電流傳感器和感測電流的方法與流程

本申請要求2015年2月10日提交的美國專利申請no.14/618,343的優先權，其全部內容通過引用并入本文用于所有目的。

本公開總體上涉及電流傳感器。更具體地，本公開涉及與使用磁感應的電流傳感器相關的設備、系統和方法。

背景技術：

精確的電流測量在電子系統中很重要。例如，在無線電力傳輸系統中，注入到電力傳輸單元(ptu)的天線線圈中的電流的精確測量可以用來維持到環境中的適當水平的電磁(em)輻射。一些解決方案可以基于測量跨兩個串聯電容器的電壓降，一個電容器附接到天線的每個線圈引線。直接測量電壓可能會產生與差分電壓緩沖器和放大器電路的設計相關的技術挑戰，因為兩個線圈引線都處于高電壓。此外，測量過程可能復雜，需要測量在串聯電容器后面的天線線圈兩端的電壓并且然后測量在串聯電容器之后的電壓，以及快速地切換被饋送到低通濾波器中的電壓。該方法具有一些缺點：電路可能需要昂貴的部件來實現；以及進行測量的過程可能由于可能被注入到天線中的開關噪聲而產生大量電磁干擾(emi)。

技術實現要素：

本公開描述了一種操作為感測導體中的電流的流動的電流傳感器。在各種實施例中，電流傳感器包括感測元件，其被配置為耦合到由導體中的電流的流動生成的第一磁場并且產生表示導體中的電流的流動的信號。電流傳感器還包括屏蔽物，屏蔽物包括夾住感測元件以限定堆疊的第一材料和夾住該堆疊的第二材料。屏蔽物被配置為響應于在電流傳感器外部的第三磁場來生成與第三磁場相對的第二磁場。屏蔽物還被配置為防止與由導體中的電流的流動生成的第一磁場相對的磁場的產生。

在一些實施例中，屏蔽物還被配置為關閉用于第一磁場的路徑。

在一些實施例中，第一材料可以是鐵氧體材料，并且第二材料可以是導電材料。

在一些實施例中，電流傳感器可以包括與感測元件鄰近布置的電容屏蔽物，以避免在導體與感測元件之間的電場的電容性耦合。在一些實施例中，電容屏蔽物可以是具有自由的第一端和被配置為用于到接地電勢的連接的第二端的導電引線，從而為電場提供到地的路徑。

在一些實施例中，感測元件可以包括布置在襯底上的線圈。在一些實施例中，襯底可以是多層印刷電路板(pcb)的層。

在一些實施例中，感測元件可以包括布置在第一平面上的第一線圈和布置在與第一平面間隔開的至少第二平面上的至少第二線圈。在一些實施例中，第一電容屏蔽物可以與第一線圈和導體鄰近布置，并且第二電容屏蔽物可以與第二線圈和導體鄰近布置。在一些實施例中，第一線圈可以與第二線圈串聯連接。在一些實施例中，第一線圈可以是形成在多層pcb的層上的跡線，并且第二線圈可以是形成在多層pcb的另一層上的跡線。

在一些實施例中，感測元件可以是：被布置為與導體鄰近的第一線圈；以及與第一導電線圈以相對關系布置并且被布置為與導體鄰近的第二導電線圈。在一些實施例中，第一線圈和第二線圈可以實質上共面。

在一些實施例中，電流傳感器可以包括放大器電路，其連接到感測元件以基于由感測元件產生的信號來生成輸出電壓。

在一些實施例中，導體構成傳輸線圈的一部分或者被配置為驅動傳輸線圈，傳輸線圈被配置為生成用于無線電力傳輸的外部磁場，其中外部磁場構成第三磁場。

本公開描述了一種用于感測電流的方法。在一些實施例中，該方法包括通過在感測區域處磁性耦合到由在導體中流動的電流生成的第一磁場來生成表示在導體中流動的電流的輸出電壓。該方法還包括將感測區域從外部磁場屏蔽，包括生成與外部磁場相對的第二磁場，使得通過磁性耦合到第一磁場而生成的輸出電壓實質上不受來自外部磁場的影響。該方法還包括防止與由導體中的電流的流動生成的第一磁場相對的磁場的產生。

在一些實施例中，防止與第一磁場相對的磁場的產生包括將第一磁場耦合到至少部分地包圍感測區域的鐵氧體材料。

在一些實施例中，該方法還可以包括將感測區域從由導體中流動的電流生成的電場屏蔽，使得生成的輸出電壓實質上不受來自電場的影響。

在一些實施例中，磁性耦合到第一磁場可以包括與導體鄰近布置導電材料線圈。在一些實施例中，該方法可以包括通過與導體和導電材料線圈鄰近布置導電引線并且將導電引線連接到接地電勢來將感測區域從由導體中流動的電流生成的電場屏蔽。

