应强度。带气隙的磁芯11就为一个C形的环。
[0030]在磁芯11的气隙处放置巨磁阻芯片14的时候，巨磁阻芯片14的敏感轴方向与磁芯11的气隙高度方向相一致。这样增强巨磁阻效应电流传感器的灵敏性。
[0031]磁屏蔽片12的面积大于等于巨磁阻芯片14各侧面中与磁屏蔽片12相邻的侧面的面积。
[0032]巨磁阻芯片14要放置在两个磁屏蔽片12的内部，目的同样是为了提高电流传感器的灵敏性。
[0033]磁芯11及磁屏蔽片12的材料为坡莫合金材料。
[0034]由磁阻公式Rm=l/yS可知，磁阻与材料的磁导率成反比，因此一般要选用高磁导率材料。为了增大检测范围的量程，应选用高饱和磁密的导磁材料，同时为了得到实时精确的检测结果，要选用低磁滞、低矫顽力材料。常用的磁屏蔽材料包括:电磁软铁，硅钢片、坡莫合金、非晶合金等。其中非晶合金磁导率最高，但价格较为昂贵，电磁软铁和硅钢片价格便宜，但磁导率较低。从性能和成本方面考虑，本发明选择了坡莫合金材料作为磁芯11和磁屏蔽片12的材料。其电阻率为0.56μ Ω.m，居里点为400°C，饱和磁感应强度为Bs = 0.7T，饱和磁感应强度下的矫顽力H。不大于1.6A/m，直流磁性能满足在0.08A/m磁场强度中的磁导率不小于37.5mH/m，满足磁屏蔽对材料的要求。
[0035]本实施例在原边绕组13电流为20A时，利用有限元软件对巨磁效应电流传感器分别在无磁芯无屏蔽片、仅有磁芯和有磁芯有磁屏蔽片的情况下的磁场分布情况进行仿真分析。
[0036]图2为本实用新型实施例一提供的巨磁阻效应电流传感器在无磁芯无磁屏蔽片、仅有磁芯和有磁芯有磁屏蔽片的情况下的磁场分布仿真图。由磁场分布情况可以看，磁场强度依至原边绕组的距离由远及近渐渐增强，环形磁芯及磁屏蔽片的引入可以大大提高巨磁阻芯片位置处的磁感应强度，增大磁增益系数，即传感器灵敏度将有显著的提高。
[0037]同样的，在原边绕组13电流为20A时，利用有限元软件对巨磁效应电流传感器分别在有磁芯无磁屏蔽片和有磁芯有磁屏蔽片的情况下的沿气隙高度方向磁感应强度进行仿真分析。图3为本实用新型实施例一提供的巨磁阻效应电流传感器在有磁芯有磁屏蔽片和有磁芯无磁屏蔽片的条件下沿气隙高度方向磁感应强度变化曲线图。如图3所示，a为在有磁芯无磁屏蔽片的条件下沿气隙高度方向磁感应强度变化曲线，b为在有磁芯有屏蔽片的条件下沿气隙高度方向磁感应强度变化曲线，明显的，曲线b磁感应强度比较稳定。由图3可以看出加入磁屏蔽片可以使气隙处磁场更加稳定，从而增加了传感器的精度。图3中距离轴的零点代表气隙的中心点。
[0038]图4为本实用新型实施例一提供的巨磁阻效应电流传感器在仅有磁芯和有磁芯有磁屏蔽片两种条件下加入2mT的外界杂散磁场的磁场分布仿真图。由两种条件的仿真结果可以看出两种结构对外界杂散磁场都具有较高的屏蔽效能。相比之下，磁屏蔽片的引入具有更加优越的屏蔽效果，有磁芯有磁屏蔽片结构下的传感器精度更高。
[0039]本实用新型实施例提供的一种巨磁阻效应电流传感器，通过引入环形磁芯和磁屏蔽片，有效减少了外界杂散磁场的干扰同时增加了传感器的磁增益系数，从而使所设计电流传感器的精度和灵敏度得到很大程度的提高。同时选定磁环为环形，选定磁芯和磁屏蔽片的材料为坡莫合金材料，进一步增加巨磁阻效应电流传感器的灵敏度，减小输出误差。
[0040]实施例二
[0041 ]本实施例二在上述实施例的基础上对巨磁阻电流传感器作进一步的说明。参考图1，巨磁阻电流传感器还包括:
