用于電流測(cè)量的緊湊分流器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于電流測(cè)量的緊湊分流器。導(dǎo)電帶被堆疊、絕緣、折疊、并形成為提供低電阻、低電感分流器的幾何形狀，其中該幾何形狀能容易地實(shí)現(xiàn)冷卻以減少因自加熱效應(yīng)引起的電阻的變化。一種這樣的幾何形狀是通過將導(dǎo)電帶纏繞成螺旋形來獲得。另一幾何形狀是像波形的形狀。兩個(gè)幾何形狀都允許通過引導(dǎo)來自風(fēng)扇的空氣流穿過它們的表面部分來冷卻。響應(yīng)于分流器的測(cè)量溫度或響應(yīng)于通過分流器的電流的測(cè)量控制可變速度冷卻風(fēng)扇。借助響應(yīng)于分流器的測(cè)量溫度改變橫過分流器的不同部分的空氣流的量的差別冷卻可被采用。
【專利說明】用于電流測(cè)量的緊湊分流器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明總體涉及用于測(cè)量電流的分流器，并且更具體地涉及適合在以高頻率使用的低電阻分流器。
【背景技術(shù)】
[0002]本領(lǐng)域已知的分流器的示例是同軸分流器。如名稱暗示的，同軸分流器包括兩個(gè)同心的圓柱體，其中電流沿著內(nèi)圓柱體流動(dòng)并經(jīng)由外圓柱體返回。這種結(jié)構(gòu)提供了低電感，因?yàn)樵诳臻g中的同一位置兩個(gè)電流幾乎方向地流動(dòng)。不過，同軸分流器表現(xiàn)出某些缺點(diǎn)。例如，它們生產(chǎn)相對(duì)昂貴。它們往往體積大，并且它們難以冷卻。
[0003]第二個(gè)現(xiàn)有技術(shù)分流器是平坦分流器。平坦分流器包括長(zhǎng)金屬條，在一半處被折疊，薄絕緣層被放置在被折疊的部分之間。這種布置提供了低電感，但是它也是體積大并且甚至比同軸分流器更加難以冷卻。
[0004]所需要的是一種用于電流測(cè)量的分流器布置，其表現(xiàn)出由電流引起的自加熱產(chǎn)生的低電阻變化(例如，最小溫度升高)，和低電感以維持在寬頻率范圍上的平坦響應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明，導(dǎo)電條可被絕緣、折疊、并形成為提供低電阻、低電感分流器的幾何形狀，其中該幾何形狀的輪廓設(shè)計(jì)為能更容易地實(shí)現(xiàn)冷卻措施以減少因自加熱效應(yīng)引起的電阻的變化。一種這樣的幾何形狀是通過將導(dǎo)電條纏繞成螺旋形來獲得。另一個(gè)這種幾何形狀是通過將導(dǎo)電條松散地折疊成類似波形的形狀來獲得。這兩個(gè)幾何形狀都允許通過例如從風(fēng)扇引導(dǎo)空氣流橫過每個(gè)形狀的表面部分來冷卻。本發(fā)明的另一實(shí)施例包括響應(yīng)于分流器的測(cè)量溫度使用可變速度冷卻風(fēng)扇。本發(fā)明的又一實(shí)施例是借助響應(yīng)于分流器的測(cè)量溫度改變橫過分流器的各個(gè)部分的空氣流的量的差別冷卻。在本發(fā)明的又一分流器中，響應(yīng)于對(duì)通過分流器的電流的測(cè)量控制可變速度風(fēng)扇、或者可變空氣流。
[0006]從下面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的具體描述并參照附圖能更容易地理解本發(fā)明的前述的和其它的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的三個(gè)導(dǎo)電條的平面圖。
[0008]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的分流器的構(gòu)造中的一個(gè)步驟的側(cè)視圖。
[0009]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的分流器的構(gòu)造中的另一個(gè)步驟的側(cè)視圖。
[0010]圖4是將圖3的分流器構(gòu)造纏繞成螺旋形幾何形狀的側(cè)視圖。
[0011]圖5是圖4的纏繞成螺旋形幾何形狀的實(shí)施例的透視圖。
[0012]圖6是將圖3的分流器構(gòu)造形成波形幾何形狀的側(cè)視圖。
[0013]圖7A、7B和7C是本發(fā)明的分流器的冷卻結(jié)構(gòu)的三個(gè)實(shí)施例的框圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0014]圖1 一 3示出了根據(jù)如圖4 - 6示出的本發(fā)明的分流器的各種實(shí)施例的構(gòu)造中的初始步驟。
