(57)【要約】      （修正有）【課題】磁界センサを用いた電流測定用組立体を提供する。【解決手段】電流測定用組立体群には、３つの切欠部５、６、７を有する導体板１と、２つの磁界センサ２、３から成る差分センサ４を有する導体板１に配置する測定素子とを備える。これら３つの切欠部５、６、７によって、第１及び第２導体部分８、９を導体板１に形成し、第２導体部分９の電流方向を第１導体部分８の電流方向と反対にする。第１磁界センサ２を第１導体部分８上に位置付け、第２磁界センサ３を第２導体部分９上に位置付ける。磁界センサ２、３は、導体板１の表面と平行に、２つの導体部分８、９の電流方向に直交して流れる磁界に感応する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３つの切欠部（５、６、７）を有する導体板（１）であって、第１及び第３切欠部（５、７）は導体板（１）の第１縁部から開始し、第２切欠部（６）は導体板（１）の反対側にある第２縁部から開始して、第１と第３切欠部（５、７）の間に配設し、それにより第１及び第２導体部分（８、９）を導体板（１）に形成し、第２導体部分の電流方向を第１導体部分の電流方向と反対にする導体板（１）と、導体板（１）の表面に平行に、第１導体部分（８）での電流方向に直交して流れる磁界成分に感応する２つの磁界センサ（２、３）を有する測定素子であって、該測定素子を導体板（１）に、第１磁界センサ（２）を第１導体部分（８）上に位置付け、第２磁界センサ（３）を第２導体部分（９）上に位置付け、磁界センサ（２、３）を少なくとも１つの半導体チップ（１０）上に実現する磁界感応感知素子から形成する測定素子を備えること、を特徴とする電流測定用組立体群。
【請求項２】
磁界感応感知素子には、少なくとも１つの半導体チップ（１０）の能動面に配置する磁界集中器（１２、１３）と、少なくとも１つの半導体チップ（１０）の能動面に組込むホール素子（１１、１６）とを備え、該磁界集中器（１２、１３）をホール素子（１１、１６）位置での前記磁界成分の増幅及び集中に役立てること、を特徴とする請求項１に記載の組立体群。
【請求項３】
少なくとも１つの半導体チップ（１０）を単一の半導体チップとし、磁界集中器（１２、１３、１７）の数を３として、これら３つの磁界集中器を、直線に沿って配設し、中央の磁界集中器（１７）を両磁界センサ（２、３）のための共通磁界集中器とすること、を特徴とする請求項２に記載の組立体群。
【請求項４】
導体板（１）を流れる電流により磁界を発生させ、該磁界では、導体板（１）の表面に平行に、第１導体部分（８）の電流方向に直交して流れる前記成分には、磁界集中器（１２、１３）の無い場所に、互いからの距離Ｂで２つの極値を有し、互いが最も離隔した２つの磁界集中器（１２、１３）の外端部間の距離（Ａ）を、距離Ｂと略同じ寸法又は距離Ｂより短くすること、を特徴とする請求項２又は３に記載の組立体群。
【請求項５】
磁界感応感知素子を、少なくとも１つの半導体チップ（１０）の能動面に組込む縦型ホール素子（１１、１６）とすること、を特徴とする請求項１に記載の組立体群。
【請求項６】
磁界感応感知素子をＡＭＲ又はＧＭＲ又はフラックスゲートセンサとすること、を特徴とする請求項１に記載の組立体群。
【請求項７】
測定素子には磁界感応感知素子から成る２つの磁界センサ（２、３）を有し、該磁界感応感知素子を少なくとも１つの半導体チップ（１０）上に実現し、両磁界センサ（２、３）は、少なくとも１つの半導体チップ（１０）の能動面と平行に流れる磁界成分に感応すること、を特徴とする請求項１に記載の組立体群用測定素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流測定用組立体群に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホール素子を利用した電流の非接触測定は、多くの用途に、例えば電気計器で、又はバッテリーへ又はバッテリーから供給される電流を測定するのに使用されている。ホール素子により、電流によって生成された磁界を測定する。他の磁界源から生じる磁界干渉の影響を低減するために、強磁性材料のシールドが多くの場合使用されている。こうしたシールドはしばしば殆ど有効でないため、遮蔽の向上は困難であるが、たとえそうであっても、高性能装置のみでＵ字型又はＳ字型導体及び２つのホール素子を有して開発されており、そこでは電流によって生成される磁界が該２つのホール素子の位置で、互いに逆に流れる方向に向いている。従って、電流は２つのホール素子で反対符号のホール電圧を生成する一方で、外部の干渉場では同符号のホール電圧を発生させる。こうした装置は、国際特許出願第ＷＯ  ９９／６０４１６号及び第ＷＯ  ０１／２３８９９号から既知である。ホール素子をＵ字型又はＳ字型導体の切欠部内に配置する必要があるため、単一の半導体チップ上に両ホール素子を組込むことが不可能である。このため、個々の成分の組立てが、広範で、複雑である。その上、感度が比較的低い。
【発明の開示】
【０００３】
本発明の目的は、取付公差、外部の干渉場及び温度変化に対して耐性があり、高帯域を有し、簡易で経済的な組立を可能にする、小さな外形寸法の電流測定用ソリューションを作製することである。
【０００４】
このソリューションを、導体板及び測定素子を備える電流測定用組立体群とする。測定素子は、電気端子を有するハウジングから成る。磁界感応感知素子を有する半導体チップを、ハウジングに埋設する。導体板には３つの切欠部を有する。第１及び第３切欠部を導体板の第１縁部で開始させる。第２切欠部を導体板の反対側にある第２縁部で開始させ、第１切欠部と第３切欠部との間に配置する。切欠部によって、第１及び第２導体部分を導体板に形成し、第２導体部分の電流方向を第１導体部分の電流方向と反対（逆平行）にする。磁界感応感知素子により、２つの磁界センサを形成する。２つの磁界センサは、導体板の表面と（また、半導体チップの能動面と）平行に、第１導体部分の電流方向と直交して流れる磁界成分に感応する。測定素子を導体板の第２切欠部領域に配設するが、第１磁界センサを第１導体部分上に位置付け、第２磁界センサを第２導体部分上に位置付けるように、これを配設する。第１導体部分を流れる電流により磁界が第１磁界センサ位置で発生するが、該磁界は基本的には導体板表面に平行に、電流方向に直交して流れる。第２導体部分を流れる電流により磁界が第２磁界センサ位置で発生するが、該磁界も基本的に導体板表面に平行に、電流方向に直交して流れる。第１磁界センサ位置での磁界方向は、第２磁界センサ位置での磁界方向と逆に流れるが、これは第２導体部分での電流が、第１導体部分での電流の時と反対方向に流れるためである。これら２つの磁界センサを差分センサとして動作させ、それにより該センサに必要な信号を加算する。
【０００５】
