[发明专利]电流传感器和感测电流的方法

说明书

公开了一种电流传感器(600)，其通过将由导体生成的第一磁场耦合到感测元件(602)来感测导体(604)中的电流流动的电流传感器(600)。电流传感器包括屏蔽物(700)，屏蔽物包括夹住感测元件以限定堆叠的第一材料(702a、702b)和夹住该堆叠的第二材料(704a、704b)。屏蔽物被配置为响应于电流传感器外部的第三磁场来生成与第三磁场相对的第二磁场。屏蔽物还被配置为防止与由导体中的电流的流动生成的第一磁场相对的磁场的产生。

本申请要求2015年2月10日提交的美国专利申请No.14/618,343的优先权，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。

技术领域

本公开总体上涉及电流传感器。更具体地，本公开涉及与使用磁感应的电流传感器相关的设备、系统和方法。

背景技术

精确的电流测量在电子系统中很重要。例如，在无线电力传输系统中，注入到电力传输单元(PTU)的天线线圈中的电流的精确测量可以用来维持到环境中的适当水平的电磁(EM)辐射。一些解决方案可以基于测量跨两个串联电容器的电压降，一个电容器附接到天线的每个线圈引线。直接测量电压可能会产生与差分电压缓冲器和放大器电路的设计相关的技术挑战，因为两个线圈引线都处于高电压。此外，测量过程可能复杂，需要测量在串联电容器后面的天线线圈两端的电压并且然后测量在串联电容器之后的电压，以及快速地切换被馈送到低通滤波器中的电压。该方法具有一些缺点：电路可能需要昂贵的部件来实现；以及进行测量的过程可能由于可能被注入到天线中的开关噪声而产生大量电磁干扰(EMI)。

发明内容

本公开描述了一种操作为感测导体中的电流的流动的电流传感器。在各种实施例中，电流传感器包括感测元件，其被配置为耦合到由导体中的电流的流动生成的第一磁场并且产生表示导体中的电流的流动的信号。电流传感器还包括屏蔽物，屏蔽物包括夹住感测元件以限定堆叠的第一材料和夹住该堆叠的第二材料。屏蔽物被配置为响应于在电流传感器外部的第三磁场来生成与第三磁场相对的第二磁场。屏蔽物还被配置为防止与由导体中的电流的流动生成的第一磁场相对的磁场的产生。

在一些实施例中，屏蔽物还被配置为关闭用于第一磁场的路径。

在一些实施例中，第一材料可以是铁氧体材料，并且第二材料可以是导电材料。

在一些实施例中，电流传感器可以包括与感测元件邻近布置的电容屏蔽物，以避免在导体与感测元件之间的电场的电容性耦合。在一些实施例中，电容屏蔽物可以是具有自由的第一端和被配置为用于到接地电势的连接的第二端的导电引线，从而为电场提供到地的路径。

在一些实施例中，感测元件可以包括布置在衬底上的线圈。在一些实施例中，衬底可以是多层印刷电路板(PCB)的层。

在一些实施例中，感测元件可以包括布置在第一平面上的第一线圈和布置在与第一平面间隔开的至少第二平面上的至少第二线圈。在一些实施例中，第一电容屏蔽物可以与第一线圈和导体邻近布置，并且第二电容屏蔽物可以与第二线圈和导体邻近布置。在一些实施例中，第一线圈可以与第二线圈串联连接。在一些实施例中，第一线圈可以是形成在多层PCB的层上的迹线，并且第二线圈可以是形成在多层PCB的另一层上的迹线。

在一些实施例中，感测元件可以是：被布置为与导体邻近的第一线圈；以及与第一导电线圈以相对关系布置并且被布置为与导体邻近的第二导电线圈。在一些实施例中，第一线圈和第二线圈可以实质上共面。

在一些实施例中，电流传感器可以包括放大器电路，其连接到感测元件以基于由感测元件产生的信号来生成输出电压。

在一些实施例中，导体构成传输线圈的一部分或者被配置为驱动传输线圈，传输线圈被配置为生成用于无线电力传输的外部磁场，其中外部磁场构成第三磁场。