在一些實施例中，磁性耦合到第一磁場可以包括與導體鄰近布置第一線圈和與導體鄰近布置第二線圈。在一些實施例中，第一線圈可以與第二線圈共面。在一些實施例中，第一線圈可以在與第二線圈分離的平面上。

本公開描述了一種電流傳感器，其具有第一裝置，第一裝置用于在靠近導體的感測區域處磁性耦合到由導體中的電流流動生成的第一磁場。在一些實施例中，電流傳感器可以包括第二裝置，第二裝置用于生成與外部磁場相對的第二磁場以將感測區域從外部磁場屏蔽，使得第一裝置的輸出實質上不受來自外部磁場的影響。在一些實施例中，電流傳感器可以包括第三裝置，第三裝置用于將感測區域從第二裝置屏蔽，使得第一裝置的輸出實質上不受來自第二裝置的效果的影響。

在一些實施例中，第二裝置可以包括至少部分地包圍感測區域的導電材料。在一些實施例中，第三裝置可以包括至少部分地包圍感測區域并且被布置在導電材料內的鐵氧體材料。

在一些實施例中，電流傳感器可以包括第四裝置，第四裝置用于屏蔽由導體中的電流流動生成的電場，使得第一裝置的輸出實質上不受來自電場的影響。在一些實施例中，第四裝置可以包括被配置為與第一裝置和導體鄰近布置的導電引線。

在一些實施例中，第一裝置可以是布置在襯底上的導電材料環。在一些實施例中，環可以具有多個匝。

在一些實施例中，本公開描述了一種用于向接收器設備無線地傳輸充電電力的裝置。該裝置包括傳輸線圈，其被配置為響應于被交流電驅動來生成用于向接收器設備無線地傳輸充電電力的第一磁場。該裝置還包括驅動器電路，其經由導體電耦合到傳輸線圈，驅動電路被配置為經由導體利用交流電來驅動傳輸線圈。該裝置還包括電流傳感器，其被配置為感測導體中的電流的流動。電流傳感器包括感測線圈，其被配置為耦合到由導體中的交流電生成的第二磁場以產生指示導體中的電流的流動的信號。電流傳感器還包括屏蔽物，屏蔽物包括夾住感測線圈以限定堆疊的鐵磁材料并且包括夾住該堆疊的導電材料。

以下詳細描述和附圖提供對本公開的性質和優點的更好理解。

附圖說明

關于下面的討論以及特別是附圖，強調所示的細節表示用于說明性討論的目的的示例，并且被提供用于提供對本公開的原理和概念方面的描述。在這方面，除了對本公開的基本理解所需要的內容之外，沒有嘗試示出實現細節。下面的討論結合附圖使得如何可以實踐根據本公開的實施例對于本領域技術人員來說是顯而易見的。在附圖中：

圖1是根據說明性實施例的無線電力傳輸系統的功能框圖。

圖2是根據說明性實施例的無線電力傳輸系統的功能框圖。

圖3是根據說明性實施例的包括發射或接收天線的圖2的發射電路或接收電路的部分的示意圖。

圖4a和圖4b是表示根據本公開的實施電流傳感器的說明性配置。

圖5示出了根據本公開的各方面的電流傳感器的說明性實施例。

圖6示出了根據本公開的各方面的電流傳感器的說明性實施例。

圖6a示出了端對端連接的電容屏蔽物的示例。

圖7示出了根據本公開的磁性屏蔽物的說明性實施例。

圖7a和圖7b示出了根據本公開的磁性屏蔽物的側視圖。

圖8示出了圖7的磁性屏蔽物的一個方面。

圖9示出了根據本公開的各方面的電流傳感器的說明性實施例。

圖9a示出了根據本公開的各方面的電流傳感器的說明性實施例。

圖10a、圖10b、圖10c和圖10d示出了根據本公開的電流傳感器的說明性配置。

具體實施方式

在以下描述中，出于解釋的目的，闡述了很多示例和具體細節，以便提供對本公開的透徹理解。然而，對于本領域技術人員顯而易見的是，在權利要求中表達的本公開可以單獨地或與下面描述的其他特征組合地包括這些示例中的一些或全部特征，并且還可以包括本文中描述的特征和概念的修改和等同物。

