一种用于电力设备的电流检测芯片的制作方法

1.本发明涉及磁传感器技术领域，尤其是涉及一种能够同时检测直流、拉弧电流，并且支持自检功能的小体积电流检测芯片。


背景技术：

2.为了提高电力系统供电的安全性，常常要求在电力设备中加入检测线路中电流的直流成份和交流成份（主要是拉弧电流）的传感器。部分电力设备由于受限于安装空间的对其体积限制、为相关传感器预留的安装空间有限，为此、出现了能够同时检测线路中拉弧电流和直流的单一传感器。例如，公开号为cn112630503a的专利文件提供了一种直流及拉弧电流的检测装置。该检测装置采用穿孔式结构，包含两组独立磁芯，第一磁芯表面缠绕的线圈用于检测线路中的拉弧电流，第二磁芯设有缝隙，所述缝隙处用于检测线路中的直流成份的电流检测芯片。公开号为cn112630502a的专利文件提供的直流及拉弧电流检测的传感器结构具有单个磁芯，并在其磁芯缝隙处放置两个电流检测芯片分别用于直流电流检测和拉弧电流检测；其中、在进行拉弧电流检测前，需要通过额外设置的滤波模块过滤线路中的直流成份。
3.可见，现有的直流及拉弧电流检测装置均设置磁芯或聚磁结构，结构尺寸仍然过大（磁芯在大电流冲击时容易饱和），需在结构外部电路板上设置拉弧电流信号处理电路，导致整体检测方案复杂、成本增高。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种能同时检测直流、拉弧电流，还具有自检功能的电流检测芯片。该电流检测芯片体积小、成本低且检测过程简单以期适用于逆变器等对元件空间有严格限制的电力设备。
5.本发明提供的电流检测芯片包括：载流导体，磁性传感器电路以及设置有第一组感应线圈的基板。
6.所述载流导体具有扁平的u型分段或“工”字分段实现为引线框架的一部分。所述基板与所述引线框架层叠设置，所述基板设置有感应线圈的表面作为第一表面；所述基板的第一表面的相对面作为其第二表面，所述第二表面与所述引线框架相对。
7.所述u型分段在所述第一组感应线圈围成的内部各处产生的磁场，均以第一方向穿过所述基板的第一表面。或者所述“工”字型分段的竖直分段在所述第一组感应线圈围成的内部各处产生的磁场，均以第一方向穿过所述基板的第一表面。所述第一方向为：从所述基板的第一表面穿入至所述基板的第二表面，或从所述基板的第二表面穿出至所述基板的第一表面。
8.所述磁性传感器电路包括若干磁传感单元，所述若干磁传感单元均设置于所述基板的第一表面，用于检测所述载流导体中电流的直流成份。
9.进一步地，为了消除测量环境中其它时变磁场的干扰，在所述基板上设置第二组
感应线圈，所述第二组感应线圈任意一圈围成的内部仅通过所述扁平的u型分段、或所述“工”字型分段的竖直分段产生的、以第二方向穿过所述第一表面的磁场，所述第二方向与所述第一方向相反。所述第二组感应线圈与第一组感应线圈相互串联以抵消共模时变磁场的干扰。
10.进一步地，设置所述载流导体具有扁平的第一u型分段。所述第一组感应线圈沿着所述第一u型分段进行绕制，且其绕制平面为所述第一表面。所述第一组感应线圈的最外圈在所述第一表面的投影不超出所述第一u型分段外边缘在所述第一表面的投影，其最内圈在所述第一表面的投影超出所述第一u型分段内边缘在所述第一表面的投影。通过如此紧凑的布局，进一步减少整个电流检测芯片的尺寸。
11.优选地，所述载流导体具有扁平的第二u型分段。所述第二u型分段与所述第一u型分段具有一条公共的臂，且两者开口朝向相反形成“s”型（躺平的“s”型）。所述第二组感应线圈的最外圈在所述第一表面的投影不超出所述第二u型分段外边缘在所述第一表面的投影，其最内圈在所述第一表面的投影超出所述第二u型分段内边缘在所述第一表面的投影。
