[发明专利]电流传感器

说明书

技术领域

本发明涉及电流传感器，更具体地，涉及具有低损耗、小尺寸、 低成本和高精度的改进的电流传感器。

背景技术

在如电源之类的各种电路实现方式中，通常需要检测电路中特定 点处提供的电流。例如，检测的电流可以用作反馈，用于控制电路的 其他部分。当前，各种技术被用于感测电子电路中的电流，但每个技 术都有缺点。如图1所示的一种方法利用了电阻器102跨接在运算放 大器104的输入之间，用于提供可以用于确定电流106的电压V_SENSE。 可以使用在10mOhms范围内的低值电阻器。然而，这个方法的缺点 在于电路提供了高损耗。可以通过减小电阻器102的值来消除高损耗， 然而，这也减小了可以检测到的信号V_SENSE。虽然这种电路可以用于 感测直流(DC)应用中的电流，但是，电阻器102一般不能被容易地 集成在集成电路上。

现在参照图2，示出了利用Hall效应设备202的另一现有技术的 系统，所述Hall效应器件202跨接在运算放大器204的输入之间。Hall 效应器件202响应电流206，在运算放大器204的输入之间产生了电 压，以提供输出信号V_SENSE。虽然这种方法具有相对低的损耗，可以 用于检测直流(DC)，但是，Hall效应器件202的使用一般提供了更 高成本的电路。进一步，在使用了Hall器件的电流传感器中，由于 Hall电压相对而言是一个较小的值，因此精度和噪声的问题一般更大。

参照图3，示出了使用磁致电阻传感器的电流传感器。磁致电阻 传感器由磁致电阻元件302组成，磁致电阻元件302跨接在运算放大 器204的输入之间，以检测电流306。磁致电阻元件302具有如下特 性，即该元件的电阻随电流306所产生的磁场而改变。这个电路需要 使用特殊的技术，从而提高了设备的成本。此外，即使可以以非常低 的损耗感测电流，但是出现了精度问题。

现在参照图4，示出了一种用于通过使用变流器402来检测电流 的选择性的现有技术。如图所示，变流器402的初级线圈侧404带有 单个线圈，次级线圈侧406带有多个线圈。负载电阻408与变流器402 的次级线圈侧406并联。变流器402用于检测电流410。变流器402 产生等于I_p/n的输出电流，其中I_p是检测到的电流，n是变流器402 的匝数比。在这个配置中，变流器的次级线圈侧的电阻以比例1/n²反 映在初级线圈侧。虽然变流器对于检测电流工作地很好，但是其尺寸 大并具有中等的损耗水平，而且只能在交流(AC)电路中工作。

另一种测量电路的方法引入了Rogowski线圈的使用。不幸地， Rogowski线圈中感生的电压非常小，当测量的电流小于例如100Amps 时，容易受干扰。然而，与图4所示的变流器相比，Rogowski电流传 感器具有多个优点。例如，Rogowski电流传感器是线性的，没有磁芯 饱和效应，具有宽的带宽和宽的测量范围、和相对简单的结构。 Rogowski线圈包括螺旋管形的绕组，环绕要测量的导体放置。 Rogowski线圈是有效的互感器，与要测量的电感器耦合，其中绕组的 输出是正比于电流的变化率的EMF。虽然上述技术提供了在某些应用 中感测电流的启示，但是，如上所述，这些技术各自都具有许多缺点。

需要一种在例如功率电子电路之中的用于检测电流的技术，能够 解决上述现有技术的许多缺点。

发明内容

根据本发明的一个实施例，提供了一种方法，用于在集成电路管 芯中的至少一个电感器中产生第一电流，所述电感器与承载第二电流 的导体感应耦合。所述导体被放置在容纳集成电路管芯的集成电路封 装中。所述方法还包括在管芯上的积分器电路中对第一电流进行积分， 以提供指示第二电流的感测的电压。

在另一个实施例中，提供了一种用于感测电流的装置，包括至少 一个电感器，当电感器与导体感应耦合时，电感器用于响应导体中的 电流产生感测的电流。所述装置还包括集成电路管芯，所述管芯包括 与至少一个电感器耦合的积分器电路。积分器电路对感测的电流进行 积分并响应感测的电流产生感测的电压，所述感测的电压指示了导体 中的电流。

附图说明

参照附图，将更好地理解本发明，对本领域技术人员而言，本发 明的多个目的、特征和优点将是显而易见的。