好適な実施例では、磁界感応感知素子には半導体チップの能動面に配設した磁界集中器及び半導体チップの能動面に組込んだホール素子を備える。磁界集中器を、測定する磁界成分をホール素子位置で増幅及び集中するのに役立てる。
【０００６】
磁界集中器により、局所的に磁界を９０°回転させる。導体板で流れる電流により、例えば、第１磁界センサの領域で略ｘ方向に向く磁界を発生させる。磁界集中器によりこの磁界を局所的に９０°回転させ、それにより磁界がその縁部の特定位置でｚ方向に向くが、そこではｘとｚは直交座標系の軸を示す。ホール素子を、磁界集中器縁部の下に配設する横型ホール素子、又は横向に転置させて、回転させた磁力線が既に再びｘ方向に流れる磁界集中器縁部に隣接して配設する縦型ホール素子のどちらかとする。用語“横型ホール素子”及び“縦型ホール素子”を、関連文献で使われているように使用する。つまり、縦型ホール素子には、少なくとも３つ、一般的には４または５つの電気接点を直線に沿って配設する。こうした縦型ホール素子については、例えば欧州特許出願公開第ＥＰ１４８３３０号又は第ＥＰ３６２４９３号から既知である。横型ホール素子は、それらの能動面に垂直に衝突する磁界成分に感応するのに対して、縦型ホール素子はそれらの能動面に平行に、接点を有する直線と直交して流れる磁界成分に感応する。
【０００７】
ホール素子はオフセットを示すが、このオフセットは、磁界が消滅しても、ゼロではないホール電圧として現れる。そうしたオフセットを低減するために、異なるソリューションが知られるが、特に幾つかのホール素子を組合せて、それらを使用して供給電流を異なる方向に流すもの、又は所謂“スピニング電流方法”を使用してホール素子の電流及び電圧接点を周期的に交換するもの、同様に両ソリューションの組合せ等が知られている。用語“ホール素子”は、幾つかのホール素子のかかる組合せも含むと理解されなければならない。
【０００８】
特定用途では、電流が一時的に１００Ａ（アンペア）を遙かに超える、例えば１０００Ａ、１５００Ａ又は２０００Ａにさえ上昇し、これらの値が動作範囲外にある、ことが起こる。こうした電流ピークの原因は、例えば短絡である可能性がある。電流測定を、所定の精度を有する所定の動作範囲で、及び精度を抑えた所定の過負荷範囲で実施するこれらの用途に対して、ソリューションとして適当なのは、磁界センサで使用するホール素子を、縦型ホール素子としたもの、又は、追加の縦型ホール素子を存在させることで、横型ホール素子を有する磁界センサの出力信号を、所定の制限電流を越えると一定とするものである。この理由は、磁界集中器が、制限電流に達すると、飽和状態となり、それにより横型ホール素子を通る磁界磁束が電流の増大に伴いそれ以上増大しないからである。
【０００９】
更なる実施例では、磁界感応感知素子をＡＭＲ（異方性磁気抵抗）又はＧＭＲ（巨大磁気抵抗）センサ、又はフラックスゲートセンサとする。ＡＭＲセンサ、ＧＭＲセンサだけでなくフラックスゲートセンサにも、強磁性材料を備える。これらの強磁性材料は電流によって生成した磁界を測定する成分を増幅及び集中する、即ち、該強磁性材料は、前述の実施例による磁界集中器の機能も代わりに果たす。
【００１０】
更なる実施例では、磁界感応感知素子を、半導体チップの能動面に組込んだ縦型ホール素子とする。縦型ホール素子により、直接、半導体チップの能動面と平行に流れる磁界成分を測定する。
【００１１】
本発明による電流測定用組立体群には、幾つかの利点がある：
‐２つの個別の成分だけ、即ち導体板及び測定素子、から成る。
‐測定素子は、極めて小さい。２つの磁界センサ間の距離が、約１〜３ミリメートルの範囲内にある。これにより、外部の不均一磁界に対する測定素子の感度が低下する。
‐測定素子を導体板に実装するのは、極めて簡単である。単に適切な位置で導体板上に接着するだけである。位置決め精度は、あまり重要ではない。
‐導体板の厚みを動作範囲に適合でき、厚みが測定値に影響しない。
‐全電子回路、及び全ての磁界感応感知素子を、単一の半導体チップ上で実現することによって、磁界感応感知素子の特性に関するばらつきを軽減でき、磁界感応感知素子は常に略同じ温度を有し、２つの磁界センサ間の距離を所定の距離に固定し、耐用期間中一定に維持できる。
【００１２】
本発明による組立体群は、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）での電流測定にかなり適しており、ＨＥＶでは、ブラシレスＤＣモータ（ＢＬＤＣモータ）を高周波電流によって制御し、典型的には最大２００〜１０００Ａの電流を測定する。電流信号をパルス幅変調するが、そのため、高帯域の電流センサ又は、其々５〜２０マイクロ秒の範囲の応答時間が必要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
添付図は、本明細書に組込まれ、本明細書の一部を構成するが、本発明の１つ又は複数の実施例を例示し、詳細な記述と共に、本発明の原理及び実施について説明するのにこれを用いる。図面は、原寸に比例していない。図面では、３直交座標方向を、ｘ、ｙ及びｚで示している。
【００１４】
図１では、本発明による電流測定用組立体群について模式的に三次元で表示しており、該組立体群を、例えば動作範囲を０〜２００Ａとして設計している。組立体群には、それを通して測定する電流Ｉが流れる、平面導体の形状をした導体板１、及び２つの磁界センサ２及び３から形成する差分センサ４を備える。導体板１には３つの切欠部５、６及び７を含み、該切欠部を導体板の長手方向、ここではｘ方向、に直交させて配設し、それにより第１及び第２導体部分８及び９を、第２導体部分９での電流方向が第１導体部分８での電流方向と逆になるように、形成する。２つの導体部分８及び９の境界を破線で示す。第１磁界センサ２を第１導体部分８に配設し、第２磁界センサ３を第２導体部分９に配設する。２つの磁界センサ２及び３を、導体板１の表面と平行に、第１（また第２）導体部分８での電流方向に直交して流れる磁界成分に感応させる。この例では、２つの磁界センサ２及び３を、従って、磁界のｘ成分に感応させている。２つの磁界センサ２及び３を、基本的に同じとする。２つの磁界センサについては、図２及び図  ３によって更に詳細に説明する。組立体群には、差分センサ４の操作用に電子回路を更に備える。
【００１５】
明確に説明するために、本発明の重要な態様、即ち磁界センサ２及び３を共通の半導体チップに組込み、共通のハウジングに埋設するという点、については図１で示していない。本発明による電流測定用組立体群は、従って、２つの単一構成要素、即ち導体板１及び測定素子から成り、該測定素子を導体板１上の所定位置に実装する。測定素子には磁界感応感知素子を有する半導体チップを含むが、該半導体チップをハウジングに従来技術で埋設する。半導体チップの能動面を、測定素子を固定する導体板１の表面と平行にする。磁界感応感知素子で２つの磁界センサ２及び３を形成する。有利には、半導体チップにも差分センサとしての磁界センサ２及び３を操作する電子回路を備え、それによりその出力信号を、導体板１を通して流れる電流Ｉの振幅と比例させる。