12.进一步地，设置所述载流导体具有扁平的“工”字型分段。所述第一组感应线圈和所述第二组感应线圈关于所述“工”字型分段竖直部分的竖直中心线对称设置。所述第一组线圈、第二组线圈中所有绕线在第一表面上的投影均与所述“工”字型分段的竖直分段在第一表面上的投影存在重合部分。
13.为了所述基板上还设置有用于支持所述电流检测芯片的自检功能的激励线圈。所述激励线圈与感应线圈构成互感，在通入交流电时通过产生的磁场使所述第一组感应线圈、所述磁性传感器电路产生产生响应输出。所述感应线圈为所述第一组感应线圈，或由第一组、第二组感应线圈串联构成的感应线圈。所述激励线圈与所述感应线圈的磁互感耦合方式为：共抽头方式或隔离磁互感耦合方式。优选地，当采用隔离磁互感耦合方式时，所述激励线圈采用跟第一组感应线圈相同绕制方式，其包绕第一组感应线圈的最外层；激励线圈与感应线圈的层叠绕制可以在同层或者不同层进行。
14.优选地，所述电流检测芯片还集成有用于对感应线圈输出信号、磁性传感器电路的输出信号进行调理的信号调理电路。
15.进一步地，所述磁传感单元为磁电阻或霍尔传感器。当所述磁传感单元为磁电阻时，所述磁性传感器电路为每个桥臂上具有一个或多个磁电阻的半桥/全桥电路；所述磁电阻的灵敏方向均平行于第一表面，或垂直于第一表面。
16.当所述载流导体具有扁平的u型分段时，以所述基板第一表面的法线为坐标轴的z轴方向，以任一u型分段的一条臂中电流方向为y轴方向，通过以下方式将磁传感单元设置在所述基板的第一表面：任一半桥两个桥臂上磁传感单元的灵敏方向均相同、平行于x轴方向或均反平行于x轴方向，由所述载流导体u型分段的电流产生的、在任一半桥两个桥臂上的磁传感单元所处位置的磁场分别具有平行于x轴方向、反平行于x轴方向的分量。或者任一半桥两个桥臂上磁传感单元的灵敏方向均相同、平行于z轴方向或均反平行于z轴方向，由所述载流导体u型分段的电流产生的、在任一半桥两个桥臂上磁传感单元所处位置的磁场分别具有平行于z轴方向、反平行于z轴方向的分量。
17.当所述载流导体具有扁平的“工”字型分段时，以所述基板第一表面的法线为坐标
轴的z轴方向，以所述“工”字型分段竖直部分中电流方向为y轴方向。相应地，任一半桥两个桥臂上磁传感单元的灵敏方向均相同、平行于z轴方向或均反平行于z轴方向，由流经所述载流导体的“工”字型分段的电流产生的、在任一半桥两个桥臂上的磁传感单元所处位置的磁场分别具有平行于z轴方向、反平行于z轴方向的分量。
18.本发明基于芯片微制造工艺，将载流导体、相关的线圈、磁性传感器、信号调理芯片集成到一块电流检测芯片中，实现同时测量供电线路中的直流电流以及拉弧电流。感应线圈采用空心互感器耦合方式（不具有磁芯）实现，具有不饱和特性，抗大电流冲击，测量范围大、精度高，频率响应好，温度稳定性高，波形畸变小等优点。另外、部分实施例中还在感应线圈附近加入一组激励线圈用于实现芯片功能的自诊断。本发明提供的电流检测芯片工作稳定、测量精度高，且结构简单、加工精度高、成本低便于批量生产。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本发明提供的电流检测芯片在第一个实施例中的示意图。
21.图2为图1所示的实施例中电流检测芯片的切面示意图。
22.图3为激励线圈与感测线圈采用共抽头方式进行磁互感耦合的示意图。