圖1是根據說明性實施例的無線電力傳輸系統100的功能框圖。可以從電源(本圖中未示出)向發射器104提供輸入電力102，以生成用于執行能量傳遞的無線(例如，磁或電磁)場105。接收器108可以耦合到無線場105并且生成用于通過耦合到輸出電力110的設備(本圖中未示出)來存儲或消耗的輸出電力110。發射器104和接收器108可以分開距離112。

在一個說明性實施例中，發射器104和接收器108可以根據相互諧振關系來配置。當接收器108的諧振頻率和發射器104的諧振頻率基本上相同或非常接近時，發射器104與接收器108之間的傳輸損耗最小。因此，可以在更大的距離上提供無線電力傳輸。因此，諧振電感耦合技術可以在各種距離上以及在各種感應線圈配置下實現提高的效率和電力傳輸。

當接收器位于由發射器104產生的無線場105中時，接收器108可以接收電力。無線場105對應于由發射器104輸出的能量可以被接收器108捕獲的區域。無線場105可以對應于發射器104的“近場”，如將在下面進一步描述。發射器104可以包括用于向接收器108傳遞能量的發射天線或線圈114。接收器108可以包括用于接收或捕獲從發射器104傳輸的能量的接收天線或線圈118。近場可以對應于其中存在由發射線圈114中的電流和電荷產生的強反應場的區域，強反應場最小程度地發射線圈114輻射掉電力。近場可以對應于在發射線圈114的大約一個波長(或其分數)的范圍內的區域。

如上所述，通過將無線場105中的大部分能量耦合到接收線圈118而不是將電磁波中的大部分能量傳播到遠場，可以發生有效的能量傳遞。當位于無線場105內時，可以在發射線圈114與接收線圈118之間產生“耦合模式”。

在圖1中，發射器104可以輸出具有與發射線圈114的諧振頻率相對應的頻率的時變磁(或電磁)場。當接收器108在無線場105內時，時變磁(或電磁)場可以在接收線圈118中感應出電流。如上所述，如果接收線圈118被配置為以發射線圈114的頻率諧振，則可以有效地傳遞能量。在接收線圈118中感應的ac信號可以如上所述地被整流，以產生可以被提供以對負載充電或為負載供電的dc信號。

圖2是根據另一說明性實施例的無線電力傳輸系統200的功能框圖。系統200可以包括發射器204和接收器208。發射器204(本文中也稱為電力傳輸單元ptu)可以包括發射電路206，發射電路206可以包括振蕩器222、驅動電路224以及濾波和匹配電路226。振蕩器222可以被配置為生成可以響應于頻率控制信號223而調節的期望頻率處的信號。振蕩器222可以將振蕩器信號提供給驅動電路224。驅動電路224可以被配置為基于輸入電壓信號(vd)225以例如發射天線214的諧振頻率來驅動發射天線214。驅動電路224可以是被配置為從振蕩器222接收方波并且輸出正弦波的開關放大器。

濾波和匹配電路226可以濾除諧波或其他不想要的頻率，并且將發射器204的阻抗與發射天線214相匹配。作為驅動發射天線214的結果，發射天線214可以生成無線場205以便以足以對電池236充電或另外對負載供電的水平來無線地輸出電力。

接收器208(本文中也稱為電力接收單元pru)可以包括接收電路210，接收電路210可以包括匹配電路232和整流電路234。匹配電路232可以將接收電路210的阻抗與接收天線218相匹配。整流電路234可以從交流(ac)電力輸入端生成直流(dc)電力，以對電池236充電，如圖2所示。另外，接收器208和發射器204可以在單獨的通信信道219(例如，藍牙、zigbee、蜂窩等)上通信。可替代地，接收器208和發射器204可以使用無線場205的特性經由帶內信令來通信。

接收器208可以被配置為確定由發射器204發射并且由接收器208接收的電力的量是否適合于對電池236充電。發射器204可以被配置為生成主要是非輻射的場，其具有用于提供能量傳遞的直接場耦合系數(k)。接收器208可以直接耦合到無線場205，并且可以生成用于由耦合到輸出或接收電路210的電池(或負載)236來存儲或消耗的輸出電力。

如上所述，發射器204和接收器208可以分開某個距離，并且可以根據相互諧振關系來配置，以最小化發射器與接收器之間的傳輸損耗。

圖3是根據說明性實施例的圖2的發射電路206或接收電路210的部分的示意圖。如圖3所示，發射或接收電路350可以包括天線352。天線352也可以被稱為或被配置為“環路”天線352。天線352在本文中也可以被稱為或被配置為“磁性”天線、或感應線圈、或諧振器。術語“天線”通常是指可以無線地輸出或接收能量以耦合到另一“天線”的部件。天線也可以被稱為被配置為無線地輸出或接收電力的類型的線圈。如本文中使用的，天線352是被配置為無線地輸出和/或接收電力的類型的“電力傳輸部件”的示例。天線352可以包括空氣芯或諸如鐵氧體磁心(該圖中未示出)的物理芯。

