本公开总体上涉及用于测量电流的装置和方法，并且更具体地涉及用于测量电路板的导电迹线中的电流的装置和方法。
背景技术：
1、例如电流测量电阻器、也称为“分流器”是已知用于电流测量的。在被测电流的线路中内置分流器来测量电流。测量分流器两端的小电压降。
2、分流器是额外的组件，具有额外的成本、所需空间、重量、额外的焊点、更大的体积和额外的接线。分流器也会受到老化的影响。
3、因此，需要用于测量电流、特别是用于测量电路板上的导电迹线中的电流的替代或改进的方法。
技术实现思路
1、根据本发明的装置和方法考虑到了这种需要。有利的发展是以下内容。
2、根据本公开的第一方面，提出了一种用于测量通过电路板的第一导电迹线的第一电流的装置。电路板还具有至少一个第二导电线路。第一和第二导电迹线的电阻关系是预定的或已知的。所提出的装置包括用于测量由于第一电流通过第一导电迹线引起的在第一导电迹线之上的第一电压的器件。该装置还包括用于将预定或已知的第二电流注入第二导电迹线中的器件以及用于测量由于预定或已知的第二电流通过第二导电迹线引起的在第二导电迹线之上的第二电压的器件。该装置还包括用于基于第一电压、第二电压、预定或已知的第二电流、以及第一和第二导电迹线的预定或已知的电阻关系来确定第一电流的器件。
3、所提出的测量装置不会受到或较少地受到第一导电迹线(主导体)的老化影响。
4、根据一些实施例，第一导电迹线被实现在所述电路板的至少一个金属层中。第二导电迹线优选地实现在电路板的相同的至少一个金属层中。第二导电迹线(校准轨)的电阻与第一导电迹线(主导体)的电阻具有明确的关系。因此，优选在电路板层压板的同一金属层中实现两个导电迹线。如果第一导电迹线由多个层组成，则第二导电迹线也可以由相同的层组成。在简单的实现中，第一导电迹线仅使用一个金属层。然后第二导电迹线也使用这个金属层。
5、根据一些实施例，第一导电迹线和第二导电迹线彼此电隔离。两个导电迹线之间的间距尽可能大于爬电距离。
6、根据一些实施例，用于确定第一电流的器件被设计成：基于第二电压和预定或已知的第二电流来确定第二导电迹线的第二电阻，并且基于第一电压、第二电阻、以及第一和第二导电迹线的已知电阻关系来确定第一电流。因此，所提出的测量装置经由沿着第一导电迹线的第一电压来测量通过电路板上的或印刷电路板上的第一导电迹线的第一电流。第二导电迹线(校准轨)连接到测量装置并用作参考电阻。测量装置将已知的第二电流(校准电流)馈送到第二导电迹线中并测量因此下降的第二电压，由此可以确定第二导电迹线的第二电阻(校准电阻)。然后可以通过将第一电压除以校准电阻并与缩放常数来确定第一电流(主电流)，该缩放常数通过两个导电迹线的已知电阻关系规定。
7、根据一些实施例，第二导电迹线的第二电阻大于第一导电迹线的第一电阻(例如，至少大10倍，优选地至少大100倍)。这可以例如通过第二导电迹线的长度(l2)与宽度(w2)的第二关系大于第一导电迹线的长度(l1)与宽度(w1)的第一关系来实现(例如至少大10倍，优选地至少100倍)。第一导电迹线因此可以具有第一导电迹线宽度(w1)和第一导电迹线长度(l1)。第二导电迹线可以具有第二导电迹线宽度(w2)和第二导电迹线长度(l2)。第二导电迹线宽度(w2)可以小于第一导电迹线宽度(w1)，并且第二导电迹线长度(l2)可以大于第一导电迹线长度(l1)。
8、根据一些实施例，用于注入的器件被设计成将预定或已知的第二电流作为具有预定义电流强度和预定义频率的电流脉冲注入第二导电迹线中。第二电流的预定义频率可以例如充分大于1/(第一导电迹线的热时间常数)，使得可以避免由于热应力导致的测量误差。例如，第二流的预定义频率可以在1khz和100khz之间，因为其位于集成电子设备的1/f噪声的转角频率以上。例如，根据环境影响(例如温度、机械应力、第一电流的电流强度强烈变化)，第二电流也可以被注入第一和/或第二导电迹线周围的区域中。如果环境影响变化很小或没有变化，则可以仅仅偶尔注入第二电流进而仅仅偶尔测量第二电压。如果环境影响有规律地变化，则可以更频繁地注入第二电流并且可以更频繁地测量第二电压。即，可以根据环境影响的变化来调整第二电流的注入速率。变化越强，注入速率越高。
9、根据一些实施例，第二导电迹线具有第一导电迹线部段和第二导电迹线部段。第一导电迹线部段形成用于具有第一旋转方向的电流的(开路)导电环路。第二导电迹线部段形成用于具有与第一旋转方向相反的第二旋转方向的电流的(开路)导电环路。用于注入的器件可以被设计成将与第二电流(电流强度、频率)相对应的(校准)电流在第一旋转方向上注入第一导电迹线部段中，并且将与第二电流(电流强度、频率)相对应的电流在第二旋转方向上注入第二导电迹线部段中。这有利于应对电磁干扰(emi)引起的干扰。
