔开360度/N；提供在多个MR传感器上的偏置磁场；使电流在导体中流动；以及感测由电流感应并作用于多个MR传感器中的每一个的磁场；以及通过组合与来自多个MR传感器中的每一个的磁场相关的信号来估计导体中的电流的至少一个参数。

附图说明

在考虑以下结合附图的本发明的各种实施例的详细描述的情况下，本发明可以被更完全地理解，在所述附图中：

图1是根据实施例的传感器系统和导体的透视图。

图2是图1的传感器系统和导体的俯视图。

图3是图1的传感器系统和导体的侧视图。

图4是根据实施例的传感器系统和导体的透视图。

图5是根据实施例的传感器系统和导体的侧视图。

图6是根据实施例的传感器系统和导体的透视图。

图7是根据实施例的传感器系统和导体的透视图。

图8是根据实施例的磁阻器的半桥电路的示意图。