【００１６】
磁界感応感知素子を、例えばＡＭＲ又はＧＭＲ又はフラックスゲートセンサとする。しかしながら、磁界感応感知素子を、好適にはホール素子、又はホール素子と磁界集中器の組合せとする。ホール素子を、半導体チップの能動面に組込む。磁界集中器を、半導体チップの能動面に配設する。導入部において言及したように、横型ホール素子と縦型ホール素子とを区別する。縦型ホール素子により、半導体チップ表面と平行に向いた成分を測定する。従って、該縦型ホール素子によりｘ成分を測定するように設置する。横型ホール素子により、半導体チップの能動面に垂直に向いた磁界成分を測定するが、該磁界をここではｚ方向に流れる磁界とする。従って、横型ホール素子を磁界集中器の縁部領域に配置し、該磁界集中器は、ｘ方向に流れる測定する磁界を局所的に９０°回転させ、それによりｚ方向に横型ホール素子の位置に流れるようにする役目を果たす。
【００１７】
図２〜図６では、異なる実施例について示すが、これらの実施例では、少なくとも１つのホール素子及び少なくとも１つの磁界集中器から形成した磁界センサを作製したらよいかの方法に関する複数の可能性について説明する。第１導体部分８上に配置する磁界センサ２だけを示すが、第２導体部分９上に配置する磁界センサ３も同様にして同じ半導体チップにおいて実現し、同じハウジングに埋設する。
【００１８】
図２及び図３では、磁界センサ２の側面図（図１のｙ方向に従う）、及び平面図（図１の負のｚ方向に従う）を其々示す。磁界センサ２には、半導体チップ１０に組込んだ少なくとも１つのホール素子１１及び空隙部によって分離し、半導体チップ１０に配設する２つの磁界集中器１２及び１３を備える。磁界センサ２は、従来のＩＣのようなハウジング１４にカプセル封入する。図２では導体板１の第１導体部分８も示す。ホール素子１１を、２つの磁界センサ１２と１３との間の領域で半導体チップ１０に組込む。ホール素子１１を横型ホール素子とし、該ホール素子を半導体チップ１０の能動面に垂直に流れる磁界成分、即ちここではｚ成分、に感応させてもよい、又はホール素子１１を縦型ホール素子とし、該ホール素子を半導体チップ１０の能動面に平行に流れる磁界成分、即ちここではｘ成分に感応させてもよい。漏れ磁界の磁力線はホール素子を通過するが、これらは第１磁界集中器１２から第２磁界集中器１３までの空隙部の外側を流れる磁力線である。これらの磁力線は、磁界集中器１２及び１３の磁界面に垂直に流れる。横型ホール素子は磁界集中器１２又は１３の縁部下で空隙部から離れた縁部側面に、即ちできる限り多くの漏れ磁界の磁力線がｚ方向に流れる場所、に配設する必要があり、一方で、縦型ホール素子は磁界集中器１２又は１３の縁部に隣接して空隙部に、即ちできる限り多くの漏れ磁界の磁力線がｘ方向に流れる場所、に配設する必要がある。横型ホール素子をホール素子として使用する場合、好適には、２つの横型ホール素子を使用し、第１ホール素子を第１磁界集中器１２に配設し、第２ホール素子を第２磁界集中器１３に配設し、それにより漏れ磁界の磁力線を片方のホール素子を介して正のｚ方向に通過させ、他方のホール素子を介して負のｚ方向に通過させる。これら２つのホール素子をそのように配線し、それらのホール電圧により必要な信号が増大するよう動作させる。ホール素子１１により、このように、ｘ方向に流れ、磁界集中器１２及び１３により増幅した外部磁界の成分を測定する。空隙部に向けて、２つの磁界集中器１２及び１３を好適にはテーパを付けて形成し、それにより該磁界集中器でｙ方向の磁力線も集め、それら磁力線をホール素子１１位置で空隙部に集中させる。
【００１９】
図１から分かるように、導体板１はｘ方向に延在させる。切欠部５、６及び７は、ｙ方向に延在させる。磁界センサ２及び３を、磁界集中器１２及び１３によりｘ方向に流れる磁界成分を増幅するように位置合わせする。第１導体部分８を流れる電流により円形磁界Ｂ１を発生させるが、該磁界Ｂ１を、該当するホール素子１１に、第１磁界センサ２の磁界集中器１２及び１３によって、集め、集中させ、通過させる。磁界Ｂ１の磁力線は磁界集中器１２に入り、磁界集中器１３から出る、即ち磁力線は正のｘ方向に流れる。第２導体部分９を流れる電流により円形磁界Ｂ２を発生させるが、該磁界Ｂ２も、該当するホール素子１１に第２磁界センサ３の磁界集中器１２及び１３によって、集め、集中させ、通過させる。ここでは、磁界Ｂ２の磁力線は磁界集中器１３に入り、磁界集中器１２から出る、即ち磁力線は負のｘ方向に流れる。従って、差分センサ４の出力信号を、磁界センサ２と３の出力信号の差とし、該差は２つの磁界Ｂ１とＢ２の差と比例する。差分センサ４は、このように導体部分８及び９で導体板１を流れる電流により発生する磁界を測定するだけでなく、可能性のある外側の干渉場のｘ成分も測定する。
【００２０】
２つの磁界センサ２及び３により、第１導体部分８又は第２導体部分９其々で電流Ｉによって生成した磁界だけを測定するので、切欠部５、６及び７をｘ方向に適宜小さくできる。導体板１のオーム抵抗は、従って切欠部５、６及び７により極僅かに増大するのみで、生成された散逸熱は、極めてよく放散される。
【００２１】
図４では、縦型ホール素子をホール素子１１として使用する磁界センサを示し、該ホール素子を２つの磁界集中器１２と１３の間に配置している。
【００２２】
図５では、２つの縦型ホール素子をホール素子１１として使用する磁界センサを示し、該ホール素子を２つの磁界集中器１２と１３の間に配置している。局所的な干渉場は、２つの縦型ホール素子を同方向に通過する。
【００２３】
図６では、単一の磁界集中器１２のみ及びその縁部の下に配設する２つの横型ホール素子１６を有する磁界センサを示している。２つの横型ホール素子１６を通過する磁力線は、片方のホール素子で正のｚ方向に、及び他方のホール素子で負のｚ方向に、流れる。２つのホール素子のホール電圧の差は、磁界センサ２の出力信号の形となり、この信号は従って外部磁界から独立している。２つの横型ホール素子１６の代りに、少なくとも１つの縦型ホール素子を設けてもよいが、その場合該縦型ホール素子を磁界集中器１２の縁部に隣接して配設する必要がある。
【００２４】
図７及び図８では、図６による磁界センサ用磁界集中器１２の平面図を示している。磁界集中器１２は、１例では、矩形形状を有しており、別の例では中央で拡張させ、それによりｙ方向で更なる磁力線を集め、ホール素子１６の位置でそれらを集中させている。
【００２５】
図９では、本発明による電流測定用組立体群の１実施例の側面図を示しており、該実施例では２つの磁界センサ２及び３各々に２つの磁界集中器１２、１３を備えている。
【００２６】
図１０では同様な実施例を示すが、該実施例では磁界センサ２の第２磁界集中器及び磁界センサ３の第１磁界集中器を、単一の磁界集中器１７で置換している、即ち、それらを結合させて単一の磁界集中器１７としている。
