CN112305295B - 一种复合电流传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合电流传感器，包括线路板组件、传感器壳体、分流器、第一铜排、第二铜排，传感器壳体内设有连接器，连接器内的端子一端向外连接到客户端，另一端与线路板组件连接，分流器两端分别与第一铜排和第二铜排的内连端焊接，构成铜排组件，线路板组件包括线路板、磁敏芯片、第一金属片和第二金属片，磁敏芯片焊接在所述线路板底面，且位于第一铜排的缩颈段正上方，若干第一金属片和所述第二金属片的底板分别与所述线路板的底面锡焊，若干第一金属片和所述第二金属片的顶板分别焊接在分流器两端的第一铜排和第二铜排上。本发明集成有基于分流器电流测量技术和基于磁敏感芯片的电流测量技术，实现对同一路电流的冗余测量。
Description
技术领域
本发明公开了一种复合电流传感器，属于电流传感器领域。
背景技术
在一些工业领域，如汽车零部件领域，需要以较低的成本实现对电流的冗余测量。但是现有电流传感器一般只有单一的电流测量技术，例如基于霍尔的，基于AMR的，基于TMR的，基于磁通门或者基于分流器的，均不提供冗余的电流测量。
若采用两个独立的电流传感器测量同一路电流，能实现冗余测量，但是带来较高的成本，更大的空间尺寸要求以及可能两路不同电压的电源需求。
若采用分流器的方案，一般采用螺钉将电压信号传递到电路板，螺钉连接需要在铜排上钻螺钉孔，增加了铜排的制造成本，而且需要在PCB上拧螺钉，必须精准的控制扭矩避免PCB的损坏以及附加措施防止螺母松动，增加了传感器制造难度，也降低了可靠性。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明公开了一种复合电流传感器，集成有基于分流器电流测量技术和基于磁敏感芯片的电流测量技术，实现对同一路电流的冗余测量。
本发明的技术方案如下：
一种复合电流传感器，包括线路板组件、传感器壳体、分流器、第一铜排、第二铜排，所述传感器壳体内设有连接器，所述连接器内的端子一端向外连接到客户端，另一端与线路板组件连接，所述分流器两端分别与第一铜排和第二铜排的内连端焊接，构成铜排组件，所述铜排组件通过注塑安装在传感器壳体内部，且所述第一铜排和第二铜排的外连端分别裸露在传感器壳体两侧，所述第一铜排上设有一缩颈段，所述线路板组件包括线路板、磁敏芯片、若干第一金属片和若干第二金属片，所述磁敏芯片焊接在所述线路板底面，且位于第一铜排的缩颈段正上方，若干所述第一金属片和所述第二金属片的底板分别与所述线路板的底面锡焊， 若干所述第一金属片和所述第二金属片的顶板分别焊接在分流器两端的第一铜排和第二铜排上。
优选地，所述第一金属片包括腰板、底板和顶板，三者一体成型，所述底板和顶板分别与所述腰板的两端圆弧过渡连接，且底板与顶板分别位于所述腰板两侧，所述顶板的顶面与第一铜排焊接，所述底板的底面与线路板锡焊，所述第二金属片和第一金属片的结构相同，且第二金属片的顶板的顶面与第二铜排焊接。
优选地，所述第一金属片和第二金属片的数量均大于等于1。
优选地，所述线路板上设有焊接窗口，用于第一金属片和第二金属片的焊接。
有益效果：本发明提供一种复合电流传感器，与现有技术相比具有以下优点：
1、传感器集成有两种电流测量技术，实现对同一路电流的冗余测量；
2、减小传感器尺寸，降低了测量成本；
3、采用特殊形状的金属片连接，取消了螺钉连接，降低铜排制造成本且提高了分流器信号传递的可靠性。
附图说明
图1为本发明的传感器结构爆炸图；
图2为本发明的设计效果示意图；
图3为本发明的传感器壳体组装结构图；
图4为本发明的局部结构示意图；
图5为本发明的铜排与分流器组装结构示意图；
图6为本发明的金属片结构示意图；
图7为本发明的芯片磁场强度与电流关系图。
图中：线路板组件1、线路板1-1、磁敏芯片1-2、第一金属片1-3、腰板1-3-1、底板1-3-2、顶板1-3-3、第二金属片1-4、传感器壳体2、连接器2-1、端子2-2、分流器3、第一铜排4、缩颈段4-1、第二铜排5、焊接窗口6、胶水7。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
如图1-6所示，一种复合电流传感器，包括线路板组件1、传感器壳体2、分流器3、第一铜排4、第二铜排5，所述传感器壳体2内设有连接器2-1，所述连接器2-1内的端子一端向外连接到客户端，另一端与线路板组件1连接，所述分流器3两端分别与第一铜排4和第二铜排5的内连端焊接，构成铜排组件，所述铜排组件通过注塑安装在传感器壳体2内部，且所述第一铜排4和第二铜排5的外连端分别裸露在传感器壳体2外两侧，所述第一铜排4上设有一缩颈段4-1，所述线路板组件1包括线路板1-1、磁敏芯片1-2、若干第一金属片1-3和若干第二金属片1-4，所述磁敏芯片1-2焊接在所述线路板1-1底面，且位于第一铜排4的缩颈段4-1正上方，若干所述第一金属片1-3和所述第二金属片1-4的底板1-3-2分别与所述线路板1-1的底面锡焊， 若干所述第一金属片1-3和所述第二金属片1-4的顶板1-3-3分别焊接在分流器3两端的第一铜排4和第二铜排5上。