[0042]偏置模块，包括偏置电流源41和缠绕在磁芯11上的偏置绕组42，偏置绕组42的两端连接偏置电流源41;
[0043]信号处理模块还包括:参考电压产生电路22，用于产生设定大小的直流电压，参考电压产生电路22的输出端连接在运算放大器21的同相输入端。
[0044]由于所用巨磁阻芯片14为单极性输出特性，当被测量为交流电流时，输出波形类似于全波整流输出。同时当被测磁场为较弱磁场时，由于巨磁电阻相邻铁磁层间较弱的耦合作用，使得巨磁阻芯片14表现出明显的磁滞效应，引起较大的输出误差。
[0045]为了实现双极性输出及减少磁滞误差，本实施例引入了独特的偏置磁场结构，偏置绕组42用于在气隙处产生偏置磁场，通过磁场的叠加使得作用于巨磁阻芯片14的磁场全部提高到线性区，因为当磁场很弱时，巨磁阻芯片14产生的电压和磁场大小的线性关系不是很强，通过偏置磁场叠加使磁场增强到线性关系强的状态。这样当无被测磁场时，巨磁阻芯片14输出一个直流偏置电压，当有被测电流时，巨磁阻芯片14的输出电压是在原偏置电压的基础上又叠加了一个由被测电流产生的磁场而产生的电压。偏置电流源41为偏置绕组42提供电流从而产生偏置磁场。
[0046]图5为本实用新型实施例二提供的巨磁阻效应电流传感器在有无偏置磁场时的磁滞曲线图。对有无偏置磁场两种结构下的巨磁效应电流传感器进行测试，被测电流首先正行程从0A增加到14A，分别测量不同电流下的输出电压信号。然后，将电流反行程从14A降至0A，再次测量不同电流下传感器的输出信号。如图5所示，c曲线为有偏置磁场下被测电流正行程对应的输出曲线，d曲线为有偏置磁场下被测电流反行程对应的输出曲线，e曲线为无偏置磁场下被测电流正行程对应的输出曲线，f曲线为无偏置磁场下被测电流反行程对应的输出曲线。由测试曲线可以看出，曲线c和d的重合率要大于曲线e和f。偏置磁场的引入可以大大减小由磁滞现象引起的误差。
[0047]参考电压产生电路22可以产生设定的电压，将运算放大器21输出电压控制在设定的区域。
[0048]运算放大器21为差分运算放大器。
[0049]巨磁阻芯片14的正输出端与运算放大器21的同相输入端相连，巨磁阻芯片14的负输出端与运算放大器21的反相输入端相连。
[0050]参考电压产生电路22的输出电压与偏置绕组42在巨磁阻芯片14上产生的偏置电压相等。
[0051]运算放大器21输入端接入巨磁阻芯片14两个输出端输出的电压差，同时加入参考电压产生电路22接在运算放大器21的同相输入端，将电压差与参考电压产生电路22产生的电压相叠加，再对叠加后的电压进行放大。运算放大器21同相输入端的参考电压产生电路22用于消除偏置磁场产生的偏置电压，使得传感器最终输出得到一个双极输出的电压，也即输出有正有负的电压。
[0052]信号处理模块还包括:推挽式功率放大器23，推挽式功率放大器23的输入端与运算放大器21的输出端连接。
[0053]推挽式功率放大器23将运算放大器21的输出信号进一步放大，使电流传感器的测量结果更加精确。
[0054]电源模块包括电源产生电路；
[0055]电源产生电路用于根据供电电压分别为巨磁阻芯片14、参考电压产生电路22、运算放大器21和推挽式功率放大器23产生相适应的工作电压。
[0056]巨磁阻芯片14、运算放大器21和推挽式功率放大器23的供电电源是不同的。例如，巨磁阻芯片14可以用电压为5V的电压供电，运算放大器21可使用15V的电源。生活中没有电压为5V或15V的直流电压源，可以用电压为220V的电源通过电源产生电路输出各种需要的电压。
[0057]另外