23.图4为激励线圈与感测线圈采用隔离磁互感耦合方式进行磁耦合的示意图。
24.图5为本发明中拉弧电流测量的电路原理图。
25.图6为本发明提供的电流检测芯片在第二个实施例中感应线圈与载流导体的位置示意图。
26.图7为本发明提供的电流检测芯片在第三个实施例中两组感应线圈与载流导体的位置示意图。
27.图8为本发明提供的电流检测芯片在第四个实施例中两组感应线圈与载流导体的位置示意图。
28.图9为本发明提供的电流检测芯片在第五个实施例中两组感应线圈与载流导体的位置示意图。
29.图10为本发明的一个实施例中属于同一个半桥的磁传感单元相对于“u”型载流导体的布局示意图。
30.图11为本发明中载流导体具有“u型”分段时电流检测芯片的一个实施例示意图。
31.图12为本发明的另一个实施例中属于同一个半桥的磁传感单元相对于“工”字型载流导体的布局示意图。
32.图13为本发明提供的电流检测芯片包含信号调理电路的一个实施例示意图。
具体实施方式
33.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
34.本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语），具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式
ꢀ“
一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。
35.本发明提供的电流检测芯片包括：载流导体，磁性传感器电路以及设置有第一组感应线圈的基板。所述载流导体具有扁平的u型分段/“工”字分段实现为引线框架的一部分。所述基板与所述引线框架层叠设置，所述基板设置有感应线圈的表面作为第一表面；所述基板的第一表面的相对面作为其第二表面，所述第二表面与所述引线框架相对。所述感应线圈可以但不限于采用蚀刻工艺形成。
36.所述u型分段在所述第一组感应线圈围成的内部各处产生的磁场，均以第一方向穿过所述基板的第一表面。或者所述“工”字分段的竖直分段在所述第一组感应线圈围成的内部各处产生的磁场，均以第一方向穿过所述基板的第一表面。所述第一方向为：从所述基板的第一表面穿入至所述基板的第二表面，或从所述基板的第二表面穿出至所述基板的第一表面。
37.所述磁性传感器电路包括若干磁传感单元，所述若干磁传感单元均设置于所述基板的第一表面，用于检测所述载流导体中电流的直流成分（需要指出的是所述磁性传感器电路除了检测直流电流外，还可以检测低频大电流）。
38.本发明提供的电流检测芯片的一个实施例如图1、图2所示，该电流检测芯片包括：载流导体，磁性传感器电路以及至少蚀刻有第一组感应线圈（即感应线圈1）的基板。 所述载流导体具有扁平的u型分段，实现为引线框架的一部分。所述基板与所述引线框架层叠设置，其所述基板蚀刻有感应线圈的表面作为第一表面；所述基板的第一表面的相对面作为其第二表面，所述第二表面设置绝缘层、与所述引线框架相对。
39.在图1、图2所示实施例中，所述磁性传感器电路包括磁传感单元1、磁传感单元2两个磁传感单元。磁传感单元1和磁传感单元2均设置于所述基板的第一表面，用于检测所述载流导体中电流的直流成份。在该实施例中，载流导体中的电流方向为图1中的空心指示箭头所指的方向，其在空间产生的磁场的方向图1中磁感应线的方向所示。所述感应线圈任意一圈围成的内部仅通过所述扁平的u型分段产生的、以第一方向穿过所述第一表面的磁场，即图1中的载流导体产生磁场1。
