用于提供指示安全操作的信息的设备和电流传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]示例实施例涉及包括用于磁场的感测的磁阻感测元件的设备以及用于确定指示设备的安全操作的信息的构思。
【背景技术】
[0002]包括磁阻感测元件的设备用于各种应用中。例如，一些电流感测设备使用磁阻感测元件以便确定由通过导体的电流生成的磁场以便能够基于使用磁阻感测元件确定的磁场的大小推断电流的大小。
[0003]电流传感器可以例如用于确定流过或者在用于提供交流电源电压的功率模块或者功率变换器内的电流。该类的功率变换器例如用于提供用于电动机的电源电压。电动机可以用于驱动车辆或者车辆的特定部件，例如转向装置等。
[0004]在各种应用中，期望能够确定指示磁阻感测元件或者含磁阻感测元件的设备的安全操作的信息以便能够推断使用磁阻感测元件确定的结果是否可靠。进一步地，指示安全操作的信息应当被确定且避免高附加成本或由附加设备造成的高空间消耗。
【发明内容】
[0005]根据一些示例实施例，这可以由包括信号发生器和信号输入的设备实现，所述信号发生器用于生成引起用于磁阻感测元件的磁自检场的信号，而所述信号输入用于在施加磁自检场之前的第一时刻接收第一传感器信号并且在施加磁自检场之后的第二时刻接收第二传感器信号。设备的评价电路基于第一传感器信号和第二传感器信号的评价确定指示安全操作的信息。使用自检场，指示安全操作的信息可以被确定且避免例如用于相同目的的冗余磁阻感测元件以及它们相关联的附加成本。
[0006]根据一些不例实施例，如果第一传感器信号与第二传感器信号之间的差异对应于对磁自检场的期望的传感器响应，则确定设备处于安全状态中。第一传感器信号与第二传感器信号的差别可以与磁阻感测元件对磁自检场的期望响应比较。
[0007]电流传感器的示例实施例包括提供响应于磁场的传感器信号的至少一个磁阻感测元件。信号发生器被配置为在电流传感器的磁阻感测元件处引起磁自检场。电流传感器的读出电路在施加磁自检场之前的第一时刻接收第一传感器信号，并且在施加磁自检场之后的第二时刻接收第二传感器信号。评价电路基于第一传感器信号和第二传感器信号的评价来确定指示电流传感器的安全操作的信息，其可以用作推断关于由电流传感器确定的电流的信息是否可靠。
[0008]功率变换器的示例实施例包括提供交流输出电压的至少一个变换器模块，所述变换器模块通过导体路径被耦合到输出端子。电流传感器被放置在由通过导体路径的电流生成的磁场内。通过由功率变换器内的单个导体路径生成的磁场，由功率变换器提供的电流可以在功率变换器自身内得到确定，以便能够例如控制从功率变换器接收它们的电源电压的电动机。这可以没有附加电路或者部件的情况下并且以高精确度得以实现以便避免附加成本，以及用于功率变换器附近的其他组件所需要的额外空间。
【附图说明】
[0009]在下文中将仅通过示例的方式并且参考附图描述装置和/或方法的一些实施例，在附图中
[0010]图1a示意性地图示了电流传感器的示例实施例；
[0011]图1b示意性地图示了电流传感器的示例实施例；
[0012]图2示意性地图示了设备的示例实施例；
[0013]图3图示了电流传感器的示例实施例；
[0014]图4图示了将在设备或电流传感器的示例内使用的磁阻元件的示例；
[0015]图5图示了用于提供交流输出电压的功率变换器的示例；以及
[0016]图6图示了用于提供三相交流电流的功率变换器的示例。
【具体实施方式】
[0017]现在将参考附图更加完全地描述各种示例实施例，在附图中图示了一些示例实施例。在附图中，线、层和/或区域的厚度为清楚起见可能被夸大。
[0018]因此，虽然进一步的实施例能够有各种变化和各种备选形式，其一些示例实施例在附图中通过示例的方式被示出并且在本文中将被详细地描述。然而，应当理解的是并不旨在将示例实施例限制到所公开的具体形式，而是相反，示例实施例应当涵盖落在本公开的范围内的所有的修改、等同方案和备选方案。同样的附图标记贯穿附图的描述指代同样的或者类似的元件。