10、随时间波动的磁场可能会对导电迹线部段造成干扰。该系统可以使用两个环形导电迹线部段，它们被布置和设计使得在两个环路中发生相同的干扰。两个导电迹线部段可以被连接，使得干扰在两个导电迹线部段的组合电压中抵消。这种布置的特征在于，两个环路中心的校准电流在两个环路的中心产生相反方向的磁场。
11、根据一些实施例，用于测量第二电压的器件被设计成：基于第二导电迹线的第一和第二导电迹线部段之上的相应电压降的组合来确定第二电压。例如，可以减去第一导电迹线部段和第二导电迹线部段上的电压降，从而可以计算出干扰。为此目的，第一和第二导电迹线部段理想地各自具有相同的emi吸收。这意味着导电迹线部段被设计成使得均匀干扰场在两个导电迹线部段中引起相同的干扰信号，从而它们自身缩减(herauskürzen)或相互抵消。此外，导电迹线段可以这样设计，使得第一导电迹线(主导体)的非均匀干扰场也在两个导电迹线部段中引起相同的干扰信号，从而这些干扰信号自身缩减。
12、根据一些实施例，用于测量第一电压的器件、用于测量第二电压的器件和用于确定第一电流的器件在公共表面安装组件(smd组件)中实现，表面安装组件具有用于第一导电迹线和第二导电迹线的连接部。例如，smd组件可以是传感器ic。
13、根据一些实施例，smd组件具有用于测量第一导电迹线之上的第一电压的第一和第二连接、用于测量第二导电迹线之上的第二电压的第三和第四连接、以及用于将第二电流注入第二导电迹线中的第五和第六连接。smd组件的连接可以是例如smd组件的壳体的焊接连接部。
14、根据一些实施例，第一导电迹线与第一和第二焊接连接部连接。第二导电迹线与第三、第四、第五和第六焊接连接部连接。第二导电迹线可以被设计成一件式导体(没有由除相关金属层之外的元件构成的中断或连接件)，并且可以与smd组件(芯片)的四个触点连接：例如，两个外部触点用于电流引入和引出，以及在此之间的两个触点用于电压分接。这些触点可以是焊接点，可能与键合线串联，或者也可以是更现代封装技术中的焊盘、球或凸块。
15、根据一些实施例，第一和第二导电迹线的已知电阻关系被存储在表面安装组件的(半导体)存储器中，使得可以用其确定第一电流。
16、根据本公开的另一方面，提出了一种电路板。电路板包括具有第一电阻的第一导电迹线(主导体)和具有第二电阻的第二导电迹线(校准轨)。第一电阻和第二电阻彼此处于预定或已知的关系。电阻关系可以存储在例如用于测量通过第一导电迹线的第一电流的装置中。
17、根据电路板的一些实施例，第一导电迹线(主导体)被实现在电路板的至少一个金属层中。然后在电路板的相同的至少一个金属层中实现第二导电迹线(校准轨)。由此实现校准轨的电阻与主导体的电阻具有精确定义的关系。
18、根据电路板的一些实施例，第一导电迹线和第二导电迹线彼此电隔离。这可以例如通过对应于爬电距离的导电迹线之间的最小间距来实现。
19、根据电路板的一些实施例，第二导电迹线的第二电阻大于第一导电迹线的第一电阻(例如，至少大10倍，优选地至少大100倍)。这可以例如通过第二导电迹线的长度(l2)与宽度(w2)的第二关系大于第一导电迹线的长度(l1)与宽度(w1)的第一关系(例如至少大10倍，优选地至少大100倍)来实现。第一导电迹线因此可以具有第一导电迹线宽度(w1)和第一导电迹线长度(l1)。第二导电迹线可以具有第二导电迹线宽度(w2)和第二导电迹线长度(l2)。第二导电迹线宽度(w2)可以小于第一导电迹线宽度(w1)，并且第二导电迹线长度(l2)可以大于第一导电迹线长度(l1)。
20、根据一些实施例，第二导电迹线形成至少一个(开路)导电环路。
21、根据电路板的一些实施例，第二导电迹线具有第一导电迹线部段和第二导电迹线部段。第一导电迹线部段形成具有第一旋转方向的(开路)导电环路。第二导电迹线部段形成具有与第一旋转方向相反的第二旋转方向的(开路)导电环路。用于注入的器件可以被设计成将与第二电流(电流强度、频率)相对应的电流在第一旋转方向上注入第一导电迹线部段中，并且将与第二电流(电流强度、频率)相对应的电流在第二旋转方向上注入第二导电迹线部段中。这有利于应对电磁干扰(emi)引起的干扰。
22、根据电路板的一些实施例，第一导电迹线部段和第二导电迹线部段均具有相同的emi吸收。
23、根据一些实施例，电路板还包括具有与第一和第二导电迹线的接触的表面安装组件(smd组件)，其中该表面安装组件被设计成：测量由于第一电流通过第一导电迹线引起的在第一导电迹线之上的第一电压降；将已知的第二电流注入第二导电迹线中；测量由于第二电流通过第二导电迹线引起的在第二导电迹线之上的第二电压降；并且基于第一电压降、第二电压降、第二电流、以及第一和第二导电迹线的已知的电阻关系来确定第一电流。
