一種抗干擾差分式電流傳感器芯片制造技術

一種抗干擾差分式電流傳感器芯片，其內部由四個磁傳感單元及一根檢測導線組成，其中，所述四個磁傳感單元呈長方形陣列排列，所述檢測導線平行于所述四個磁傳感單元所在平面，且所述檢測導線距所述各磁傳感單元的距離相等。所述各磁傳感單元的輸出經差分放大單元后輸出。本實用新型專利技術的有益效果在于：通過集成在芯片內的四個磁傳感單元間的差分結構，較傳統的電磁屏蔽方法，改善了傳感器抗電磁干擾的效果，減小了傳感器的尺寸。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【專利摘要】一種抗干擾差分式電流傳感器芯片，其內部由四個磁傳感單元及一根檢測導線組成，其中，所述四個磁傳感單元呈長方形陣列排列，所述檢測導線平行于所述四個磁傳感單元所在平面，且所述檢測導線距所述各磁傳感單元的距離相等。所述各磁傳感單元的輸出經差分放大單元后輸出。本技術的有益效果在于：通過集成在芯片內的四個磁傳感單元間的差分結構，較傳統的電磁屏蔽方法，改善了傳感器抗電磁干擾的效果，減小了傳感器的尺寸。【專利說明】一種抗干擾差分式電流傳感器芯片
本技術涉及一種傳感芯片，特別是一種抗電磁干擾傳感芯片。
技術介紹
電磁傳感器有著廣泛的應用,但傳感器應用的環境中往往存在著不可避免的電磁干擾，如周圍存在的導線或使用通信設備產生的各種干擾電磁場，嚴重影響磁電傳感器的測量精度。目前公知的抗電磁干擾的方法為電磁屏蔽，即用金屬屏蔽外殼將傳感器與干擾電磁場隔離開來，實現抗電磁干擾。但電磁屏蔽不可避免有電磁泄露，從而影響屏蔽效果，且由于金屬屏蔽體的存在，使整個系統的體積龐大，不便于使用。尤其是在傳感芯片領域中，對于體積極小的感應芯片的金屬屏蔽更加難以準確實現。
技術實現思路
本技術針對現有通過電磁屏蔽方式實現傳感器抗干擾性能不佳和使用不便的缺點，提出一種抗干擾差分式電流傳感器芯片，其通過多個磁傳感單元的差分結構實現抗電磁干擾。 本技術提出一種抗干擾差分式電流傳感器芯片，其內部由四個磁傳感單元及一根檢測導線組成，其中，所述芯片內部由四個磁傳感單元及一根檢測導線組成，其中，所述四個磁傳感單元呈長方形陣列排列，所述檢測導線平行于所述四個磁傳感單元所在平面，且所述檢測導線距所述各磁傳感單元的距離相等，所述各磁傳感單元的輸出經差分放大單元后輸出。 本技術所述抗干擾差分式的電流傳感器芯片，優選為所述檢測導線在所述四個磁傳感單元所在的平面內。 本技術所述抗干擾差分式的電流傳感器芯片，進一步優選為所述四個磁傳感單元呈正方形陣列排列。 本技術的有益效果在于:通過集成在芯片內的四個磁傳感單元間的差分結構，較傳統的電磁屏蔽方法，改善了傳感器抗電磁干擾的效果，減小了傳感器的尺寸。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1是本技術優選實施例的使用說明圖； 圖2是干擾電流的電流強度矢量分解示意圖； 圖3是電流強度矢量在yoz平面內的分解及其分量產生的干擾磁場的示意圖； 圖4是本技術優選實施例中磁傳感單元的差分關系結構圖； 符號說明: 1:芯片 2:檢測導線 3:干擾導線 a:第一磁傳感單元 b:第二磁傳感單元 c:第三磁傳感單元 d:第四磁傳感單元 X、y、z:三維直角坐標系的坐標 i..干擾導線3產生的干擾電流的電流強度矢量 iyz、iy、iz:干擾導線3產生的干擾電流在yoz平面內，沿y軸方向和沿z軸方向上的電流強度矢量分量 4Γ47:差分放大單元 \、Vb、V。、Vd:通過檢測導線2的電流在各磁傳感單元產生的輸出電壓信號 V4廣V46:差分放大單元41?46的輸出電壓 Vout:差分放大單元47的輸出電壓。 【具體實施方式】 本實施例中的抗電磁干擾芯片I通過其內部的各個磁傳感單元的差分輸出，實現抗外界干擾導線3通電時的電磁干擾，實現精確測量檢測導線2采集的檢測電流信號。 參見圖2，各個磁傳感單元及檢測導線2位于yoz平面內，干擾導線3在芯片I外部，方向任意。 干擾導線3周圍會產生干擾磁場，該磁場會對傳感器的各個磁傳感單元產生干擾。參見圖2，對于上述位于yoz平面內的磁傳感單元，只有干擾導線3的干擾電流的電流強度矢量i在yoz平面內的投影分量iyz產生的干擾磁場，才對yoz平面內的磁傳感單元產生干擾。 