如上所述，能量在發射器104(如圖2中參考的發射器204)與接收器108(如圖2中參考的接收器208)之間的有效傳遞可以在發射器104與接收器108之間的匹配或幾乎匹配的諧振期間發生。然而，即使發射器104與接收器108之間的諧振不匹配，能量仍然可以被傳遞，然而效率可能受到影響。例如，當諧振不匹配時，效率可能較低。通過將來自發射線圈114(如圖2中參考的發射線圈214)的無線場105(如圖2中參考的無線場205)的能量耦合到位于無線場105的附近的接收線圈118(如圖2中參考的接收線圈218)，可以發生能量傳遞，而不是將能量從發射線圈114傳播到自由空間中。

環路或磁性天線的諧振頻率基于電感和電容。電感可以簡單地是由天線352產生的電感，而電容(例如，電容器)可以被添加以產生期望的諧振頻率處的諧振結構。作為非限制性示例，電容器354和電容器356可以被添加到發射或接收電路350以產生諧振電路。因此，對于較大直徑的天線，維持諧振所需的電容的尺寸可以隨著環路的直徑或電感的增加而減小。

此外，隨著天線的直徑增加，近場的有效能量傳遞面積可能增加。使用其他部件形成的其他諧振電路也是可能的。作為另一非限制性示例，電容器(未示出)可以并聯放置在電路350的兩個端子之間。對于發射天線，具有基本上對應于天線352的諧振頻率的頻率的信號358可以是到天線352的輸入。對于接收天線，具有基本上對應于天線352的諧振頻率的頻率的信號358可以是來自天線352的輸出。

現在將討論根據本公開的電流傳感器的描述，其可以在圖1的發射器104或圖2的發射器204中使用。圖4a示出了包括經由載流導體42連接到負載44的功率放大器40的電路。根據本公開的電流傳感器402可以被配置為感測載流導體42中的電流的流動并且產生表示導體中的電流的流動的信號。僅僅作為用于說明使用情況的示例，電流傳感器402可以被并入圖2所示的無線電力傳輸系統200中。在該示例中，功率放大器40可以對應于發射器204中的驅動電路224，并且負載44可以對應于發射線圈214。電流傳感器402可以在無線電力傳輸期間檢測發射線圈214中的負載變化，作為經由磁場耦合到接收器(例如，pru)的電力量的變化的結果。例如，電力耦合的變化可能由pru汲取的電力量、與ptu進行無線電力傳輸的pru的數目等引起。載流導體42可以對應于從驅動電路224向發射線圈214提供電流的連接(例如，線)。當然，應當理解，根據本公開的電流傳感器可以被容易地適配用于在其他電路配置中使用。

電流傳感器402可以包括用于為載流導體42提供連接點的連接404和406。電流傳感器402可以包括響應于導體42中的電流流動而輸出信號的輸出408。

例如，輸出408可以連接到合適的放大器48，以產生表示載流導體42中的電流流動的信號。在一些實施例中，放大器48的輸出可以是表示載流導體42中的電流流動的電流信號。在其他實施例中，諸如圖4a所示，放大器48的輸出可以是表示載流導體42中的電流流動的輸出電壓vout。在一些實施例中，放大器48的輸出可以用作反饋信號以控制從功率放大器40輸出的電流流動。在其他實施例中，放大器48的輸出可以用于監測系統的操作情況。例如，在圖2所示的無線電力傳輸系統200的上下文中，在一些實施例中，電流傳感器402可以用于檢測過載情況。在其他實施例中，電流傳感器402可以用于檢測pru在ptu的充電表面上的放置等。

圖4a中的功率放大器40表示單端輸出的示例。參考圖4b，功率放大器40a可以具有差分輸出，以在兩個載流導體42a和42b上提供電力。因此，根據本公開的一些實施例的電流傳感器412可以被配置為在多個載流導體(例如，42a、42b)上提供電流感測。在一些實施例中，例如，電流傳感器412可以包括連接404a、404b和406a、406b以向載流導體42a、42b提供連接點。

