电流传感器芯片和电路的制作方法

本发明涉及电流传感器，具体地，涉及一种电流传感器芯片和一种电路。

背景技术：

1、伴随着物联网、工业控制、消费电子、生物医药、新能源等领域的蓬勃发展，对电流检测灵敏度需求日益提高，电流传感器逐步走向小型化、高灵敏、低功耗的发展方向。对比目前主流的电流传感技术，隧穿磁阻型电流传感器在灵敏度、线性度、尺寸、噪声指数和功耗等多个方面具有明显优势，随着成本的下降和技术的成熟，有望取代传统的霍尔传感器成为主流芯片级电流检测方案。

2、现有技术中，隧穿磁阻型电流传感器通常需要后接信号处理电路从而获得更优质的电压信号，便于识别和记录。信号处理电路集成在一块外置的pcb电路板上，外置pcb电路板会增加额外成本，且pcb电路板面积较大，导致整个电流传感电路体积大，整个电路所需元器件数量多，噪声高，功耗大。

技术实现思路

1、针对现有技术中外置pcb电路板增加额外成本，电路体积大，所需元器件数量多，噪声高，功耗大的技术问题，本发明提供了一种电流传感器芯片和一种电路，采用该电流传感器芯片，将信号处理电路引入电流传感器芯片内，与电流传感单元形成一体化设计，能够降低电流检测电路的功耗，提高能效，减小噪声，提高电流的测量精度，增强信号稳定性，提高系统可靠性，并且能够缩小电流检测电路的体积，方便测试。

2、为实现上述目的，本发明第一方面提供的一种电流传感器芯片，该电流传感器芯片包括：一体集成的电流传感单元和信号处理电路；所述电流传感单元内形成有隧穿磁阻，所述电流传感单元用于对线圈内流动的电流进行检测，并输出初始检测信号；所述信号处理电路与所述电流传感单元连通，用于对接收自所述电流传感单元的初始检测信号进行信号处理得到目标检测信号，并输出所述目标检测信号；其中，所述信号处理包括但不限于：放大初始检测信号、去除初始检测信号中的高频噪声和将初始检测信号转换为数字信号。

3、进一步地，所述信号处理电路包括：依次连通的低噪放大模块、低通滤波模块和信号转换模块；所述低噪放大模块用于放大初始检测信号；所述低通滤波模块用于去除初始检测信号中的高频噪声；所述信号转换模块用于将初始检测信号转换为数字信号。

4、进一步地，所述低噪放大模块包括：放大输入端、放大输出端、接地端、一级放大器、二级放大器、三级放大器、反馈放大器、一级调节电阻和第二调节电阻；一级放大器、二级放大器和三级放大器依次设置在放大输入端与放大输出端之间；一级调节电阻和第二调节电阻依次设置在放大输出端与接地端之间；反馈放大器设置在自一级调节电阻与第二调节电阻之间引出并接入至一级放大器与二级放大器之间的连接线路上。

5、进一步地，所述信号处理电路还包括：零偏补偿模块，与低噪放大模块并联在信号处理电路的输入端与低通滤波模块之间，所述零偏补偿模块用于消除初始检测信号的零点漂移。

6、进一步地，所述信号处理电路还包括：温度补偿模块，用于检测所述电流传感单元的温度，并基于所述电流传感单元的温度调节所述电流传感单元的的偏置电压。

7、进一步地，所述电流传感单元包括多个电流传感器。

8、进一步地，所述电流传感器包括衬底和形成于衬底表面的检测电路层；所述检测电路层包括由下至上依次设置的底电极层、隧穿磁阻层和顶电极层，隧穿磁阻层上形成有隧穿磁阻。

