开环电流传感器的制作方法

[0001]
本实用新型涉及传感器技术领域，具体地，涉及一种开环电流传感器。


背景技术：

[0002]
电流传感器，顾名思义，是一种检测电流的装置，能将被检测电流按一定规律变换成为符合一定标准需要的电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。而开环电流传感器作为电流传感器中的一种检测装置，由于其结构简单、可靠性高和过载能力强的优点而受到厂商的青睐。目前开环电流传感器都采用霍尔效应原理，其结构包括：磁芯、穿过磁芯的励磁导线、霍尔元件和处理电路构成。磁芯有一开口气隙，霍尔元件放置于开口气隙处。当励磁导线流过电流时，在励磁导线周围产生磁场强度与电流大小成正比的磁场，磁芯将磁力线聚集至气隙处，霍尔元件输出与气隙处磁感应强度成正比的电压信号，处理电路将该信号进行放大输出，得到所需线性电压信号。但是上述开环电流传感器也存在明显缺点，1)磁环在高温下聚磁能力变弱，使霍尔元件感应的磁场大小无法真实还原其电流大小；2)磁环开口制作工艺复杂，在批量制造时开口气隙公差较大，导致聚磁能力存在偏差，筛选成本高，同时也会使磁环易碎，无法保证其在恶劣工作环境下的可靠性；3)输出延时高，由于磁环先要聚磁，再转换为霍尔元件感应的磁场，使传感器输出延时高。
[0003]
专利文献cn105452880公开了一种电流传感器，包括：导体，其具有间隙；支承部，其在俯视时具有用于与上述导体电绝缘的空隙，该支承部用于支承信号处理ic；磁电转换元件，其构成为能够与上述信号处理ic电连接，并且配置在上述导体的上述间隙以检测从流过上述导体的电流产生的磁场，其中，在俯视时，上述磁电转换元件与上述信号处理ic配置在上述导体的相反侧；以及绝缘部件，其支承上述磁电转换元件，其中，上述导体具有u字形状、v字形状或c字形状的电流路径，上述u字形状、v字形状或c字形状的电流路径在俯视时在与上述支承部所在的方向相反的方向形成有开口。上述实用新型中所述开环电流传感器将励磁导线、霍尔元件和处理电路全部封装在一起，由于拉近了导线和霍尔元件之间的距离，霍尔元件可以直接感应通电导线周围产生的磁场，从而省去了磁环，使结构更加简单，成本也更低，也保证了批量产品的一致性。但是缺点也很明显：1)封装后的导线受制于空间大小，无法通过大电流，使电流传感器的检测范围受限，一般只能检测10安培一下的电流；2)散热能力差，封装体内通过的电流导致体内温度上升，容易造成霍尔元件和处理电路的受损。


