[发明专利]一种TMR和ASIC全集成电流传感器芯片

说明书

本发明提出了一种TMR和ASIC全集成电流传感器芯片，包括TMR磁电阻桥，聚磁层、ASIC芯片、引线框架、键合引线及封装体；TMR磁电阻桥由至少一个磁电阻桥臂构成，每个磁电阻桥臂由一个磁电阻结构成或者由多个磁电阻结串联构成；磁电阻结包括底部电极层、种子层、钉扎层、被钉扎层、隔离层、自由层、偏置层、保护层及顶部电极层；聚磁层，用于使TMR磁电阻的灵敏方向垂直于TMR和ASIC全集成电流传感器芯片的表面；所述ASIC芯片与所述TMR磁电阻桥位于所述封装体内部。将TMR传感器和ASIC封装在了一个独立的封装体内，最大限度地减少了电流传感器芯片的外围器件，能减小系统的设计难度，提高装配效率。

技术领域

本发明涉及磁性传感器领域，特别涉及一种TMR和ASIC全集成电流传感器芯片。

背景技术

目前市场上电流检测多数采用电流互感器，该技术相对成熟，但其缺点也非常明显：由于基于安培定律和电磁感应定律，其只能测量交流信号；电感的引入，带来了系统的滞后效应，造成角差较大；磁芯是非线性元件，电流互感器在大电流和小电流时，比差较大；大电流时，磁芯容易饱和，导致测量失效。

磁传感器作为检测磁场的器件，正越来越多地被应用到电流检测领域。在导线周围，存在由电流产生的磁场，且磁场与被测电流呈线性关系，而磁传感器测量磁场，继而直接反应被测电流。

磁传感器包括霍尔传感器、MR传感器、磁通门传感器。目前霍尔传感器已经大批量使用，且容易和ASIC工艺集成，实现单芯片的电流传感器，应用到开环或者闭环电流传感器中。但是霍尔传感器的天然缺点是其温度特性较差，高温和低温下，其灵敏度差异巨大，导致霍尔电流传感器无法工作在宽温度范围的应用中。而磁通门的制造成本较高，且其信号处理电路相对复杂，整体成本较高，制约了其发展。

因此，研究低成本、直接检测磁场、处理电路简单的磁传感器，是当前电流传感器领域的一个难题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种TMR和ASIC全集成电流传感器芯片，利用聚磁层，使内部的TMR传感器的灵敏方向垂直于其表面，感测铁芯气隙处的磁场，通过内部ASIC提供反馈电流，并将反馈电流信号读取出来，实现闭环型的电流测量。由于将TMR传感器和ASIC封装在了一个独立的封装体内，最大限度地减少了电流传感器芯片的外围器件，能减小系统的设计难度，提高装配效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种TMR和ASIC全集成电流传感器芯片，包括TMR磁电阻桥，聚磁层、ASIC芯片、引线框架、键合引线及封装体；

所述TMR磁电阻桥由至少一个磁电阻桥臂构成，每个所述磁电阻桥臂由一个磁电阻结构成或者由多个磁电阻结串联构成；所述磁电阻结包括底部电极层、种子层、钉扎层、被钉扎层、隔离层、自由层、偏置层、保护层及顶部电极层；

所述聚磁层，用于使所述TMR磁电阻的灵敏方向垂直于所述TMR和ASIC全集成电流传感器芯片的表面；

所述ASIC芯片与所述TMR磁电阻桥位于所述封装体内部。

在一些实施例中，所述聚磁层所用的材料相对磁导率高于3000。

在一些实施例中，所述聚磁层位于所述TMR磁电阻上方或者下方。

在一些实施例中，所述ASIC芯片具有电源转换电路、反馈电流控制模块、电压输出模块及自校准模块，所述自校准模块为一次性校准模块。

在一些实施例中，所述电源转换电路，用于自动识别供电电压，并且为所述ASIC芯片内的其他模块提供统一的供电电压。