[0015]圖1示出了 Manganin?導(dǎo)電材料100、110、120的三個(gè)條。這種示例導(dǎo)電材料包括大約86%的銅、12%的錳和2%的鎳。每個(gè)條約30mm寬、185mm長(zhǎng)和0.1mm厚。條100和120由1.25英寸寬的Kapton?帶條105、125在所述條的兩側(cè)都被絕緣，在每個(gè)端上留出了暴露的約5mm的裸金屬。帶條被居中地應(yīng)用到所述條。
[0016]參照?qǐng)D2，導(dǎo)電條100、110、120被堆疊在一起，但是彼此之間縱向地逐步錯(cuò)開約
1.5mm。該堆此后被用一圈12mm的Kapton帶條230束縛在一起,該帶條230位于距頂部條的一端約90mm。
[0017]圖3示出了導(dǎo)電條100、110、120在Kapton帶條230被應(yīng)用處的中點(diǎn)處在2mm的桿335上被折疊的組裝。為了清楚起見，Kapton帶條230未在圖3中示出，但是其應(yīng)位于由點(diǎn)框330a圍封的區(qū)域內(nèi)。
[0018]此時(shí)，在一個(gè)實(shí)施例中，條可用手松散地纏繞，但是優(yōu)選地在夾具中被松散地纏繞，成螺旋形狀400，如圖4中所示。所得到的螺旋形狀具有圓柱形部分，該部分具有約
21.5mm的主(即，水平)軸線402，和21mm的次(即，豎直)軸線404。包括圓柱形部分408和“腿”410、412的布置具有約31mm的整體高度406。圖4的螺旋形布置具有兩個(gè)端，440和440a。每一端440、440a包括導(dǎo)體100、110、120的相應(yīng)的相對(duì)端。所有三個(gè)導(dǎo)體100、110、120現(xiàn)在在每個(gè)端440、440a被錫焊在一起。如上形成的分流器展示了 9.375πιΩ (毫歐姆)的電阻。優(yōu)選地，螺旋形被松散地纏繞，使得空氣能從圈之間流過。
[0019]圖5示出了圖4的螺旋形實(shí)施例的透視圖。如上所述，該布置的整體高度406是約31mm。該布置的圓柱形部分的縱向軸線的長(zhǎng)度414是約30mm (S卩，導(dǎo)電條100、110、120的寬度)。如上所述，導(dǎo)電條100、110、120的裸端在點(diǎn)450、450a處暴露并且被錫焊在一起并且能分別被聯(lián)接到電路的輸入/輸出引線。預(yù)想的是，空氣流將沿著圓柱體的長(zhǎng)度414引導(dǎo)。
[0020]參照?qǐng)D6，這里認(rèn)識(shí)到其它的幾何形狀也可被使用，例如圖示的波形形式600，以維持一致的溫度梯度。構(gòu)造主要包括如上描述的步驟，并且因此這些步驟無需再被描述。與圖5的實(shí)施例類似，導(dǎo)電條100、110、120的裸端在點(diǎn)640、640a處暴露并在每一端被錫焊在一起。此時(shí)，雙堆疊被形成為所示的波形輪廓。
[0021]這些獨(dú)特的實(shí)施例中的每一個(gè)提供了低電感的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)殡娏髟诳臻g中的幾乎同一位置流過和返回。所展示的低電感允許以相對(duì)更高的頻率(即，若干MHz)操作。兩者都采用緊湊構(gòu)造。兩者都易于通過對(duì)流流動(dòng)或通過小風(fēng)扇向螺旋形或波形之間吹空氣來冷卻。兩個(gè)實(shí)施例都制造起來不昂貴同時(shí)提供了高性能。冷卻容易是重要的，因?yàn)殡娐分械姆至髌骺赡芙?jīng)歷100A的峰值電流和30ARMS的持續(xù)電流。優(yōu)選地，分流器要被保持在低于60攝氏度(140華氏度)。
[0022]關(guān)于分流器的冷卻以減少由于自加熱的電阻變化，當(dāng)對(duì)流在低電流水平下可能就足夠時(shí)，使用冷卻風(fēng)扇可能是優(yōu)選的。如所述，這兩種幾何形狀都允許從風(fēng)扇引導(dǎo)空氣流穿過圖7A、7B和7C中示出的每個(gè)形狀的表面部分來冷卻。本發(fā)明的另一實(shí)施例包括使用可變速度冷卻風(fēng)扇702。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該風(fēng)扇的速度由控制器704響應(yīng)于分流器的測(cè)量溫度706控制，例如微處理器等。本發(fā)明的又一實(shí)施例，在圖7B中示出，采用了借助響應(yīng)于分流器的測(cè)量溫度差708改變移動(dòng)橫過分流器的各個(gè)部分的空氣流的量的差別冷卻。來自風(fēng)扇712的空氣流的這種改變可例如通過可移動(dòng)的風(fēng)扇百葉窗710實(shí)現(xiàn)，其中風(fēng)扇百葉窗位置由微處理器714控制。在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，在圖7C中所示，可變速度風(fēng)扇702，或者可變空氣流(見710)，響應(yīng)于對(duì)通過分流器的電流的測(cè)量而被控制。也就是，在本文中認(rèn)識(shí)到感測(cè)716流過分流器的電流的量可以是實(shí)際溫度測(cè)量的有用的代用品，因?yàn)樗a(chǎn)生的熱是“1-R2”(電流-電阻)加熱(加上周圍溫度效應(yīng))。因此，所產(chǎn)生的熱與流過分流器的電流量相關(guān)。