現在將討論對圖4a所示的電流傳感器402的說明性實施例的描述。圖5示出了根據本公開的電流傳感器402的細節、以及被包括用于上下文的圖4a所示的一些電路元件。在一些實施例中，例如，電流傳感器402可以包括布置在例如由襯底532限定的平面上的感測元件502和主(目標)導體504。感測元件502可以鄰近主導體504布置。在一些實施例中，感測元件502可以包括導電材料的線圈512(或環路)。主導體504可以在連接點504a、504b處連接到載流導體42，例如通過形成在連接點504a、504b處的導電焊盤。

在一些實施例中，襯底532可以是用于較大電路的印刷電路板(pcb)的區域。在其他實施例中，襯底532可以是獨立的、自包含的pcb。線圈512可以是形成在襯底532上的跡線或多個跡線分段。同樣，主導體504可以是形成在襯底532上的跡線。用于形成跡線的導電材料可以是銅或任何合適的導電材料。跡線可以使用很多已知技術中的任一種來形成在襯底532上。

圖5描繪了形成在襯底532的第一表面上的線圈512。在一些實施例中，線圈512可以是具有一個或多個匝的螺旋。線圈512的外端512b可以終止在襯底532上的導電焊盤b處。線圈512的內端512a可以通過返回路徑終止在襯底532上的導電焊盤a處，該返回路徑包括被形成為穿過襯底532的通孔514和518、以及形成在襯底532的第二表面上并且將通孔514連接到通孔518的跡線516。跡線可以將通孔518連接到焊盤a。

根據本公開，電流傳感器402還可以包括與傳感器元件502和主導體504二者鄰近布置的電容屏蔽物522。在一些實施例中，電容屏蔽物522可以包括形成在襯底532上的導電跡線(引線)。電容屏蔽物522的一端522a可以是“自由的”，或者不以其他方式連接。電容屏蔽物522的另一端522b可以經由跡線524連接到導電焊盤c。在一些實施例中，焊盤c可以連接到接地電勢。在其他實施例中，焊盤b和焊盤c可以連接到公共電壓基準。

在操作中，當電流流過載流導體42時，電流將流過主導體504。當電流流過主導體504時，可以在主導體周圍產生磁場，例如當電流是諸如交流電(ac)的時變電流時。在主導體504附近的傳感器元件502可以磁性耦合到由主導體生成的磁場。傳感器元件502與主導體504之間的區域可以被稱為感測區域。可以在傳感器元件502中感應由磁性地耦合到由主導體504生成的磁場而導致的電壓。感應電壓可以由放大器48放大，以生成表示在主導體504中流動的電流的輸出電壓vout。

由在主導體504中流動的電流生成的電場可以電容地耦合到傳感器元件502。可以耦合到傳感器元件502的能量可以在生成的輸出電壓vout中產生誤差。然而，電容屏蔽物522可以將電場電容耦合到接地電勢，從而防止輸出電壓vout受到電場的影響。

圖6表示根據本公開的一些實施例的電流傳感器600的示例。在一些實施例中，電流傳感器600可以包括感測元件602和主(目標)導體604。感測元件602可以鄰近主導體604布置。在一些實施例中，感測元件602可以包括布置在第一平面(例如，由襯底632-1限定)上的導電材料612-1的第一線圈(或環路)和布置在第二平面(例如，由襯底632-2限定)上的導電材料612-2的第二線圈。主導體604可以布置在襯底632-1上。主導體604可以在連接點604a、604b處連接到載流導體(例如圖4中的42)，例如通過形成在連接點處的導電焊盤。

在一些實施例中，襯底632-1、632-2可以是多層pcb中的層。線圈612-1、612-2可以是形成在pcb的相應的層上的跡線。同樣，主導體604可以是形成在一個層上的跡線；例如，圖6示出了形成在襯底632-1上的主導體。用于形成跡線的導電材料可以是銅或任何合適的材料。跡線可以使用很多已知技術中的任何一種來形成在襯底632-1、632-2上。

在一些實施例中，例如，線圈612-1、612-2可以串聯連接，如圖6所示。線圈612-1的外端612-1b可以終止在襯底632-1上的導電焊盤b處。通孔614b可以提供襯底632-1上的線圈612-1的內端612-1a到襯底632-2上的線圈612-2的內端612-2a的連接。通孔614c可以提供襯底632-2上的線圈612-2的外端612-2b到襯底632-1上的導電焊盤a的連接。

根據本公開，電流傳感器600還可以包括與傳感器元件602的線圈612-1和主導體604二者鄰近布置的第一電容屏蔽物622-1、以及與傳感器元件602的線圈612-2和主導體604二者鄰近附近布置的第二電容屏蔽物622-2。第二電容屏蔽物622-2仍然可以被認為與主導體604鄰近，即使第二電容屏蔽物和主導體處于多層pcb的不同層中。在一些實施例中，第一電容屏蔽物622-1可以包括形成在襯底632-1上的導電跡線(引線)，同樣，第二電容屏蔽物622-2可以包括形成在襯底632-2上的導電跡線(引線)。

