[发明专利]一种用于PCB电流测量的谐振式电流传感器

说明书

本发明公开了一种用于PCB电流测量的谐振式电流传感器，包括2个谐振式电流敏感单元、2个永磁体、陶瓷真空封装外壳、PCB板，谐振式电流敏感单元和2个永磁体封装在陶瓷真空外壳内，永磁体设置在2个谐振式电流敏感单元之间，每个谐振式电流敏感单元均包括高Q值谐振器、磁致伸缩单元，磁致伸缩单元设置在高Q值谐振器下侧；永磁体被设置为磁力线由永磁体的N极发出，经由磁致伸缩单元回到另一个永磁体的S极，构成一个闭合的磁回路。本发明采用异或混频差分输出的方式，具有灵敏度高，有效抑制温漂，抗干扰能力强的特点。

技术领域

本发明属于传感器技术，具体为一种用于PCB电流测量的谐振式电流传感器。

背景技术

在电力电子系统中，电流传感技术是应用最为广泛的传感和测量技术。印刷电路板(PCB)作为电子工业中最基础和最活跃的产业之一，发展迅速，并且随着半导体设计和制造技术的日益发展，印刷电路板也朝着超薄型、高密度、多层数、高性能等方向发展。但在取得高速发展的同时，PCB行业也面临着巨大的挑战，就是PCB的质量问题。在电流轨迹、集成电路和电路板上的各种部件之间由于诸多不确定因素会引起PCB故障，如果不及时把故障排除，势必在调试和使用过程中留下隐患，造成更大损失，而电流的信息可以起到控制、监测和诊断的目的，因而在电气和电子应用领域中对其精确测量具有重要意义。

目前常用的电流传感器根据测量原理可以分为以下几类：一类是基于欧姆定律的分流器，这种方法结构简单，但是需要断开电路，同时串入电路会造成电能损耗。一类是基于法拉第电磁感应定律的电流互感器以及罗氏线圈。电流互感器存在磁芯易饱和的问题，难以实现大范围的测量；而罗氏线圈线圈不存在磁芯饱和，但易受外界温度、磁场因素干扰，且这两种不能用于直流电流测量。还有的是基于磁场测量进而测量电流的霍尔电流传感器、磁通门电流传感器、巨磁阻电流传感器。这几种电流传感器也有一些应用的局限性，如霍尔电流传感器的精度低，磁通门电流传感器测量精度高但价格昂贵，巨磁阻电流传感器的热漂移对传感器的精度有很大的影响。这些电流传感器输出为较弱的模拟信号，需要采用低噪声信号放大器、滤波器、A/D转换器、数字信号处理器等复杂电路和方法进行传感信号的处理，故限制了其使用范围。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种用于PCB电流测量的谐振式电流传感器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于PCB电流测量的谐振式电流传感器，包括2个谐振式电流敏感单元、2个永磁体、陶瓷真空封装外壳、PCB板，所述谐振式电流敏感单元和2个永磁体封装在陶瓷真空外壳内，所述永磁体设置在2个谐振式电流敏感单元之间，每个谐振式电流敏感单元均包括高Q值谐振器、磁致伸缩单元，所述磁致伸缩单元设置在高Q值谐振器下侧；所述永磁体被设置为磁力线由永磁体的N极发出，经由磁致伸缩单元回到另一个永磁体的S极，构成一个闭合的磁回路；PCB板设置在陶瓷真空封装外壳下方，所述PCB板包括振荡电路、与振荡电路连接的异或混频电路以及用于通电流的载流铜迹线，所述高Q值谐振器任意一端的两个电极分别与振荡电路连接，所述异或混频电路用于将振荡电路输出的两路频率信号进行异或混频处理得到两路信号的差分差频谐振信号。

优选地，所述高Q值谐振器与磁致伸缩单元之间设置有绝缘垫片。

优选地，所述绝缘垫片设置在磁致伸缩单元的两端。

优选地，所述高Q值谐振器为石英谐振器。

优选地，所述石英谐振器为两梁或者多梁结构。

优选地，磁致伸缩单元的长度与石英谐振器的长度相等。

优选地，永磁体的外侧面分别与磁致伸缩单元的两端面平齐。

优选地，所述磁致伸缩单元、永磁体固定于同一平面。

优选地，所述陶瓷真空封装外壳缠绕有矩形线圈。