40.在图1所示实施例中，所述基板上还蚀刻有用于支持所述电流检测芯片的自检功能的激励线圈。所述激励线圈与感应线圈1构成互感，其通入交流电（即图1中激励输入）时产生磁场使所述感应线圈、以及所述磁性传感器电路产生响应输出。
41.在图1所示的实施例中激励线圈与感应线圈（即感应线圈1/感应线圈1及其串联的
其它线圈形成的整体）的磁互感耦合方式为图3所示的共抽头方式。其中，激励输入端设置所述一组感应线圈中部的某个点上。当然，激励线圈与感应线圈的磁互感耦合方式还可以是图4中所示的隔离磁互感耦合方式。优选地，当采用隔离磁互感耦合方式时，所述激励线圈采用跟感应线圈相同绕制方式，其包绕感应线圈1的最外层。
42.本发明中拉弧电流的测量原理如图5所示。高频的拉弧电流产生的交变磁场在感应线圈中产生对应的电压/电动势，所述电压/电动势通过两级交流放大器进行电压-电流的转换。所述两级交流放大器的输出端作为拉弧电流信号的输出引脚。
43.在图1、2所示的实施例中，所述载流导体具有扁平的第一u型分段。感应线圈1沿着所述第一u型分段进行绕制，且其绕制平面为所述第一表面。感应线圈1的最外圈在所述第一表面的投影不超出所述第一u型分段外边缘在所述第一表面的投影，所述第一组感应线圈最内圈在第一表面的投影不超出所述第一u型分段内边缘在所述第一表面的投影。
44.通过感应线圈与载流导体之间空间位置的合理优化，进一步减少整个电流检测芯片的尺寸，提高灵敏度。
45.在图6所示的另一个实施例中，感应线圈1的最外圈在x-y平面（即第一表面）的投影可以超出所述第一u型分段外边缘在所述x-y平面的投影。在该实施例中，感应线圈1围成的内部仍然仅通过所述载流导体扁平的u型分段产生的、从单一方向穿过所述第一表面的磁场。
46.如图7所示，为了消除测量环境中其它时变磁场的干扰，在所述基板上蚀刻第二组感应线圈（即感应线圈2）。在图7中，感应线圈2任意一圈围成的内部仅通过所述扁平的u型分段产生的、以第二方向穿过所述第一表面的磁场。感应线圈1任意一圈围成的内部则仅通过所述载流导体扁平的u型分段产生的、以第一方向穿过所述第一表面的磁场。所述第二方向与所述第一方向相反。感应线圈2与感应线圈1相互串联以抵消共模时变磁场的干扰。
47.为了提高拉弧电流信号对应的检测输出信号的幅度、兼顾消除测量环境中其它时变磁场的干扰，在图7实施例的基础上进一步演化到如图8所示的实施例。如图8所示，所述载流导体具有扁平的第二u型分段；所述第二u型分段与所述第一u型分段具有一条公共的臂，且两者开口朝向相反形成“s”型（躺平的“s”型）。感应线圈2的最外圈在x-y平面（即第一表面）的投影不超出所述第二u型分段外边缘在所述x-y平面的投影，组感应线圈2最内圈在x-y平面的投影超出所述第二u型分段内边缘在所述x-y平面的投影。如图8所示，载流导体中经过的电流（其方向如图8中空心指示箭头所指）在感应线圈1、感应线圈2的内部产生的磁场的方向相反，感应线圈2与感应线圈1相互串联以抵消共模时变磁场的干扰。
48.本发明提供用作载流导体的引线框架在另一些实施例中被设置成具有扁平的“工”字型分段。在图9所示的实施例中，作为引线框架一部分的载流导体具有“工”字型分段，流经载流导体电流的方向为图中的空心指示箭头的方向。感应线圈1任意一圈围成的内部仅通过所述“工”字分段的竖直分段产生的、以第一方向穿过所述第一表面的磁场（即图9中的载流导体产生磁场3）。在所述基板上还蚀刻感应线圈2，其任意一圈围成的内部仅通过所述“工字”型分段的竖直分段产生的、以第二方向穿过所述第一表面的磁场（即图9中的载流导体产生磁场1），所述第二方向与所述第一方向相反。感应线圈1与感应线圈2相互串联以抵消共模时变磁场的干扰。感测线圈1和感测线圈2关于所述“工”字型分段的竖直部分的竖直中心线对称设置，且感应线圈1、感应线圈2中所有绕线均与所述“工”字分段的竖直分