根據本公開，電容屏蔽物622-1、622-2可以連接在一起，使得每個電容屏蔽物具有自由端和接地端，使得電容屏蔽物不形成閉環。例如，圖6示出了根據一些實施例的連接配置。電容屏蔽物622-1的一端622-1a可以是“自由的”，或者不以其他方式被連接。電容屏蔽物622-1的另一端622-1b可以例如經由跡線624連接到導電焊盤c。同樣，電容屏蔽物622-2的一端622-2a可以是“自由的”或者不以其他方式被連接。電容屏蔽物622-2的另一端622-2b可以連接到導電焊盤c；例如，通孔614a可以將端部622-2b連接到端部622-1a。在一些實施例中，焊盤c可以連接到接地電勢。在其他實施例中，焊盤b和焊盤c可以連接到公共電壓基準。

圖6a示出了根據其他實施例的連接配置。在圖6a所示的配置中，電容屏蔽物622-1、622-2可以以端對端方式連接以形成連續跡線。例如，電容屏蔽物622-2的一端622-2b可以是自由端。電容屏蔽物622-2的另一端622-2a可以例如使用通孔614a連接到電容屏蔽物622-1的一端622-1a。電容屏蔽物622-1的另一端622-1b可以例如使用跡線624連接到焊盤c。普通技術人員將理解，根據本公開的其他連接配置可以是可能的。

普通技術人員將理解，在一些實施例中，傳感器元件602可以包括設置在多層pcb的相應的附加層上的附加線圈。在一些實施例中，多層pcb的每個層可以設置有線圈。例如，以下描述的圖7b描繪了支撐傳感器元件743'的雙層pcb732'，在每個層中傳感器元件包括線圈。在其他實施例中，襯底可以是支撐包括n個線圈的傳感器元件的n層pcb，每個層中有一個線圈。伴隨的每個附加線圈可以是與同一層上(例如，與線圈共面)的線圈鄰近布置以及還與主導體604鄰近布置的電容屏蔽物(跡線引線)。

根據本公開，根據本公開的電流傳感器還可以包括用以屏蔽電流傳感器免受外部磁場的影響的磁性屏蔽物，如下面進一步討論。參考圖7，例如，電流傳感器600(圖6)還可以包括磁性屏蔽物700。磁性屏蔽物700可以包括夾住感測元件602的第一材料層702a、702b從而限定堆疊712，堆疊712包括第一材料層702a、702b和感測元件602的第一和第二線圈612-1、612-2。在一些實施例中，第一材料層702a、702b可以是鐵氧體材料或其他鐵磁材料。

此外，根據本公開，磁性屏蔽物700可以包括夾住堆疊712的第二材料層704a、704b。在一些實施例中，第二材料層704a、704b可以是導電材料。在特定實施例中，導電材料可以是銅帶。

圖7a和圖7b示出了根據一些實施例的磁性屏蔽物700的示意性側視圖。圖7a示出了襯底732的一部分，襯底732具有形成在其上的根據本公開的用于包括電流傳感器(例如，圖6的600)的各部件(例如，圖6中的線圈612-1、電容屏蔽物622-1等)的各種跡線734。磁性屏蔽物700包括夾住襯底732和跡線734以形成堆疊712的第一材料702。在一些實施例中，第一材料702可以是鐵氧體材料。磁性屏蔽物700還包括夾住堆疊712的第二材料704。在一些實施例中，第二材料704可以是導電材料，諸如例如銅帶。

圖7b示出了根據其他實施例的磁性屏蔽物700。代替單層襯底(例如732)，襯底732'表示多層pcb的示例，在這種情況下為雙層pcb。跡線734'表示根據本公開的一些實施例的形成在襯底732'的各層中的用于包括電流傳感器(例如，線圈和電容屏蔽物)的各部件的跡線。

現在將討論磁性屏蔽物700的效果。首先考慮沒有磁性屏蔽物的電流傳感器的配置，諸如例如圖5所示的電流傳感器402。假設電流傳感器402被配置為感測被配置為在無線電力傳輸系統中驅動發射線圈的導體中的電流。在操作期間，發射線圈可以被驅動以生成用于將電力耦合到接收器的外部磁場。該外部磁場可以耦合到感測元件502。作為耦合到外部磁場的結果，可以在感測元件502中感應的電壓可能在輸出信號vout中引入誤差。當在主導體504中流動的電流恒定時如果外部磁場發生變化(例如，由于接收器側的負載條件變化)，則可以判斷出誤差；換言之，即使主導體504中的電流恒定，外部磁場的變化也會產生輸出信號vout的變化。由于電流傳感器402用于提供反饋以調節所生成的場或檢測所生成的場中的外物，所以確保所生成的場不干擾所感測的電流可能是有益的。