【００２７】
図１１では、図表及び電流測定用組立体群を示している。この図表では磁界のｘ成分Ｂｘの流れについて、磁界集中器１２、１３又は１７の其々の高さで、２つの導体部分８及び９上で、磁界集中器１２、１３又は１７がない場所でも、説明している。磁界が、導体部分８及び９に電流を流すことにより生成される。ｘ成分Ｂｘは切欠部６の中心に関して対称となり、そこで該成分の符号が変わり、正の極値１８と負の極値１９を有する。２つの極値１８と１９との間の距離をＢとする。これら２つの極値１８と１９との間には、ｘ成分Ｂｘの数列が略線形となる領域が存在する。
【００２８】
図１１の電流測定用組立体群は、磁界集中器１２、１３又は１７が上述の実施例でのものより短くする点で特徴付けられる。互いから最遠に離隔する差分センサ４の２つの磁界集中器１２と１３の外端部間の距離Ａを、距離Ｂと略同じ寸法又は距離Ｂより短くする。このソリューションは特に、不可避の取付公差や、こうした電流測定用組立体群を永続的に動作させる中で出現する可能性がある老朽化現象に対して耐性があるが、これは差分センサ４のｘ方向での変位が、所定の許容限度内では、出力信号を変化させない又は極僅かに変化させるのみだからである。図１０の差分センサ４は、最高感度に対応するよう設計してあるのに対して、図１１の差分センサ４は、取付公差に対して優れた耐性があるよう設計したが、そのため感度が低減する犠牲が生じた。
【００２９】
導入部で記述したように、特定用途で、電流が一時的に、１００Ａを遙かに上回る、例えば１０００Ａ、１５００Ａ又は２０００Ａまでさえ上昇することが起こる。かかる用途に対しては、磁界センサ２及び３で使用するホール素子１１を、有利には縦型ホール素子とする、又は、追加の縦型ホール素子を存在させる。図１１の実施例では、磁界集中器１２、１７及び１３で回転させた磁界を測定するホール素子を横型ホール素子とする。更に縦型ホール素子２０を存在させて、該縦型ホール素子により信号を、特に横型ホール素子の出力信号が、電流を増大させても、磁界集中器１２、１７及び１３が部分的又は完全に磁気的に飽和しているため、もはや増大しない場合に、提供する必要がある。２つの磁界センサ２及び３の中の少なくとも１つに縦型ホール素子を備えるならば十分である。縦型ホール素子２０を基本的に、電流によって発生した磁界のｘ成分Ｂｘが十分に大きい任意の場所に配置可能で、回転させた磁力線が既に再び略ｘ方向に流れる磁界集中器の縁部領域、又は磁界集中器下の任意の場所、又は磁界集中器から離れた任意の場所でさえも存在可能である。縦型ホール素子２０の測定信号への貢献度は、その位置によって異なる。単一の縦型ホール素子２０だけを存在させた場合、その結果過負荷領域での測定値には、干渉磁場のものである可能性のあるｘ成分も含むが、これは、しかしながら、概して測定する磁界と比較して小さい。これを避けるために、２つの縦型ホール素子を存在させ、第１縦型ホール素子を第１導体部分８の領域に配置し、第２縦型ホール素子を第２導体部分９の領域に配置してもよく、これら２つの縦型ホール素子を差分センサとして接続してもよい。
【００３０】
全ての実施例で、測定する磁界成分は、導体板１の平面と平行で、従って半導体チップ１０の能動面とも平行に、流れる。
【００３１】
上記で提示した実施例は、好適なソリューションを代表するが、というのも全ての磁界感応感知素子を単一の半導体チップ上に収容し、この半導体チップを単一のハウジングにカプセル封入するからである。測定素子により、２つの磁界センサ２と３の出力信号の差と比例する出力信号を提供する。このソリューションは特に簡易で、従って、経済的である。しかしながら、このソリューションで達成できない更なる必要条件を要する用途がある。かかる必要条件の１つとして、測定素子には一定の冗長を有し、それにより有効な測定信号を外乱が発生した際にも提供すること、が挙げられる。それで、例えば、必要条件を２つの磁界センサ２と３を直流電気によって分離することとするかも知れない。これらの必要条件を満たすために、２つの他の可能性がある：
１、２つの磁界センサ２及び３を、２つの分離した半導体チップ上に実現し、これらを、しかしながら、同じハウジングに埋設する。  ２つの磁界センサの出力信号を、２つの端子を介して、外部に提供し、インターフェース回路で更に処理する。
２、２つの磁界センサ２及び３を、２つの分離した半導体上に実現し、これらを別々のハウジング、例えばＳＯ−８、ＳＯ−１６、ＳＯＩＣ、ＤＩＬ又は他の標準的なパッケージに各々カプセル封入する。これら２つのハウジングをプリント回路基板又は別のキャリアに実装し、従って測定素子を形成する。これらのソリューションでは、２つの磁界センサ間の距離を、少し大きく、最高１０ミリメートルにしてもよい。
【００３２】
本発明の実施例及び適用例について示し、記述したが、本開示により利益を享受する当業者には明らかなように、上述した変更以外にも多数の更なる変更が、本明細書の発明概念から逸脱することなく可能である。本発明は、従って、付記された請求項及びそれらの同等物の精神を除いて、制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明による電流測定用組立体群について模式的に三次元で表示した図である。
【図２】磁界センサの側面図を示す。
【図３】磁界センサの平面図を示す。
【図４】更なる磁界センサの側面図を示す。
【図５】更なる磁界センサの側面図を示す。
【図６】更なる磁界センサの側面図を示す。
【図７】磁界集中器の平面図を示す。
【図８】磁界集中器の平面図を示す。
【図９】本発明による電流測定用組立体群の更なる実施例を示す。
【図１０】本発明による電流測定用組立体群の更なる実施例を示す。
【図１１】本発明による電流測定用組立体群の図表及び更なる実施例を示す。
【符号の説明】
【００３４】
１            導体板
２、３            磁界センサ
４            差分センサ
５、６、７  切欠部
８            第１導体部分
９            第２導体部分
１０            半導体チップ
１１            ホール素子
１２、１３、１７  磁界集中器
１４            ハウジング
１６            横型ホール素子
２０            縦型ホール素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
ASSEMBLY GROUP FOR CURRENT MEASUREMENT
FIELD OF THE INVENTION
[0001]   The invention concerns an assembly group for current measurement.