技术实现要素：

[0004]
针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种开环电流传感器。
[0005]
根据本实用新型提供的一种开环电流传感器包括：印刷电路板模块、传感电路模块以及绝缘封装模块；所述印刷电路板模块包括：励磁导线、置物空间；所述传感电路模块放置于置物空间内部；所述印刷电路板模块还包括：信号接口；励磁导线用于通过电流并在
周边产生磁场；置物空间用于放置传感电路模块；信号接口用于电源、地和输出信号等导线的传输；所述传感电路模块包括：磁场感应元件；所述印刷电路板模块、传感电路模块采用绝缘封装模块相连接；所述绝缘封装模块将传感电路模块包裹在置物空间内。
[0006]
优选地，所述励磁导线采用以下任一种结构：-弯曲圆角结构；-直线形状结构。
[0007]
优选地，所述励磁导线采用以下任一种：-印刷电路板覆铜工艺制作而成的励磁导线；-金属件嵌入到印刷电路板上的励磁导线。
[0008]
优选地，所述置物空间采用以下任一种：-在印刷电路板上通过钻孔得到的凹槽置物空间；-在印刷电路板表面直接形成置物空间。
[0009]
优选地，所述印刷电路板模块采用单层或多层印刷边路板结构。传感电路模块可以是磁场感应元件，也可以是磁场感应元件和信号处理模块元件，也可以是磁传感器ic，也可以是磁场感应元件、信号处理模块元件和外围保护电路。
[0010]
优选地，所述传感电路模块还包括信号处理模块元件。传感电路模块可以是磁场感应元件，也可以是磁场感应元件和信号处理模块元件，也可以是磁传感器ic，也可以是磁场感应元件、信号处理模块元件和外围保护电路。
[0011]
优选地，所述磁场感应元件与励磁导线在垂直方向上的投影之间重叠。磁场感应元件感应励磁导线所产生磁场的平行分量。
[0012]
优选地，所述磁场感应元件与励磁导线在垂直方向上的投影之间没有重叠。磁场感应元件感应励磁导线所产生磁场的垂直分量。
[0013]
优选地，还包括：非导电胶、键合引线；所述传感电路模块采用非导电胶附着于置物空间内部；所述传感电路模块与印刷电路板模块之间采用键合引线进行电气连接；所述键合引线被包裹在置物空间内。非导电胶，用于将传感电路模块附着于置物空间内部，同时将传感电路模块和键合引线包裹在置物空间内，避免暴露在空气中；键合引线，用于传感电路模块和印刷电路板之间的电气连接；置物空间内的剩余部分用环氧树脂填充。
[0014]
优选地，非导电胶将传感电路模块包裹在置物空间内，也可以将传感电路模块所在印刷电路板平面全部包裹在置物空间内。
[0015]
优选地，传感电路模块的电源、地、输入及输出口通过印刷电路板模块上的信号接口与外部控制器相连接。
[0016]
与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：
[0017]
1、本实用新型省去了磁环，降低了成本，保证了传感器可靠性，同时降低了输出延时；
[0018]
2、本实用新型中，传感电路模块采用cob封装，相较传统smd封装简化了制作工艺流程，降低了成本；
[0019]
3、本实用新型中，励磁导线绘制在印刷电路板上，可承载的电流能力超过100安培，大大提高了电流检测范围，也不会引起过热而造成对传感电路模块的不利影响。
附图说明
[0020]
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0021]
图1为本实用新型开环电流传感器实例一外观示意图。
[0022]
图2为本实用新型开环电流传感器实例一正面结构示意图。
[0023]
图3为本实用新型开环电流传感器实例一反面结构示意图。
[0024]
图4为本实用新型开环电流传感器实例一剖面示意图。
[0025]
图5为本实用新型开环电流传感器实例二外观示意图。
[0026]
图6为本实用新型开环电流传感器实例二正面结构示意图。
[0027]
图7为本实用新型开环电流传感器实例二反面结构示意图。
[0028]
图8为本实用新型开环电流传感器实例二剖面示意图。
[0029]
图中：
[0030]
第一印刷电路板模块1
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第二印刷电路板模块13
[0031]
第一非导电胶2
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第二信号导线组件14
[0032]
第一信号导线组件3
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第二通孔组件15
[0033]
第一通孔组件4
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第四焊盘组件16
[0034]
第一焊盘组件5
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第二键合引线17
[0035]
第一键合引线6
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第二传感电路模块18
[0036]
第一传感电路模块7
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第五焊盘组件19
[0037]
第二焊盘组件8
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第二励磁导线20
[0038]
第一励磁导线9
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第六焊盘组件21
[0039]
第三焊盘10
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第二置物空间22
[0040]
第二非导电胶11
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第三非导电胶23
[0041]
第一置物空间12
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第四非导电胶24
具体实施方式
[0042]
下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。