段在第一表面上的投影存在重合部分。
49.进一步地，所述磁传感单元为磁电阻或霍尔传感器。当所述磁传感单元为磁电阻时，本发明提供的电流检测芯片中的磁性传感器电路实现为半桥/全桥电路，每个桥臂上具有一个或多个磁电阻。磁电阻的类型可以包括但不限于tmr、amr、gmr、cmr、smr 在内的xmr磁阻传感器之中的任一种。
50.当所述载流导体具有扁平的u型分段时，以所述基板第一表面的法线为坐标轴的z轴方向，任一u型分段的一条臂中电流方向为y轴方向；通过以下方式将磁传感单元设置在所述基板的第一表面：1、任一半桥两个桥臂上磁传感单元的灵敏方向均相同、平行于x轴方向或均反平行于x轴方向，由所述载流导体u型分段的电流产生的、在任一半桥两个桥臂上的磁传感单元所处位置的磁场分别具有平行于x轴方向、反平行于x轴方向的分量。
51.如图1、图2所示的实施例，所述磁传感单元1和磁传感单元2分别构成同一半桥的一个桥臂，两者的灵敏方向相同均为x轴方向。根据电磁感应定理，磁传感单元1和磁传感单元2所处位置处由所述载流导体u型分段产生的磁场的方向相反，分别具有平行于x轴方向的分量、反平行于x轴方向的分量。
52.2、任一半桥两个桥臂上磁阻传感单元的灵敏方向均相同、平行于z轴方向或均反平行于z轴方向，由所述载流导体u型分段的电流产生的、在任一半桥两个桥臂上的磁传感单元所处位置的磁场分别具有平行于z轴方向、反平行于z轴方向的分量。
53.如图10所示的实施例，所述磁传感单元1和磁传感单元2分别构成同一半桥的一个桥臂，两者的灵敏方向相同均为z轴方向。根据电磁感应定理，磁传感单元1和磁传感单元2所处位置处由所述载流导体u型分段产生的磁场的方向相反，分别平行于z轴方向、反平行于z轴方向。
54.为了进一步增大感应线圈的输出，在图11所示的一个实施例中，对所述载流导体u型分段进行优化。将所述u型分段的底部修改为矩形边框（除了矩形其他封闭的变形也可以），并且从所述矩形边框的一边开设的缺口/气隙两侧引出“u型分段”的两“臂”。其中，感应线圈1层叠在所述矩形边框的四边上，沿着所述矩形边框的四边进行绕制。如此，在所述感应线圈围成的区域内，以所述基板的第一表面穿到第二表面的磁通将得到增大。磁传感单元1和磁传感单元2分别设置在“u型分段”的两“臂”上，并且磁传感单元1和磁传感单元2分别构成同一半桥的一个桥臂，两者的灵敏方向相同均为x轴方向。根据电磁感应定理，磁传感单元1和磁传感单元2所处位置处由所述载流导体u型分段产生的磁场的方向相反，分别具有平行于x轴方向的分量、反平行于x轴方向的分量。
55.相应地，当所述载流导体具有扁平的“工”字型分段时，以所述基板第一表面的法线为坐标轴的z轴方向，以所述“工”字型分段竖直部分中电流方向为y轴方向。设置任一半桥两个桥臂上磁传感单元的灵敏方向均相同、平行于z轴方向或均反平行于z轴方向，由流经所述载流导体的“工”字型分段的电流产生的、在任一半桥两个桥臂上的磁传感单元所处位置的磁场分别具有平行于z轴方向、反平行于z轴方向的分量。
56.如图12所示的实施例，所述磁传感单元1和磁传感单元2分别构成同一半桥的一个桥臂，两者的灵敏方向相同均为z轴方向。根据电磁感应定理，磁传感单元1和磁传感单元2所处位置处由所述载流导体“工”字型分段产生的磁场的方向相反，分别平行于z轴方向、反
