JP5540882B2 - 電流センサ - Google Patents
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Description
したがって、オフセット電圧の発生によって被検出電流の検出精度が低下することがない。
したがって、被検出電流の検出精度を高めることができる。
したがって、被検出電流の検出精度をより一層高めることができる。
したがって、各最大値をサンプリングするタイミングがずれてもサンプリング値が変化し難いため、被検出電流の検出精度を高めることができる。
この発明に係る実施形態について図を参照して説明する。図1は、この実施形態に係る電流センサの概略構成を示す平面説明図である。図2は、図1のA−A矢視断面図であり、図3は、図1のバスバーを省略したB−B矢視断面図である。図4(a)は、センサチップの配置位置の説明図であり、同図(b)は、センサチップの縦断面図である。図5は、磁気抵抗素子の配置および磁気ベクトルの説明図である。
図1,2に示すように、電流センサ10は、基板11と、この基板11の基板面に取付けられたセンサチップ13および回路チップ14と、基板11およびコイル12が収容されたケース15と、ケース15が収容されたコイル12とを備える。ケース15は、被検出電流i2が流れるバスバー20に取付けられている。図4に示すように、この実施形態では、バスバー20は板状に形成されており、その板面に電流センサ10が取付けられている。また、コイル12は、銅などの導電性材料により形成された線材を縦断面が矩形状となるように巻回して構成されている。
次に、回路チップ14の主な電気的構成について、それを示す図6を参照して説明する。
回路チップ14を構成する基板には、差動増幅回路14aと、サンプリング回路14bと、差動増幅回路14cと、電流制御回路14dとが搭載されている。差動増幅回路14aと、サンプリング回路14bと、差動増幅回路14cとが、この出願の請求項1に記載の出力回路に対応する。
電流制御回路14dは、図8に示すように、極性が周期的に変化する電流i1および−i1をコイル12に印加する。
サンプリング回路14bは、正極性の電流i1が最大値iaになっている期間に差動増幅回路14aが出力する第1の電圧Vと、負極性の電流−i1が最大値−iaになっている期間に差動増幅回路14aが出力する第2の電圧−Vとをそれぞれサンプリングしてホールドする。サンプリング回路14bのサンプリング周波数は、電流i1が最大値iaおよび−iaを維持している時間t1よりも十分短い時間に設定する。
ここで、センサチップ13の経時変化などにより、センサチップ13の出力電圧にオフセット電圧Voffが発生したとする。そのときの差動増幅回路14cの出力波形を図10に示す。
ここで、本願発明者が行った実験について説明する。本願発明者は、センサチップ13の中心13cの配置位置と、コイル12がセンサチップ13に印加するバイアス磁界mf1の大きさとの関係について実験を行った。図11は、この実験内容を示す説明図であり、図12は、実験結果を示すグラフである。
(1)上述した第1実施形態の電流センサ10を用いれば、差動増幅回路14cは、コイル12に正極性の電流i1が流れたときにセンサチップ13から発生する第1の電圧Vと、コイル12に負極性の電流−i1が流れたときにセンサチップ13から発生する第2の電圧−Vとの差分を出力するため、センサチップ13の出力電圧にオフセット電圧Voffが存在する場合であっても、その差分に基づいて被検出電流の大きさを求めれば、オフセット電圧Voffの大きさを除去することができる。
したがって、オフセット電圧Voffの発生によって被検出電流i2の検出精度が低下することがない。
したがって、被検出電流i2の検出精度を高めることができる。
したがって、被検出電流i2の検出精度をより一層高めることができる。
次に、この発明の第2実施形態について図を参照して説明する。この実施形態に係る電流センサは、コイルの内部にコアを備えたことを特徴とする。図13は、この実施形態に係る電流センサの概略構成を示す平面説明図であり、図14は、図13のA−A矢視断面図である。
次に、この発明の第3実施形態について図を参照して説明する。この実施形態に係る電流センサは、センサチップが、ウエハレベルパッケージ(以下、WLPと略す)を利用して構成されていることを特徴とする。図15は、この実施形態に係る電流センサに備えられたセンサチップおよびコイルの概略構成を示す斜視縦断面図である。
(1)前述した各実施形態では、コイルの内部にセンサチップを配置したが、センサチップにバイアス磁界を印加して被検出電流i2を検出することができれば、コイルの外部近傍にセンサチップを配置しても良い。
12c・・コイルの中心部分、13・・センサチップ、13b・・素子形成領域、
13c・・センサチップの中心部分、13d・・磁化容易軸を含む平面、
14・・回路チップ、14d・・電流制御回路、15・・ケース、16・・コア、
17・・WLP。
Claims (8)
- 被検出電流が流れる電路の近傍に配置されており、磁気抵抗素子を有するセンサチップと、
前記磁気抵抗素子に、前記被検出電流に応じて生じる磁界に対して直交する向きのバイアス磁界を印加するコイルと、
極性が周期的に変化する電流を前記コイルに流す電流制御回路と、
前記電流制御回路により前記コイルに正極性の電流が流れたときに前記磁気抵抗素子から発生する第1の電圧と、前記電流制御回路により前記コイルに前記正極性の電流を反転させた負極性の電流が流れたときに前記磁気抵抗素子から発生する第2の電圧との差分を出力する出力回路と、
を備えることを特徴とする電流センサ。 - 前記センサチップが前記コイルの内部に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電流センサ。
- 前記センサチップおよびコイルが、前記磁気抵抗素子の磁化容易軸を含む平面およびコイルの中心軸を含む平面が平行になるように配置されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電流センサ。
- 前記磁気抵抗素子は前記センサチップを構成する基板上に形成された素子形成領域に形成されており、
前記センサチップおよびコイルが、前記コイルの中心軸が前記素子形成領域を通るように配置されていることを特徴とする請求項3に記載の電流センサ。 - 前記センサチップおよびコイルが、それぞれの中心部分が一致するように配置されていることを特徴とする請求項4に記載の電流センサ。
- 磁性材料により形成されたコアが前記コイルの内部に配置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1つに記載の電流センサ。
- 前記第1の電圧は、前記電流制御回路により前記コイルに正極性の最大電流が流れたときの電圧であり、
前記第2の電圧は、前記電流制御回路により前記コイルに負極性の最大電流が流れたときの電圧であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1つに記載の電流センサ。 - 前記極性が周期的に変化する電流の波形は、正極性および負極性の各最大値を示す部分がそれぞれ平坦であることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1つに記載の電流センサ。
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