[0019]将要理解的是，当元件被称为“连接”或者“耦合”到另一元件时，它可以直接地连接到或者耦合到其他元件或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接地连接”或者“直接地耦合”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他措辞应当以类似的方式被解释(例如，“在……之间”与“直接地在……之间”、“邻近”与“直接地邻近”等)。
[0020]本文所使用的术语是仅用于描述具体示例实施例的目的，并且不旨在限制进一步的示例实施例。如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地说明。将要进一步地理解的是当术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中使用时，指定陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或者多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或者其附加。
[0021]除非另外限定，本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与由示例实施例所属领域技术人员通常理解的相同的含义。将要进一步地理解的是，术语，例如在常用词典中限定的术语，应当被解释为具有与它们的在相关领域的背景中的含义一致的含义，并且将不以理想化的方式或者过于形式化的意义被解释，除非在本文中明确地这么限定。
[0022]图1图示了包括至少一个磁阻感测元件102的电流传感器100的示例实施例。磁阻感测元件102被用于响应于磁场而生成或者提供传感器信号。磁阻感测元件102可以例如由受到各向异性磁阻效应(AMR)、巨磁阻效应(GMR)或者超巨磁阻效应(CMR)的材料组成或者包括这些材料。如图1所示，假定外部电磁场104由磁阻感测元件102测量。外部磁场104的强度引起磁阻感测元件102的电阻率的变化。如果提供恒定操作电压，则电阻率的变化可以借助于流过磁阻感测元件102的电流的变化而确定，或者如果提供恒定电流通过磁阻感测元件102，则电阻率的变化可以通过磁阻感测元件102上的电压的变化而确定。电流传感器100的信号发生器106在磁阻感测元件102处引起磁自检场108。
[0023]图1a图示了各种可能的配置中的自检场108被定向为与外部磁场104相反的一个特定配置。然而，根据进一步的实施例，磁自检场108和外部磁场104的相对定向可以不同。图1b图示了其中磁自检场108可以被定向为平行或者反平行于电流方向120的进一步的示例，所述电流方向是其中电流穿过感测元件102的方向。还可以在不存在外部磁场104的情况下施加磁自检场108。读出电路110在施加磁自检场之前在第一时刻接收第一传感器信号110a，并且在施加第二信号之后在第二时刻接收第二传感器信号110b。根据一些不例，当施加或者叠加磁自检场108时，第一传感器信号IlOa和第二传感器信号IlOb中的一个传感器信号被确定，如图1a所示。根据进一步的示例，磁自检场108的应用在第二时刻之前结束使得第一传感器信号I1a和第二传感器信号IlOb 二者在不同时存在磁自检场108的情况下被确定，如图1b所示。评价电路112基于第一传感器信号IlOa和第二传感器信号IlOb的评价确定指示电流传感器100的安全操作的信息。即，关于电流传感器100的可靠性或者安全操作的信息由评价电路112确定，这在于传感器信号在施加磁自检场108之前和之后被确定或者接收。
[0024]使用实施例可以例如避免使用分流电阻器和其他电流感测设备的必要。使用分流电阻器确定电流依赖于小的分流电阻器两端的电压降的测量以便计算输出电流。然而，由于分流电阻器，生成了额外的损耗并且因此系统的总体有效性被降低。此外，损耗增加了设备的温度，并且由于热耦合，增加了邻近部件的温度，这使得例如功率模块的集成变为挑战。实施例可以例如进一步避免具有高成本的本质上为使用霍尔效应的开环变送器(transducer)的其他传统电流传感器的使用。此外，那些电流传感器和它们的部件的大小使得几乎