[0043]
实施例一
[0044]
如附图1-4展示了一种新型开环电流传感器，包括：第一印刷电路板模块1，其上包括：
[0045]
第一励磁导线9，其通过第三焊盘10与外部电流源连接，用于通过电流并在其周边产生磁场；
[0046]
第一置物空间12，其用于放置第一传感电路模块7；
[0047]
第一通孔组件4，其用于信号导线在多层印刷电路板模块层与层之间的电气连接；
[0048]
第一焊盘组件5，其用于传感电路模块与印刷电路板模块7之间的电气连接；
[0049]
第二焊盘组件8，其用于电源、地和输出信号等导线与外部的电气连接；
[0050]
焊盘组件4和第一焊盘组件5之间通过第一信号导线组件3和第一通孔组件4进行电气连接；
[0051]
第二非导电胶11，其用于将第一传感电路模块7附着在第一置物空间12内部；
[0052]
第一键合引线6，其用于第一传感电路模块7与第一印刷电路板模块1之间的电气
连接；
[0053]
第一非导电胶2，其用于将第一传感电路模块7和第一键合引线6包裹在第一置物空间12内，避免直接暴露在空气中；
[0054]
本实用新型实例一中，第一励磁导线9具有弯曲圆角结构的特点；
[0055]
本实用新型实例一中，第一励磁导线9采用印刷电路板覆铜工艺制作而成，也可以是金属件嵌入到第一印刷电路板模块1上；
[0056]
本实用新型实例一中，第一置物空间12是在第一印刷电路板模块1上通过钻孔得到的凹槽，当印刷电路板模块板厚较厚的情况下，通过在印刷电路板模块上钻孔来减小传感电路模块和励磁导线之间的距离，使磁场感应元件接收到的磁场信号更大，更稳定，增加了传感器精度；
[0057]
本实用新型实例一中，第一传感电路模块7可以是磁场感应元件，也可以是磁场感应元件和信号处理模块元件，也可以是磁传感器ic，也可以是磁场感应元件、信号处理模块元件和外围保护电路；
[0058]
本实用新型实例一中，磁场感应元件与第一励磁导线9在垂直方向上的投影之间没有交叠，磁场感应元件感应励磁导线所产生磁场的垂直分量；
[0059]
本实用新型实例一中，第一置物空间12内的剩余部分用环氧树脂填充；
[0060]
本实用新型实例一中，第一印刷电路板模块1采用双层印刷电路板结构，根据需要，也可以采用单层印刷电路板结构；
[0061]
相比于现有技术中采用传统smd封装形式将励磁导线、霍尔元件和处理电路全部封装在一起，本实用新型所述的新型开环电流传感器采用cob封装形式，即板上芯片封装，是一种区别于smd封装技术的封装方式，具体是将传感电路模块用导电或非导电胶粘附在印刷电路板上，然后进行引线键合实现其电气连接，并用胶把芯片和键合引线包封。smd封装的生产工艺需要经过固晶、焊线、点胶、烘烤、冲压、分光分色、编带、贴片等环节，而cob封装的生产工艺在这个基础上进行简化，首先将裸片贴在线路板上然后固晶、焊线、测试、点胶和烘烤，所以cob封装相比smd分装在一定程度上节省了生产时间和制造成本。
[0062]
基于上述开环电流传感器架构，其工作方式如下：
[0063]
根据电流的磁效应可知，到第一励磁导线9通过电流时，会在其周围产生磁场，第一传感电路模块7中的磁场感应元件感应磁场垂直于磁场感应元件的磁场分量，输出给处理电路，处理电路将该磁场分量信号进行放大输出，得到所需线性电压信号。
[0064]
实施例二
[0065]
如附图5-8展示了一种新型电流传感器，其包括：
[0066]
第二印刷电路板模块13，其上包括：
[0067]
第二励磁导线20，其通过第六焊盘组件21与外部电流源连接，用于通过电流并在其周边产生磁场；
[0068]
第二置物空间22，其用于放置第二传感电路模块18；
[0069]
第二通孔组件15，其用于信号导线在多层印刷电路板模块层与层之间的电气连接；
[0070]
第四焊盘组件16，其用于传感电路模块与第一印刷电路板模块13之间的电气连接；
[0071]
第五焊盘组件19，其用于电源、地和输出信号等导线与外部的电气连接；
[0072]
第四焊盘组件16和第五焊盘组件19之间通过第二信号导线组件14和第二通孔组件15进行电气连接；
[0073]
第三非导电胶23，其用于将第二传感电路模块18附着在第二置物空间22内部；
[0074]
第二键合引线17，其用于第二传感电路模块18与第二印刷电路板模块13之间的电气连接；
[0075]
第四非导电胶24，其用于将第二传感电路模块18所在印刷电路板平面全部包裹在第二置物空间22内，避免直接暴露在空气中；
[0076]
本实用新型实例二中，第二励磁导线20是直线形状；
[0077]
本实用新型实例二中，第二励磁导线20采用印刷电路板覆铜工艺制作而成，也可以是金属件嵌入到第二印刷电路板模块13上；
[0078]
本实用新型实例二中，直接在第二印刷电路板模块13表面直接形成第二置物空间22；
[0079]
本实用新型实例二中，第二传感电路模块18可以是磁场感应元件，也可以是磁场感应元件和信号处理模块元件，也可以是磁传感器ic，也可以是磁场感应元件、信号处理模块元件和外围保护电路；
[0080]
本实用新型实例二中，磁场感应元件与第二励磁导线20在垂直方向上的投影之间重叠，磁场感应元件感应励磁导线所产生磁场的平行分量；
[0081]
本实用新型实例二中，第二置物空间22内的剩余部分用环氧树脂填充；
[0082]
本实用新型实例二中，信号电路板模块13采用双层印刷电路板结构，根据需要，也可以采用单层印刷电路板结构；
[0083]
基于上述开环电流传感器架构，其工作方式如下：
[0084]
根据电流的磁效应可知，到第二励磁导线20通过电流时，会在其周围产生磁场，第二传感电路模块18中的磁场感应元件感应磁场平行于磁场感应元件的磁场分量，输出给处理电路，处理电路将该磁场分量信号进行放大输出，得到所需线性电压信号。
[0085]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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申请和简化描述，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申请的限制。
[0086]
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。