參見圖3，所述iyz對磁傳感單元的干擾磁場又可分解為沿I軸方向和沿z軸方向。 干擾導線3的干擾電流沿z軸方向的電流強度矢量人產生的干擾磁場對所述磁傳感單元的干擾通過下列步驟去除: 參見圖1和圖3，由于檢測導線2位于第一磁傳感單元a和第二磁傳感單元b位于傳導檢測電流導線的兩側，且距干擾導線3的距離相等，故該檢測電流在第一磁傳感單元 a、第二磁傳感單元b產生的磁場大小相等、方向相反(第一磁傳感單元a、第二磁傳感單元b檢測到檢測導線2傳導的電流的輸出信號分別為Va、Vb)，易知Va、Vb大小相等，方向相反，即Va=-Vb=V1，其經過差分放大單元后，輸出為ZAAMd為差分放大單元的差模增益)。干擾電流在所述芯片I外部，其距離所述磁傳感單元的距離至少在厘米量級，而所述磁傳感單元集成在芯片I內部，其互相之間的間距為納米量級。因此干擾電流的電流強度矢量的z軸分量iz在a, b處產生的干擾磁場大小近似相等,方向相同(第一磁傳感單兀a、第二磁傳感單元b檢測到干擾導線3傳導的電流的輸出信號分別為V、Vb’)，即Va’ =Vb’ =V2,這兩個信號經差分放大單元后，輸入近似為O。因此a，b經差分放大單元后的輸出可以體現待檢測電流的大小，并去除了干擾導線3的干擾電流沿z軸方向的電流強度矢量人的影響。 同理，第三磁傳感單元C、第四磁傳感單元d經差分放大單元輸出后，可以去除干擾導線3的干擾電流沿z軸方向的電流強度矢量厶的干擾。 干擾導線3的干擾電流沿I軸方向的電流強度矢量&產生的干擾磁場對所述磁傳感單元的干擾通過下列步驟去除: 參見圖1和圖3，由于第一磁傳感單元a、第四次傳感單元d位于傳導檢測電流導線的兩側，且距干擾導線3的距離相等，故檢測電流在第一磁傳感單元a、第四磁傳感單元d上產生的磁場大小相等，方向相反(第一磁傳感單元a、第三磁傳感單元d檢測到檢測導線2傳導的電流的輸出信號分別為Va、Vd)，故Va=-Vd=V115其經過差分放大單元后，輸出為2ΑΛ (Ad為差分放大單元的差模增益)。而iy在第一磁傳感單元a、第四磁傳感單元d處產生的干擾磁場大小近似相等，方向相同(第一磁傳感單元a、第四磁傳感單元d檢測到干擾導線3傳導的電流的輸出信號分別為V ’、V/ ’)，即V/ ’ =V/ ’ =V3，這兩個信號經差分放大單元后，輸出近似為O。因此第一磁傳感單元a、第四磁傳感單元d經差分放大單元后的輸出可以體現待檢測電流的大小，并去除了干擾導線3的干擾電流沿y軸方向的電流強度矢量乙的影響。 同理，第二磁傳感單元b第三磁傳感單元d經差分放大單元輸出后，可以去除干擾導線3的干擾電流沿z軸的電流強度矢量厶的干擾。 參見圖4，具體說明所述各磁傳感單元的輸出電壓的差分方式。如上所述，Va=Vb=-Vc=-Vd=V1, V =V =V =V =V2, V’ =V ’ =V ’ =V ’ =V3,且差分放大單元 41 ?47的差模增益均為Ad。 檢測導線2的電流在第一磁傳感單元a的輸出電壓Va、第二磁傳感單元b的輸出電壓Vb經差分放大單元41后，輸出ν41=2ΑΛ，而干擾導線3的干擾電流沿Z方向的電流強度矢量對第一磁傳感單元a的干擾信號V、第二磁傳感單元b的干擾信號Vb’為共模輸入，經差分放大器41后，輸出O。故經差分放大器41后，干擾導線3的干擾電流對第一磁傳感單元a、第二磁傳感單元b的干擾信號得以消除。 同理，經過差分放大單元42，干本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種抗干擾差分式電流傳感器芯片，其特征在于：包含四個磁傳感單元及一根檢測導線；其中，所述四個磁傳感單元呈長方形陣列排列，所述檢測導線平行于所述四個磁傳感單元所在平面，且所述檢測導線距所述各磁傳感單元的距離相等，所述各磁傳感單元的輸出經差分放大單元后輸出。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳全，樓永偉，鐘政，汪飛，高彬，李武華，陳潼，茅曉捷，王浩軍，陳熒，謝明，
申請(專利權)人：浙江巨磁智能技術有限公司，
類型：新型
國別省市：浙江;33