24、根据本公开的另一方面，提出了一种用于测量通过电路板的第一导电迹线的第一电流的方法，该电路板还具有第二导电迹线，其中第一导电迹线和第二导电迹线的电阻关系是已知的或预定义的。该方法包括：测量由于第一电流通过第一导电迹线引起的在第一导电迹线之上的第一电压；将已知的第二电流注入第二导电迹线中；测量由于第二电流通过第二导电迹线引起的在第二导电迹线之上的第二电压；并且基于第一电压、第二电压、第二电流、以及第一和第二导电迹线的已知电阻关系来确定第一电流。
1.一种用于测量通过电路板(100)的第一导电迹线(110)的第一电流的装置(130)，所述电路板具有第二导电迹线(120)，其中所述第一导电迹线和所述第二导电迹线的电阻关系是已知的，所述装置(130)包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一导电迹线(110)被实现在所述电路板的至少一个金属层中，并且其中所述第二导电迹线(120)被实现在所述电路板的相同的所述至少一个金属层中。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置(130)，其中所述第一导电迹线(110)和所述第二导电迹线(120)彼此电隔离。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(130)，其中用于确定所述第一电流的器件被设计成：基于所述第二电压和已知的所述第二电流来确定所述第二导电迹线(120)的第二电阻，并且基于所述第一电压、所述第二电阻、以及所述第一导电迹线和所述第二导电迹线的已知的所述电阻关系来确定所述第一电流。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(130)，其中所述第二导电迹线(120)的长度与宽度的第二关系大于所述第一导电迹线(110)的长度与宽度的第一关系。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置(130)，其中用于注入的器件被设计成：将已知的所述第二电流作为具有预定电流强度和频率的电流脉冲注入所述第二导电迹线(120)中。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(130)，其中所述第二导电迹线(120)具有第一导电迹线部段(120-1)和第二导电迹线部段(120-2)，其中所述第一导电迹线部段(120-1)形成用于具有第一旋转方向的电流流动的导电环路，并且所述第二导电迹线部段(120-2)形成用于具有与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向的电流流动的导电环路，并且其中用于注入的器件被设计成：将与已知的所述第二电流相对应的电流在所述第一旋转方向上注入所述第一导电迹线部段(120-1)中，并且将与已知的所述第二电流相对应的电流在所述第二旋转方向上注入所述第二导电迹线部段(120-2)中。
8.根据权利要求7所述的装置(130)，其中用于测量所述第二电压的器件被设计成基于第一导电迹线部段(120-1)和所述第二导电迹线部段(120-2)之上的相应电压降的组合来确定所述第二电压。
9.根据权利要求7或8所述的装置(130)，其中所述第一导电迹线部段(120-1)和所述第二导电迹线部段(120-2)各自具有基本相同的emi吸收。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(130)，其中用于测量所述第一电压的器件、用于测量所述第二电压的器件和用于确定所述第一电流的器件被实现在公共的表面安装组件中，所述表面安装组件具有用于所述第一导电迹线(110)和所述第二导电迹线(120)的焊接连接部。
11.根据权利要求10所述的装置(130)，其中所述表面安装组件具有用于测量所述第一导电迹线之上的所述第一电压的第一焊接连接部和第二焊接连接部、用于测量所述第二导电迹线之上的所述第二电压的第三焊接连接部和第四焊接连接部、用于将所述第二电流注入所述第二导电迹线中的第五焊接连接部和第六焊接连接部。
12.根据权利要求11所述的装置(130)，其中所述第一导电迹线(110)与所述第一焊接连接部和所述第二焊接连接部连接，并且其中所述第二导电迹线(120)与所述第三焊接连接部、所述第四焊接连接部、所述第五焊接连接部和所述第六焊接连接部连接。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的装置(130)，其中所述第一导电迹线和所述第二导电迹线的已知的所述电阻关系被存储在所述表面安装组件的存储器中。
14.一种电路板(100)，包括：
15.一种用于测量通过电路板(100)的第一导电迹线(110)的第一电流的方法，所述电路板具有第二导电迹线(120)，其中所述第一导电迹线和所述第二导电迹线的电阻关系是已知的，所述方法包括：