BACKGROUND OF THE INVENTION
[0002]   Touchless measurement of current with Hall elements is used for many applications, for example in electricity meters or for the measurement of the current fed to or taken from a battery. The Hall element measures the magnetic field created by the current. In order to reduce the influence of magnetic interference fields that originate from other magnetic field sources shields of ferromagnetic material are used in many cases. Because such shields are often too little efficient and an improvement of the shielding is difficult and, if at all, only with high effort devices with a u- or s-shaped conductor and two Hall elements have been developed, wherein the magnetic field created by the current at the locations of the two Hall elements points in directions running opposite to each other. Therefore the current creates in the two Hall elements Hall voltages with opposite sign, whereas an external interference field produces Hall voltages with the same sign. Such devices are known from international patent applications WO 99/60416 and WO 01/23899. Because the Hall elements have to be placed within the cuts of the u- or s-shaped conductor it is not possible to integrate both Hall elements on a single semiconductor chip. For this reason the assembly of the individual components is extensive and complicated. Furthermore the sensitivity is relatively small.
SUMMARY OF THE INVENTION
[0003]   The object of the invention is to develop a solution for current measurement providing a small overall size, that is robust against mounting tolerances, external interference fields and temperature changes, has a high bandwidth and enables a simple and economic assembly.
[0004]   The solution is an assembly group for current measurement comprising a conductor plate and a measuring element. The measuring element consists of a housing with electrical terminals. A semiconductor chip with magnetic field sensitive sensing elements is embedded in the housing. The conductor plate has three cuts. The first and third cut start at a first edge of the conductor plate. The second cut starts at an opposing second edge of the conductor plate and is arranged between the first and third cut. By means of the cuts a first and a second conductor section are formed in the conductor plate, wherein the current direction in the second conductor section is opposite (antiparallel) to the current direction in the first conductor section. The magnetic field sensitive sensing elements form two magnetic field sensors. The two magnetic field sensors are sensitive to a component of the magnetic field that runs parallel to the surface of the conductor plate (and also to the active surface of the semiconductor chip) and orthogonally to the current direction in the first conductor section. The measuring element is placed in the area of the second cut on the conductor plate and such that the first magnetic field sensor is located above the first conductor section and the second magnetic field sensor above the second conductor section. The current flowing through the first conductor section produces a magnetic field at the location of the first magnetic field sensor that essentially runs parallel to the surface of the conductor plate and orthogonally to the current direction. The current flowing through the second conductor section produces a magnetic field at the location of the second magnetic field sensor that also essentially runs parallel to the surface of the conductor plate and orthogonally to the current direction. The direction of the magnetic field at the location of the first magnetic field sensor runs opposite to the direction of the magnetic field at the location of the second magnetic field sensor because the current in the second conductor section flows in the opposite direction as the current in the first conductor section. The two magnetic field sensors are operated as difference sensor so that their wanted signals add.
[0005]   With a preferred embodiment the magnetic field sensitive sensing elements comprise magnetic field concentrators arranged on the active surface of the semiconductor chip and Hall elements integrated into the active surface of the semiconductor chip. The magnetic field concentrators serve for the amplification and concentration of the component of the magnetic field to be measured at the location of the Hall elements. 
[0006]   The magnetic field concentrators turn the magnetic field locally by 90°. The current flowing in the conductor plate produces for example a magnetic field that points approximately into the x-direction in the area of the first magnetic field sensor. The magnetic field concentrators turn this magnetic field locally by 90° so that it points at certain locations of its edges into the z-direction, wherein x and z designate the axis of a Cartesian coordinate system. The Hall element is either a horizontal Hall element that is arranged below the edge of the magnetic field concentrator or a vertical Hall element that is arranged laterally displaced adjacent to the edge of the magnetic field concentrator where the turned magnetic field lines run already again into the x-direction. The terms "horizontal Hall element" and "vertical Hall element" are used as in the pertinent literature: Vertical Hall elements have at least three, generally four or five electrical contacts arranged along a straight line. Such vertical Hall elements are for example known from EP 148330 or EP362493. Horizontal Hall elements are sensitive to the component of the magnetic field that impinges vertically onto their active surface, whereas vertical Hall elements are sensitive to the component of the magnetic field that runs parallel to their active surface and ortogonally to the straight line with the contacts. 
[0007]   Hall elements show an offset which manifests itself as a Hall voltage different from zero although the magnetic field disappears. In order to reduce the offset different solutions are known, like in particular the combination of several Hall elements with which the supply currents flow in different directions or the so-called "Spinning current method" with which the current and voltage contacts of the Hall element are exchanged cyclically, as well as the combination of both solutions. The term "Hall element" has to be understood to include also such a combination of several Hall elements.
[0008]   With certain applications it happens that the current temporarily raises to far above 100A (ampere), for example to 1000A, 1500A or even 2000A, whereat these values lie outside the working range. Cause of such a current peak may for example be a short-circuit. For those applications with which the current measurement has to be carried out in a predetermined working range with a predetermined precision and in a predetermined overload range with a reduced precision a solution is suitable with which the Hall element used in the magnetic field sensors is a vertical Hall element or with which an additional vertical Hall element is present because the output signal of a magnetic field sensor with a horizontal Hall element is constant above a predetermined limit current. The reason for this is that the magnetic field concentrators are saturated when the limit current is reached so that the magnetic field flux directed through the horizontal Hall element does no longer increase with increasing current.
[0009]   With a further embodiment the magnetic field sensitive sensing elements are AMR (anisotropic magnetic resistance) or GMR (giant magnetic resistance) sensors or fluxgate sensors. AMR sensors, GMR sensors as well as fluxgate sensors comprise ferromagnetic materials. These ferromagnetic materials amplify and concentrate the component to be measured of the magnetic field created by the current, i.e. they take over also the function of the magnetic field concentrators of the previous embodiment.