9、进一步地，所述检测电路层上形成有四个互连的隧穿磁阻，四个互连的隧穿磁阻组成惠斯通全桥电路。

10、进一步地，所述隧穿磁阻层由上至下依次包括：种子层、第一钉扎层、参考层、绝缘势垒层、自由层、第二钉扎层和覆盖层。

11、进一步地，所述种子层由ta/ru/ta/ru/ta/ru层叠材料制成。

12、进一步地，所述第一钉扎层由ptmn/cofe/ru层叠材料制成。

13、进一步地，所述第二钉扎层由nife/irmn/ru/irmn层叠材料制成。

14、本发明第二方面提供一种电路，该电路包括上文所述的电流传感器芯片。

15、通过本发明提供的技术方案，本发明至少具有如下技术效果：

16、本发明的电流传感器芯片包括一体集成的电流传感单元和信号处理电路，电流传感单元能够对线圈内流动的电流进行检测，并输出初始检测信号。信号处理电路与电流传感单元连通，能够对接收自电流传感单元的初始检测信号进行信号处理得到目标检测信号，信号处理包括但不限于：放大初始检测信号、去除初始检测信号中的高频噪声和将初始检测信号转换为数字信号，然后输出目标检测信号。通过本发明提供的电流传感器芯片，能够降低电流检测电路的功耗，提高能效，减小噪声，提高电流的测量精度，增强信号稳定性，提高系统可靠性，并且能够缩小电流检测电路的体积，方便测试。

17、本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

技术特征：

1.一种电流传感器芯片，其特征在于，所述电流传感器芯片包括：

2.根据权利要求1所述的电流传感器芯片，其特征在于，所述信号处理电路包括：依次连通的低噪放大模块、低通滤波模块和信号转换模块；

3.根据权利要求2所述的电流传感器芯片，其特征在于，所述低噪放大模块包括：放大输入端、放大输出端、接地端、一级放大器、二级放大器、三级放大器、反馈放大器、一级调节电阻和第二调节电阻；

4.根据权利要求2所述的电流传感器芯片，其特征在于，所述信号处理电路还包括：

5.根据权利要求1所述的电流传感器芯片，其特征在于，所述信号处理电路还包括：

6.根据权利要求1所述的电流传感器芯片，其特征在于，所述电流传感单元包括多个电流传感器。

7.根据权利要求6所述的电流传感器芯片，其特征在于，所述电流传感器包括衬底和形成于衬底表面的检测电路层；

8.根据权利要求7所述的电流传感器芯片，其特征在于，所述检测电路层上形成有四个互连的隧穿磁阻，四个互连的隧穿磁阻组成惠斯通全桥电路。

9.根据权利要求7所述的电流传感器芯片，其特征在于，所述隧穿磁阻层由上至下依次包括：种子层、第一钉扎层、参考层、绝缘势垒层、自由层、第二钉扎层和覆盖层。

10.根据权利要求9所述的电流传感器芯片，其特征在于，所述种子层由ta/ru/ta/ru/ta/ru层叠材料制成。

11.根据权利要求9所述的电流传感器芯片，其特征在于，所述第一钉扎层由ptmn/cofe/ru层叠材料制成。

12.根据权利要求9所述的电流传感器芯片，其特征在于，所述第二钉扎层由nife/irmn/ru/irmn层叠材料制成。

13.一种电路，其特征在于，该电路包括权利要求1至12中任一项所述的电流传感器芯片。

技术总结本发明提供一种电流传感器芯片和电路，涉及电流传感器领域，电流传感器芯片包括：一体集成的电流传感单元和信号处理电路；电流传感单元内形成有隧穿磁阻，电流传感单元用于对线圈内流动的电流进行检测，并输出初始检测信号；信号处理电路与电流传感单元连通，用于对初始检测信号进行信号处理得到目标检测信号，并输出目标检测信号；其中，信号处理包括但不限于：放大初始检测信号、去除初始检测信号中的高频噪声和将初始检测信号转换为数字信号。通过本发明提供的芯片，能够降低电流检测电路的功耗，提高能效，减小噪声，提高电流的测量精度，增强信号稳定性，提高系统可靠性，并且能够缩小电流检测电路的体积，方便测试。技术研发人员：王帅鹏,黄海潮,郭经红,习建国,张翰勋,杨滢,陈嘉民,李福超受保护的技术使用者：北京智芯微电子科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1