平行于z轴方向。
57.优选地，本发明提供的电流检测芯片还集成有用于对感应线圈输出信号以及磁性传感器电路的输出信号进行调理的信号调理电路。如图13所示的实施例中，电流检测芯片除了感应线圈、磁阻传感器、激励线圈以外，还具有直流检测信号调理电路， 拉弧电流检测信号调理电路以及自检功能电路。其中，所述自检功能电路，用于驱动激励线圈并基于常规电流信号输出引脚（磁阻传感器的输出信号）、拉弧电流信号输出引脚输出信号以确定所述电流检测芯片是否能正常工作，实现对所述电流检测芯片进行功能自检。
58.本技术领域技术人员可以理解，本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案可以被交替、更改、组合或删除。进一步地，具有本发明中已经讨论过的各种操作、方法、流程中的其他步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。进一步地，现有技术中的具有与本发明中公开的各种操作、方法、流程中的步骤、措施、方案也可以被交替、更改、重排、分解、组合或删除。
59.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
60.以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种用于电力设备的电流检测芯片，其特征在于，所述电流检测芯片包括：载流导体，磁性传感器电路，设置有第一组感应线圈的基板；所述载流导体具有扁平的u型分段或“工”字型分段实现为引线框架的一部分；所述基板与所述引线框架层叠设置，所述基板设置有感应线圈的表面作为第一表面；所述基板的第一表面的相对面作为其第二表面，所述第二表面与所述引线框架相对；所述u型分段在所述第一组感应线圈围成的内部各处产生的磁场，均以第一方向穿过所述基板的第一表面；或者所述“工”字型分段的竖直分段在所述第一组感应线圈围成的内部各处产生的磁场，均以第一方向穿过所述基板的第一表面；所述第一方向为：从所述基板的第一表面穿入至所述基板的第二表面，或从所述基板的第二表面穿出至所述基板的第一表面；所述磁性传感器电路包括若干磁传感单元；所述若干磁传感单元均设置于所述基板的第一表面，用于检测所述载流导体中电流的直流部分大小。2.如权利要求1所述的电流检测芯片，其特征在于，所述基板上设置有第二组感应线圈；所述第二组感应线圈围成的内部仅通过所述扁平的u型分段或所述“工”字型分段的竖直分段产生的、以第二方向穿过所述基板第一表面的磁场，所述第二方向与所述第一方向相反；所述第二组感应线圈与第一组感应线圈相互串联以抵消共模时变磁场的干扰。3.如权利要求2所述的电流检测芯片，其特征在于，当所述载流导体具有扁平的第一u型分段时，所述第一组感应线圈沿着所述第一u型分段进行绕制，且其绕制平面为所述第一表面；所述第一组感应线圈的最外圈在所述第一表面的投影不超出所述第一u型分段外边缘在所述第一表面的投影，其最内圈在所述第一表面的投影超出所述第一u型分段内边缘在所述第一表面的投影。4.如权利要求3所述的电流检测芯片，其特征在于，所述载流导体具有扁平的第二u型分段；所述第二u型分段与所述第一u型分段具有一条公共的臂，且两者开口朝向相反整体形成躺平的“s”型；所述第二组感应线圈的最外圈在所述第一表面的投影不超出所述第二u型分段外边缘在所述第一表面的投影，其最内圈在所述第一表面的投影超出所述第二u型分段内边缘在所述第一表面的投影。