[0010]   With a further embodiment the magnetic field sensitive sensing elements are vertical Hall elements that are integrated into the active surface of the semiconductor chip. The vertical Hall elements measure directly the component of the magnetic field that runs parallel to the active surface of the semiconductor chip.
[0011]   The assembly group for current measurement according to the invention has several advantages:
-            It consists of only two individual components, namely of the conductor plate and the measuring element.
-            The measuring element is very small. The distance between the two magnetic field sensors lies in a range of about 1 bis 3 millimeters. This reduces the sensitivity of the measuring element to an external inhomogeneous magnetic field.
-            The mounting of the measuring element on the conductor plate is very simple. It is simply glued at the right position onto the conductor plate. The position accuracy is not very critical.
-            The thickness of the conductor plate can be adapted to the working range, it does not play an important role for the measurement.
-            By the realization of the whole electronic circuit and of all magnetic field sensitive sensing elements on a single semiconductor chip the variation of the properties of the magnetic field sensitive sensing elements are reduced, the magnetic field sensitive sensing elements always have approximately the same temperature and the distance between the two magnetic field sensors is fix given and remains constant during the lifetime.
[0012]   The assembly group according to the invention is well suited for the current measurement in electronic hybride vehicles (HEV), where a brushless DC motor (BLDC motor) is controlled by a high frequency current and currents of typically 200 to 1000 A in the max are to be measured. The current signals are pulse width modulated and therefore require a high bandwidth of the current sensor or a response time in the range of 5-20 microseconds, respectively.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING FIGURES
[0013]   The accompanying drawings, which are incorporated into and constitute a part of this specification, illustrate one or more embodiments of the present invention and, together with the detailed description, serve to explain the principles and implementations of the invention. The figures are not to scale. In the figures the three Cartesian coordinate directions are designated with x, y and z.
Fig. 1        shows a schematical, three-dimensional representation of an assembly group for current measurement according to the invention,
Fig. 2         shows a side view of a magnetic field sensor,
Fig. 3         shows a plan view of the magnetic field sensor,
Fig. 4, 5, 6 show a side view of further magnetic field sensors,
Fig. 7, 8     show a plan view of magnetic field concentrators,
Fig. 9, 10     show further embodiments of the assembly group for current measurement according to the invention, and
Fig. 11       shows a diagram and a further embodiment of the assembly group for current measurement according to the invention.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS
[0014]   Fig. 1 shows a schematical, three-dimensional representation of an assembly group for current measurement according to the invention, that is designed for example for a working range from 0 to 200 A. The assembly group comprises a conductor plate 1 in the form of a flat conductor, through which the current I to be measured flows, and a difference sensor 4 formed of two magnetic field sensors 2 and 3. The conductor plate 1 contains three cuts 5, 6 und 7 arranged orthogonally to its longitudinal direction, here the x-direction, so that a first and second conductor section 8 and 9 are formed such that the current direction in the second conductor section 9 runs opposite to the current direction in the first conductor section 8. The borders of the two conductor sections 8 und 9 are illustrated by means of dashed lines. The first magnetic field sensor 2 is arranged on the first conductor section 8 and the second magnetic field sensor 3 is arranged on the second conductor section 9. The two magnetic field sensors 2 und 3 are sensitive to a component of the magnetic field that runs parallel to the surface of the conductor plate 1 and orthogonally to the current direction in the first (and also second) conductor section 8. In the example the two magnetic field sensors 2 and 3 are therefore sensitive to the x-component of the magnetic field. The two magnetic field sensors 2 and 3 are principally identical. The two magnetic field sensors are explained in more detail by means of Figs. 2 und 3. The assembly group further comprises an electronic circuit for the operation of the difference sensor 4.
[0015]   For reasons of illustrative clarity an important aspect of the invention is not shown in fig. 1, namely that the two magnetic field sensors 2 and 3 are integrated into a common semiconductor chip and embedded in a common housing. The assembly group for current measurement according to the invention therefore consists of only two single components, namely the conductor plate 1 and a measuring element, that is mounted on a predetermined position on the conductor plate 1. The measuring element contains a semiconductor chip with magnetic field sensitive sensing elements that is embedded in a conventional technology in a housing. The active surface of the semiconductor chip runs parallel to the surface of the conductor plate 1, on which the measuring element is secured. The magnetic field sensitive sensing elements form the two magnetic field sensors 2 and 3. Advantageously the semiconductor chip also comprises the electronic circuit that operates the two magnetic field sensors 2 and 3 as difference sensor, so that its output signal is proportional to the amplitude of the current I flowing through the conductor plate 1. 
[0016]   The magnetic field sensitive sensing elements are for example AMR or GMR or fluxgate sensors. However, the magnetic field sensitive sensing elements are preferred Hall elements or a combination of Hall elements and magnetic field concentrators. The Hall elements are integrated into the active surface of the semiconductor chip. The magnetic field concentrators are arranged on the active surface of the semiconductor chip. As mentioned in the introduction, one distinguishes between horizontal and vertical Hall elements. A vertical Hall element measures a component aligned parallel to the surface of the semiconductor chip. It is therefore to orient such that it measures the x-component. A horizontal Hall element measures the component of the magnetic field aligned perpendicularly to the active surface of the semiconductor chip, that is here a magnetic field running in the z-direction. Therefore the horizontal Hall element is to place in the area of the edge of a magnetic field concentrator which has the task to turn the magnetic field to be measured running in x-direction locally by 90°, so that it runs in z-direction at the location of the horizontal Hall element. 
[0017]   Along with figs. 2 to 6 different examples are presented that illustrate a plurality of possibilities how a magnetic field sensor formed of at least one Hall element and at least one magnetic field concentrator may be made up. There is presented only the magnetic field sensor 2 placed above the first conductor section 8, although the magnetic field sensor 3 placed above the second conductor section 9 is realized in the same way in the same semiconductor chip and embedded into the same housing.