[0023]雖然9.375mQ的分流器在上面被描述，但是其它的電阻值可被使用，例如0.6Ω，并且這種其它的值被認(rèn)為包括在本發(fā)明內(nèi)。雖然前面的示例使用了三個(gè)導(dǎo)電條的堆疊，但是可以使用其它數(shù)量的多個(gè)層，例如2或4層。
[0024]已經(jīng)描述并圖示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中的本發(fā)明原理，應(yīng)理解，本發(fā)明在布置和細(xì)節(jié)上可被修改而不脫離這個(gè)原理。我們要求保護(hù)落入下面權(quán)利要求精神和范圍內(nèi)的全部改變和變化。
【權(quán)利要求】
1.一種用于電路中的低電感電分流器，包括: 多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電條，其被以交疊的關(guān)系堆疊以形成導(dǎo)電層疊； 在多個(gè)條中的至少一個(gè)上的絕緣層，使得被堆疊的導(dǎo)電條中的每一個(gè)都彼此電絕緣；以及 在細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電條中每一個(gè)上的暴露相對(duì)端； 堆疊的導(dǎo)電條在大約長(zhǎng)度中點(diǎn)處被折疊成雙堆疊；以及 導(dǎo)電條的雙堆疊沿著長(zhǎng)度尺寸外形設(shè)計(jì)獨(dú)特，使得空氣流能從導(dǎo)電條的雙堆疊上穿過以實(shí)現(xiàn)冷卻。
2.如權(quán)利要求1所述的低電感電分流器，其中導(dǎo)電條的雙堆疊外形設(shè)計(jì)為螺旋形。
3.如權(quán)利要求1所述的低電感電分流器，其中導(dǎo)電條的雙堆疊外形設(shè)計(jì)為波形。
4.如權(quán)利要求1所述的低電感電分流器，其中多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電條基本上是同樣長(zhǎng)度。
5.如權(quán)利要求4所述的低電感電分流器，其中多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電條在長(zhǎng)度方向被定位成使得它們的端部在長(zhǎng)度方向上逐漸錯(cuò)開。
6.如權(quán)利要求1所述的低電感電分流器，其中多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電條的一端的暴露端部被聯(lián)接在一起。
7.如權(quán)利要求1所述的低電感電分流器，其中多個(gè)細(xì)長(zhǎng)的導(dǎo)電條的相對(duì)端中每一個(gè)被聯(lián)接到電路，使得電流流入相對(duì)端中的第一組，并流出相對(duì)端中的第二組，電流沿相反方向流過雙堆疊以使通過分流器的電感呈中性。
8.如權(quán)利要求1所述的低電感電分流器，其中導(dǎo)電層堆包括第一、第二和第三導(dǎo)電階梯。
9.如權(quán)利要求1所述的低電感電分流器，包括冷卻風(fēng)扇，用于引導(dǎo)空氣流在外形設(shè)計(jì)獨(dú)特的導(dǎo)電條的雙堆疊上流過。
10.如權(quán)利要求9所述的低電感電分流器，包括鄰近外形設(shè)計(jì)獨(dú)特的導(dǎo)電條的雙堆疊的溫度傳感器以檢測(cè)其溫度，以及聯(lián)接到冷卻風(fēng)扇以響應(yīng)于分流器的測(cè)量溫度改變空氣流的控制器。
11.如權(quán)利要求9所述的低電感電分流器，包括緊鄰分流器的不同部分的兩個(gè)溫度傳感器和用于響應(yīng)于分流器的不同測(cè)量溫度控制穿過分流器的不同部分的空氣流的量的裝置。
12.如權(quán)利要求9所述的低電感電分流器，包括聯(lián)接到外形設(shè)計(jì)獨(dú)特的導(dǎo)電條的雙堆疊以檢測(cè)流過分流器的電流量的電流傳感器和聯(lián)接到冷卻風(fēng)扇以響應(yīng)于流過分流器的測(cè)量電流改變空氣流的控制器。
【文檔編號(hào)】G01R15/00GK103969485SQ201310211394
【公開日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年5月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月25日
【發(fā)明者】A.J.特德, J.S.福德, L.印德 申請(qǐng)人:特克特朗尼克公司