优选地，所述第一金属片1-3包括腰板1-3-1、底板1-3-2和顶板1-3-3，三者一体成型，所述底板1-3-2和顶板1-3-3分别与所述腰板1-3-1的两端圆弧过渡连接，且底板1-3-2与顶板1-3-3分别位于所述腰板1-3-1两侧，所述顶板1-3-3的顶面与第一铜排4焊接，所述底板1-3-2的底面与线路板1-1锡焊，所述第二金属片1-4和第一金属片1-3的结构相同，且第二金属片1-4的顶板的顶面与第二铜排5焊接。
优选地，所述第一金属片1-3和第二金属片1-4的数量均大于等于1。
优选地，所述线路板1-1上设有焊接窗口6，便于金属片（第一金属片1-3和第二金属片1-4）与铜排（第一铜排4和第二铜排5）进行焊接。
本发明中，第一铜排4和第二铜排5的外连端上均开有圆孔，用于安装客户端。
本发明的设计原理如下：
如图2所示，本发明是将两种电流测量技术（第一路电流测量和第二路电流测量）通过两个铜排（第一铜排4和第二铜排5）封装在一个传感器壳体2中，其中一种测量技术为基于分流器电流测量技术，当两个铜排上的电流经过分流器，测量分流器两端的电压得到电流大小与方向；另外一种测量技术为基于磁敏芯片的电流测量技术，当电流流经第一铜排4的缩颈段4-1，产生了满足磁敏芯片1-2要求的磁场，当磁敏芯片1-2感应到磁场，输出表征电流大小的电信号。
如图4所示，为了测量分流器3两端的电压，在分流器3两端的第一铜排4和第二铜排5上分别布置N片（N≥1）第一金属片1-3和第二金属片1-4，第一金属片1-3和第二金属片1-4均包括底板，腰板1-3-1、底板1-3-2、顶板1-3-3，底板1-3-2底面与线路板1-1锡焊，用于固定金属片；顶板1-3-3顶面与铜排进行焊接，腰板1-3-1将顶板1-3-3与底板1-3-2连接起来，从而实现电压信号的可靠传递。第一金属片1-3和第二金属片1-4的形状可以一样，也可以设计成不一样，线路板与铜排（第一铜排4和第二铜排5）之间具有一定距离，可由本领域技术人员根据实际需求进行设定。本发明中，整个金属片（第一金属片1-3和第二金属片1-5）的重心在靠近底板的一侧；金属片（第一金属片1-3和第二金属片1-5）表面可以均匀的镀层，或者在不同的位置采用不同镀层。
如图4所示，磁敏芯片1-2位于第一铜排4的缩颈段4-1正上方，当电流通过铜排，在磁敏芯片处产生的磁场强度如图7所示，随着第一铜排电流呈线性变化。
实施例1：
具体组装过程如下：当分流器3分别与第一铜排4和第二铜排5通过焊接完成组装，构成铜排组件，将铜排组件与连接器同时进行注塑，完成传感器壳体，将第一金属片1-3、第二金属片1-4和磁敏芯片1-2分别锡焊在线路板1-1上的相应位置上，构成线路板组件；随后将线路板组件1安装进传感器壳体2中，实现第一金属片1-4与第一铜排4、第二金属片1-5与第二铜排5、线路板1-1与端子2-2的定位，同时保证磁敏芯片1-2位于第一铜排4缩颈段4-1正上方，随后根据定位完成第一金属片1-4与第一铜排4、第二金属片1-5与第二铜排5的焊接以及端子2-2与线路板1-1的锡焊。如此传感器的电气连接完成，最后在线路板1-1上方向传感器壳体中灌入胶水7，保护线路板组件1并提供高压绝缘保护。
如图2所示，本发明中的传感器既有基于分流器技术的电流测量，也有基于磁敏芯片的电流测量，实现了对电流的冗余测量。
基于分流器的电流传感器，自身需要两根铜排，将其中一根铜排进行结构设计（可根据实际需求进行设计），构造合适的磁场，并没有增加铜排的尺寸；所增加的磁敏芯片，并没有增加传感器的尺寸，所以传感器的体积与单独基于分流器电流传感器的尺寸一样大，省去了冗余测量需要的第二独立传感器及其空间，所以降低了传感器所需空间与成本。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种复合电流传感器，其特征在于，包括线路板组件、传感器壳体、分流器、第一铜排、第二铜排，所述传感器壳体内设有连接器，所述连接器内的端子一端向外连接到客户端，另一端与线路板组件连接，所述分流器两端分别与第一铜排和第二铜排的内连端焊接，构成铜排组件，所述铜排组件通过注塑安装在传感器壳体内部，且所述第一铜排和第二铜排的外连端分别裸露在传感器壳体两侧，所述第一铜排上设有一缩颈段，所述线路板组件包括线路板、磁敏芯片、若干第一金属片和若干第二金属片，所述磁敏芯片焊接在所述线路板底面，且位于第一铜排的缩颈段正上方，若干所述第一金属片和所述第二金属片的底板分别与所述线路板的底面锡焊， 若干所述第一金属片和所述第二金属片的顶板分别焊接在分流器两端的第一铜排和第二铜排上。
2.根据权利要求1所述的一种复合电流传感器，其特征在于，所述第一金属片包括腰板、底板和顶板，三者一体成型，所述底板和顶板分别与所述腰板的两端圆弧过渡连接，且底板与顶板分别位于所述腰板两侧，所述顶板的顶面与第一铜排焊接，所述底板的底面与线路板锡焊，所述第二金属片和第一金属片的结构相同，且第二金属片的顶板的顶面与第二铜排焊接。
3.根据权利要求1所述的一种复合电流传感器，其特征在于，所述第一金属片和第二金属片的数量均大于等于1。
4.根据权利要求1所述的一种复合电流传感器，其特征在于，所述线路板上设有焊接窗口，用于第一金属片和第二金属片的焊接。
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