[0018]   Figs. 2 and 3 show a side view of the magnetic field sensor 2 (according to fig. 1 in y-direction) and a plan view (according to fig. 1 in negative z-direction). The magnetic field sensor 2 comprises at least one Hall element 11 integrated in a semiconductor chip 10 and two magnetic field concentrators 12 and 13 separated by an air gap and arranged on the semiconductor chip 10. The magnetic field sensor 2 is encapsulated into a housing 14 like a conventional IC. Fig. 2 also shows the conductor section 8 of the conductor plate 1. The Hall element 11 is integrated in the semiconductor chip 10 in the region between the two magnetic field sensors 12 and 13. The Hall element 11 may be a horizontal Hall element that is sensitive to the magnetic field component that runs perpendicularly to the active surface of the semiconductor chip 10, i.e. here the zcomponent, or it may be a vertical Hall element that is sensitive to the magnetic field component that runs parallel to the active surface of the semiconductor chip 10, i.e. here the xcomponent. Field lines of the leakage field pass through the Hall element, which are field lines that run outside the air gap from the first magnetic field concentrator 12 to the second magnetic field concentrator 13. These field lines run perpendicularly to the surface of the magnetic field concentrators 12 and 13. A horizontal Hall element has to be arranged below the edge of the magnetic field concentrators 12 or 13 on the side of the edge turned away from the air gap, where as many field lines of the leakage field as possible run in z-direction, whereas a vertical Hall element has to be arranged adjacent the edge of the magnetic field concentrator 12 or 13 in the air gap, where as many field lines of the leakage field as possible run in x-direction. If a horizontal Hall element is used as Hall element, then it is preferred to use two horizontal Hall elements wherein the first Hall element is arranged at the first magnetic field concentrator 12 and the second Hall element at the second magnetic field concentrator 13 so that the field lines of the leakage field pass through the one Hall element in positive z-direction and through the other Hall element in negative z-direction. The two Hall elements are wired such and are operated such that their Hall voltages add to a wanted signal. The Hall element 11 measures thus the component of the external magnetic field running in x-direction and amplified by the magnetic field concentrators 12 and 13. Towards the air gap the two magnetic field concentrators 12 and 13 are preferably formed tapered, so that they collect the magnetic field lines also in y-direction and concentrate them in the air gap at the location of the Hall element 11. 
[0019]   As can be seen from fig. 1, the conductor plate 1 extends in x-direction. The cuts 5, 6 and 7 extend in y-direction. The magnetic field sensors 2 and 3 are aligned such that the magnetic field concentrators 12 and 13 amplify the component of the magnetic field running x-direction. The current flowing through the first conductor section 8 produces a circular magnetic field B1 that is collected, concentrated and passed through the corresponding Hall element 11 by the magnetic field concentrators 12 and 13 of the first magnetic field sensor 2. The field lines of the magnetic field B1 enter into the magnetic field concentrator 12 and leave the magnetic field concentrator 13, i.e. they run in positive x-direction. The current flowing through the second conductor section 9 produces a circular magnetic field B2 with a rotational direction opposite to the rotational direction of the magnetic field B1, that is also collected, concentrated and passed through the corresponding Hall element 11 by the magnetic field concentrators 12 and 13 of the second magnetic field sensor 3. Here the field lines of the magnetic field B2 enter into the magnetic field concentrator 13 and leave the magnetic field concentrator 12, i.e. they run in negative x-direction. Therefore the output signal of the difference sensor 4 is formed as difference of the output signals of the magnetic field sensors 2 and 3 which is proportional to the difference of the two magnetic fields B1 and B2. The difference sensor 4 thus only measures the magnetic field produced by the current flowing through the conductor plate 1 in the conductor sections 8 und 9, but not the x-component of a possible external interference field.
[0020]   Because the two magnetic field sensors 2 and 3 measure only the magnetic field that is created by the current I in the first conductor section 8 or second conductor section 9, respectively, the cuts 5, 6 and 7 can be arbitrarily small in x-direction. The ohmic resistance of the conductor plate 1 is therefore only insignificantly increased by the cuts 5, 6 und 7 and the created lost heat is very well dissipated.
[0021]   Fig. 4 shows a magnetic field sensor with which a vertical Hall element is used as Hall element 11 that is arranged in the middle between the two magnetic field concentrators 12 and 13.
[0022]   Fig. 5 shows a magnetic field sensor with which two vertical Hall elements are used as Hall element 11 that are arranged between the two magnetic field concentrators 12 and 13. The local interference field passes through the two vertical Hall elements in the same direction.
[0023]   Fig. 6 shows a magnetic field sensor 2 that has only a single magnetic field concentrator 12 and two horizontal Hall elements 16 that are arranged below its edge. The magnetic field lines passing through the two horizontal Hall elements16 run in positive z-direction at the one Hall element and in negative z-direction at the other Hall element. The difference of the Hall voltages of the two Hall elements is formed as output signal of the magnetic field sensor 2 which is therefore independent from an external magnetic field. Instead of the two horizontal Hall elements 16 at least one vertical Hall element may be provided which, however, has to be arranged adjacent to the edge of the magnetic field concentrator 12.
[0024]   Figs. 7 and 8 show a plan view of a magnetic field concentrator 12 for the magnetic field sensor according to fig. 6. The magnetic field concentrator 12 has in one case the form of a rectangle and is in the other case enlarged in the middle in order to collect additional field lines in y-direction and concentrate them at the location of the Hall element 16.
[0025]   Fig. 9 shows a side view of an embodiment of the assembly group for current measurement according to the invention with which each of the two magnetic field sensors 2 and 3 comprises two magnetic field concentrators 12, 13. 
[0026]   Fig. 10 shows a similar embodiment with which the second magnetic field concentrator of the first magnetic field sensor 2 and the first magnetic field concentrator of the second magnetic field sensor 3 are replaced by a single magnetic field concentrator 17, i.e. they are combined to the single magnetic field concentrator 17.
[0027]   Fig. 11 shows a diagram and an assembly group for current measurement. The diagram illustrates the run of the x-component Bx of the magnetic field at the height of the magnetic field concentrators 12, 13 or 17, respectively, above the two conductor sections 8 and 9, but in the absence of the magnetic field concentrators 12, 13 or 17. The magnetic field is created by the current flowing through the conductor sections 8 and 9. The x-component Bx is symmetrical with regard to the center of the cut 6, where it changes the sign, and has a positive extremum 18 and a negative extremum 19. The distance between the two extrema 18 and 19 amounts to B. Between the two extrema 18 and 19 there exists a region where the progression of the x-component Bx is approximately linear. 
[0028]   The assembly group for current measurement of Fig. 11 distinguishes in that the magnetic field concentrators 12, 13 or 17 are shorter than with the previous examples. The distance A between the outer ends of the two magnetic field concentrators 12 and 13 of the difference sensor 4 that are farthest apart from each other is about the same size or shorter than the distance B. This solution is particularly robust against unavoidable mounting tolerances and symptoms of old age which may appear in the perennial operation of such an assembly group for current measurement because displacements of the difference sensor 4 in x-direction do, within predetermined tolerance limits, not lead to a change or only to a negligible change of the output signal. While the difference sensor 4 of fig. 10 is designed for maximal sensitivity, the difference sensor 4 of fig. 11 is designed for greater robustness against mounting tolerances, but at the cost of reduced sensitivity.