5.如权利要求2所述的电流检测芯片，其特征在于，所述载流导体具有扁平的“工”字型分段；所述第一组感应线圈和所述第二组感应线圈关于所述“工”字型分段竖直部分的竖直中心线对称设置。6.如权利要求1-5中任一项所述的电流检测芯片，其特征在于，所述基板上还设置有用于支持所述电流检测芯片的自检功能的激励线圈；所述激励线圈与感应线圈构成互感，在通入交流电时通过产生的磁场使所述第一组感应线圈、所述磁性传感器电路产生响应输出；所述感应线圈为所述第一组感应线圈，或由第一组、第二组感应线圈串联构成的感应线圈。7.如权利要求6所述的电流检测芯片，其特征在于，所述电流检测芯片还集成有对感应线圈输出信号、磁性传感器电路的输出信号进行调理的信号调理电路。8.如权利要求6所述的电流检测芯片，其特征在于，所述激励线圈与所述第一组感应线圈的磁互感耦合方式为：共抽头方式或隔离磁互感耦合方式；当采用隔离磁互感耦合方式时，所述激励线圈采用跟第一组感应线圈相同绕制方式，其包绕第一组感应线圈的最外层；
激励线圈与感应线圈的层叠绕制可以在同层或者不同层进行。9.如权利要求6所述的电流检测芯片，其特征在于，所述磁传感单元为磁电阻或霍尔传感器。10.如权利要求6所述的电流检测芯片，其特征在于，所述磁传感单元为磁电阻，所述磁性传感器电路每个桥臂上具有一个或多个磁电阻的半桥/全桥电路；所述磁电阻的灵敏方向均平行于第一表面，或垂直于第一表面。11.如权利要求6所述的电流检测芯片，其特征在于，当所述载流导体具有扁平的u型分段时，以所述基板第一表面的法线为坐标轴的z轴方向，以任一u型分段的一条臂中电流方向为y轴方向，通过以下方式将磁传感单元设置在所述基板的第一表面：任一半桥两个桥臂上磁传感单元的灵敏方向均相同、平行于x轴方向或均反平行于x轴方向，由所述载流导体u型分段的电流产生的、在任一半桥两个桥臂上的磁传感单元所处位置的磁场分别具有平行于x轴方向、反平行于x轴方向的分量；或者，任一半桥两个桥臂上磁传感单元的灵敏方向均相同、平行于z轴方向或均反平行于z轴方向，由所述载流导体u型分段的电流产生的、在任一半桥两个桥臂上磁传感单元所处位置的磁场分别具有平行于z轴方向、反平行于z轴方向的分量。12.如权利要求6所述的电流检测芯片，其特征在于，当所述载流导体具有扁平的“工”字型分段时，以所述基板第一表面的法线为坐标轴的z轴方向，以所述“工”字型分段竖直部分中电流方向为y轴方向；任一半桥两个桥臂上磁传感单元的灵敏方向均相同、平行于z轴方向或均反平行于z轴方向，由流经所述载流导体的“工”字型分段的电流产生的、在任一半桥两个桥臂上的磁传感单元所处位置的磁场分别具有平行于z轴方向、反平行于z轴方向的分量。

技术总结
本发明涉及磁传感器技术领域，提供了一种用于电力设备的电流检测芯片。该电流检测芯片包括：具有扁平的U型分段或“工”字型分段实现为引线框架的一部分的载流导体，用于检测载流导体中常规电流（包括直流电流以及低频大电流）的磁性传感器电路，设置有感应线圈的基板。所述感应线圈，用于检测载流导体中的拉弧电流。本发明提供的电流检测芯片，在芯片微制造工艺的基础上，合理设置各功能组件的形式和空间位置；不仅能同时检测直流、拉弧电流，还具有体积小、适用于逆变器等对元件空间有严格限制的电力设备。的电力设备。的电力设备。


技术研发人员：史卫平 张小军 李东风 郭海平 薛松生
受保护的技术使用者：江苏多维科技有限公司
技术研发日：2023.07.13
技术公布日：2023/8/14