接下來參考圖8來考慮圖7所示的磁性屏蔽物700。可以結合圖8所示的示意圖來說明磁性屏蔽物700的作用。該圖是對磁性屏蔽物700的第二材料導電層704a向下看的視圖。外部磁場可以耦合到第二材料導電層704a。在外部磁場的影響下可以在第二材料導電層704a中感應出渦流。在第二材料導電層704a中感應的渦流又可以生成與外部磁場相對的磁場，并且因此可以對外部磁場具有抵消效果。第二材料導電層704b具有類似的效果。因此，第二材料導電層704a、704b可以屏蔽感測元件(例如，602)，使得輸出電壓vout可以基本上沒有來自外部磁場的影響。

第二材料導電層704a、704b也可以作用于由在主導體(例如，圖6的604)中流動的電流生成的磁場。第二材料導電層704a、704b可以生成與由在主導體中流動的電流生成的磁場相對的磁場，這可能是不期望的效果。因此，根據本公開，第一材料層702a、702b可以是鐵氧體材料。鐵氧體層702a、702b可以用于關閉由在主導體(例如，圖6中的604)中流動的電流生成的磁場的路徑，使得磁性屏蔽物700、特別是地第二材料層704a、704b不會用相對的磁場來響應，而同時屏蔽如上所述的外部磁場。因此，輸出電壓vout可以基本上沒有來自將感測區域從外部磁場屏蔽這一動作的影響。

圖9示出了根據本公開的一些實施例的電流傳感器900。在一些實施例中，電流傳感器900可以包括布置在例如由襯底932限定的平面上的感測元件902和主導體904。感測元件902可以包括第一導電材料線圈912-1和第二導電材料線圈912-2。在一些實施例中，第一線圈912-1和第二線圈912-2可以在襯底932上基本上共面并且彼此相對。第一線圈912-1和第二線圈912-2可以串聯連接。例如，可以使用通孔來在襯底932的相對面上布線跡線，以便串聯連接第一線圈912-1和第二線圈912-2。

根據本公開，電流傳感器900還可以包括與第一線圈912-1和主導體904二者鄰近布置的第一電容屏蔽物922-1、以及與第二線圈912-2和主導體904二者鄰近布置的第二電容屏蔽物922-2。在一些實施例中，第一電容屏蔽物922-1和第二電容屏蔽物922-2可以包括形成在襯底932上的導電跡線(引線)。相應的第一電容屏蔽物922-1和第二電容屏蔽物922-2的一端可以是“自由”的，或者沒有以其他方式被連接。相應的第一電容屏蔽物922-1和第二電容屏蔽物922-2的另一端可以連接到公共點(例如，gnd)。盡管圖9中未示出，但是電流傳感器900還可以包括例如諸如圖7a所示的磁性屏蔽物。

圖9a示出了根據本公開的一些實施例的電流傳感器900'。電流傳感器900'可以用于感測在兩個主導體904a、904b中流動的電流。例如，電流傳感器900'可以用于感測差分放大器的導線中的電流流動；參見例如圖4b所示的配置。感測元件902可以包括被配置為與主導體904a、904b鄰近的第一線圈912-1、第二線圈912-2和第三線圈912-3。電流傳感器900'可以包括被配置為將線圈912-1、912-2從可能從主導體904a發出的電場屏蔽的電容屏蔽物922-1、922-2。電流傳感器900'還可以包括被配置為將線圈912-2、912-3從可能從主導體904b發出的電場屏蔽的電容屏蔽物922-3、922-4。盡管圖9a中未示出，但是電流傳感器900'還可以包括例如諸如圖7a所示的磁性屏蔽物。

根據本公開，單導體電流傳感器(例如，圖5中的402)可以與差分功率放大器一起使用。例如，差分功率放大器可以集成在無線電力發射電路中以驅動發射線圈。圖10a和圖10b示意性地描繪了差分功率放大器配置的說明性實施例。例如，圖10a示出了連接到負載1004、1006的差分功率放大器1002。電流傳感器1000a、1000b可以沿著導體1042a、1042b布置，以感測各個導體中的電流的流動。電流傳感器1000a、1000b可以串聯連接在一起以產生可以連接到放大器(例如圖4b的48)的單個輸出(例如，圖4b的408)。參考圖5，例如，電流傳感器1000a的焊盤b可以連接到電流傳感器1000b的焊盤a。電流傳感器1000a的焊盤a和電流傳感器1000b的焊盤b可以是到放大器(例如48)的輸入。