[0029]   As mentioned in the introduction it happens with certain applications that the current temporarily raises to far above 100A, for example to 1000A, 1500A or even 2000A. For such applications the Hall element 11 used in the magnetic field sensors 2 and 3 is advantageously a vertical Hall element or an additional vertical Hall element is present. With the embodiment of fig. 11 the Hall elements that measure the magnetic field turned by the magnetic field concentrators 12, 17 and 13 are horizontal Hall elements. Additionally a vertical Hall element 20 is present that has to deliver a signal particularly then when the output signal of the horizontal Hall elements does no longer increase with increasing current because the magnetic field concentrators 12, 17 and 13 are partially or completely magnetically saturated. It suffices if at least one of the two magnetic field sensors 2 and 3 comprises a vertical Hall element. The vertical Hall element 20 can principally be placed anywhere where the x-component Bx of the magnetic field produced by the current is sufficiently big, be it in the region of the edge of a magnetic field concentrator where the turned field lines run already again approximately in x-direction, or anywhere below the magnetic field concentrator or even anywhere apart the magnetic field concentrator. The contribution of the vertical Hall element 20 to the measuring signal is different according to its position. If only one single vertical Hall element 20 is present, then the measurement in the overload region includes also a possible x-component of a magnetic interference field, which, however, as a rule is small compared to the magnetic field to be measured. In order to avoid this two vertical Hall elements may be present wherein the first vertical Hall element is placed in the region of the first conductor section 8 and the second vertical Hall element in the region of the second conductor section 9 and wherein the two vertical Hall elements are connected as difference sensor.
[0030]   With all embodiments the component of the magnetic field to be measured runs parallel to the flat surface of the conductor plate 1 and therefore also parallel to the active surface of the semiconductor chip 10.
[0031]   The embodiments presented above represent a preferred solution because all magnetic field sensitive sensing elements are housed on a single semiconductor chip and this semiconductor chip is encapsulated into a single housing. The measuring element delivers an output signal that is proportional to the difference of the output signals of the two magnetic field sensors 2 and 3. This solution is particularly simple and therefore economic. However, there are applications that demand additional requirements which are not fulfilled by this solution. One such requirement is that the measuring element has a certain redundance so that a useful measuring signal is delivered also when disturbances occur. So, for example, a requirement may be that the two magnetic field sensors 2 and 3 are galvanically separated. In order to fulfill these requirements, there are two alternative possibilities:
1.            The two magnetic field sensors 2 and 3 are realized on two separated semiconductor chips which, however, are embedded in the same housing. The output signals of the two magnetic field sensors are delivered via two terminals to the outside and further processed by an interface circuit.
2.            The two magnetic field sensors 2 and 3 are realized on two separated semiconductor chips which are each encapsulated in a separate housing, for example a SO8, SO16, SOIC, DIL or any other standard package. The two housings are mounted on a printed circuit board or another carrier and form thus the measuring element.
With these solutions the distance between the two magnetic field sensors may be a little bit bigger and amount to up to 10 millimeters.
[0032]   While embodiments and applications of this invention have been shown and described, it would be apparent to those skilled in the art having the benefit of this disclosure that many more modifications than mentioned above are possible without departing from the inventive concepts herein. The invention, therefore, is not to be restricted except in the spirit of the appended claims and their equivalents.
CLAIMS
1.            Assembly group for current measurement, comprising
a conductor plate (1) having three cuts (5, 6, 7) wherein the first and third cut (5, 7) start from a first edge of the conductor plate (1) and wherein the second cut (6) starts from an opposing second edge of the conductor plate (1) and is arranged between the first and third cut (5, 7), so that a first and a second conductor section (8, 9) is formed in the conductor plate (1) wherein the current direction in the second conductor section is opposite to the current direction in the first conductor section,
a measuring element with two magnetic field sensors (2, 3) that are sensitive to a component of the magnetic field that runs parallel parallel to a surface of the conductor plate (1) and perpendicularly to the current direction in the first conductor section (8), wherein the measuring element is placed on the conductor plate (1) in such a way that the first magnetic field sensor (2) is located above the first conductor section (8) and the second magnetic field sensor (3) above the second conductor section (9) and wherein the magnetic field sensors (2, 3) are formed from magnetic field sensitive sensing elements that are realized on at least one semiconductor chip (10).
2.            Assembly group according to claim 1, wherein the magnetic field sensitive sensing elements comprise magnetic field concentrators (12, 13) placed on an active surface of the at least one semiconductor chip (10) and Hall elements (11; 16) integrated into the active surface of the at least one semiconductor chip (10) wherein the magnetic field concentrators (12, 13) serve for the amplification and concentration of said component of the magnetic field at the location of the Hall elements (11; 16).
3.            Assembly group according to claim 2, wherein the at least one semiconductor chip (10) is a single semiconductor chip, wherein the number of the magnetic field concentrators (12, 13, 17) is three, wherein the three magnetic field concentrators are arranged along a straight line and wherein the middle magnetic field concentrator (17) is a common magnetic field concentrator for both magnetic field sensors (2, 3).
4.            Assembly group according to claim 2 or 3, wherein the current flowing through the conductor plate (1) produces a magnetic field with which said component that runs parallel to the surface of the conductor plate (1) and perpendicular to the current direction in the first conductor section (8) has in the absence of the magnetic field concentrators (12, 13) two extrema lying in a distance B from each other, wherein a distance (A) between the outer ends of the two magnetic field concentrators (12, 13) that are farthest apart from each other is about the same size or shorter than the distance B. 
5.            Assembly group according to claim 1, wherein the magnetic field sensitive sensing elements are vertical Hall elements (11; 16) integrated in an active surface of the at least one semiconductor chip (10).
6.            Assembly group according to claim 1 wherein the magnetic field sensitive sensing elements are AMR or GMR or fluxgate sensors.
7.            Measuring element for an assembly group for current measurement according to claim 1, the measuring element having two magnetic field sensors (2, 3) formed of magnetic field sensitive sensing elements that are realized on at least one semiconductor chip (10) wherein both magnetic field sensors (2, 3) are sensitive to a component of the magnetic field that runs parallel to an active surface of the at least one semiconductor chip (10).
ABSTRACT
An assembly group for current measurement comprises a conductor plate (1) with three cuts (5, 6, 7) and a measuring element placed on the conductor plate (1) that has a difference sensor (4) formed from two magnetic field sensors (2, 3). By means of the three cuts (5, 6, 7) a first and a second conductor section (8, 9) are formed in the conductor plate (1), wherein the current direction in the second conductor section (9) runs opposite to the current direction in the first conductor section (8). The first magnetic field sensor (2) is located above the first conductor section (8) and the second magnetic field sensor (3) is located above the second conductor section (9). The magnetic field sensors (2, 3) are sensitive to a magnetic field that runs parallel to the surface of the conductor plate (1) and orthogonal to the current direction in the two conductor sections (8, 9).
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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