圖10b示出了其中由電流傳感器1000a、1000b感測的導體1042a、1042b可以沿著來自各個負載1004、1006的接地路徑布置的配置。電流傳感器1000a、1000b可以串聯連接。圖10b所示的配置在一些應用中可能是有利的，因為導體1042a、1042b中的線電壓接近接地電勢。

圖10c示出了例如用于感測差分放大器1002的導體1042a、1042b中的電流流動的諸如圖9a所示的雙導體單電流傳感器1000c的配置。圖10c所示的配置示出了導體1042a、1042b沿著接地路徑。然而，在其他實施例中，由電流傳感器1000c感測的導體1042a、1042b可以位于差分功率放大器1002的輸出端。

在其他實施例中，可以使用三個或更多個電流傳感器。例如，圖10b所示的兩個單導體電流傳感器1000a、1000b可以與圖10c所示的雙導體電流傳感器1000c串聯組合。圖10d示出了這種配置的示例。

根據本公開，電流傳感器可以包括第一裝置，第一裝置用于在接近導體的感測區域處磁性耦合到由導體中的電流生成的第一磁場，第一裝置具有表示電流流動的輸出。圖5所示的傳感器元件502表示根據一些實施例的第一裝置的說明性示例。圖6所示的傳感器元件602表示根據一些實施例的第一裝置的說明性示例。

根據本公開，電流傳感器還可以包括第二裝置，第二裝置用于生成與外部磁場相對的第二磁場以將感測區域從外部磁場屏蔽，使得第一裝置的輸出基本上不受來自外部磁場的影響。圖7、圖7a和圖7b所示的磁性屏蔽物700表示根據一些實施例的第二裝置的說明性示例。此外，導電第二材料層704a、704b表示根據一些實施例的第二裝置的說明性示例。

根據本公開，電流傳感器還可以包括第三裝置，第三裝置用于將感測區域從第二裝置屏蔽，使得第一裝置的輸出基本上不受來自第二裝置的效果的影響。圖7、圖7a和圖7b所示的磁性屏蔽物700表示根據一些實施例的第三裝置的說明性示例。此外，第一材料層702a、702b表示根據一些實施例的第三裝置的說明性示例。

根據本公開，電流傳感器還可以包括第四裝置，第四裝置用于屏蔽由導體中的電流流動生成的電場，使得第一裝置的輸出基本上不受來自電場的影響。圖5所示的電容屏蔽物522表示根據一些實施例的第四裝置的說明性示例。圖6所示的電容屏蔽物622表示根據一些實施例的第四裝置的說明性示例。

電流傳感器可以用在無線電力電路中，例如以提供用于電力控制的反饋。電流傳感器可能對于電力損失確定特別有用。例如，電流傳感器可以用于檢測傳輸的電力量，以便基于接收器正在接收的量來確定電力損失的量，或者檢測在焊盤上的消耗電力的對象的存在。

根據本公開的電流傳感器易于實現。傳感器元件(例如，圖5的502)可以與pcb上的其他跡線一起設計。在一些實施例中，它們可能僅需要小的pcb面積和相應的少量的鐵氧體和銅帶。例如，在一些實施例中，根據本公開的電流傳感器可以僅消耗小于1cm²的pcb面積，盡管尺寸是不相關的并且在其他實施例中可以更大或更小。根據本公開的電流傳感器很好地適合于批量生產過程。

根據本公開的電流傳感器不直接與正被感測的電流互相影響。因此，電流傳感器在提供電流的功率放大器中不產生不平衡。此外，根據本公開的電流傳感器可以提供與功率放大器的輸出隔離的輸出電壓。

根據本公開的電流傳感器不發射emi，因為沒有開關電路。

根據本公開的電流傳感器產生與電流相位相差90度的電壓波形，并且因此可以提供電流流動的可用的相位角測量。此外，該波形的過零點可以與功率放大器輸出電壓的過零點進行比較，以提供相位角的精確測量。該相位角可用于負載電力和阻抗測量二者。

以上描述示出了本公開的各種實施例以及如何可以實現特定實施例的各方面的示例。上述示例不應當被認為是唯一的實施例，并且被呈現以說明由所附權利要求限定的特定實施例的靈活性和優點。基于上述公開內容和所附權利要求，在不脫離由權利要求限定的本公開的范圍的情況下，可以采用其他布置、實施例、實現和等同物。