JPH03170073A - ホール素子電流検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ．産業上の利用分野 本発明は、ホール素子電流検出器の検出出力を増幅し、
電流検出信号として出力するホール素子電流検出装置に
係わり、特に温度変化に伴う電流検出信号の変動を補償
するものに関する。

Ｂ．発明の概要 本発明のホール素子電流検出装置は、ホール素子電流検
出器のバイアス電流入力端の電圧とオフセット基準電圧
との偏差を電圧変化検出回路で求め、この電圧変化検出
回路の出力に所定の補正係数を乗じ、その電圧を第２段
増幅回路の第２段オフセット基準電圧とすることにより
、電流検出信号を補正することとしている。

そして、初期設定の際の温度下で電圧変化検出回路のオ
フセット基準電圧を設定すると共に、その温度と異なる
温度下で補正係数を設定することにより、直流オフセッ
トと同一の温度特性を有する第２段オフセット基準電圧
を生成し、これによって温度特性補償を可能とするもの
である。

Ｃ．従来の技術 一般に、電流を検出する磁気センサには、ホール素子電
流検出装置がある。

第３図は、ホール素子電流検出装置の構成を示す。この
検出装置は、ホール素子ｌおよびフエライトコア２から
なる磁気回路と、磁束密度測定回路３とからなる。フエ
ライトコア２の磁気ギャップにおける磁束密度を検出す
ることによって、対象となる電流を検出するものである
。

この電流検出装置では、ホール素子の温度特性などによ
り電流検出信号に直流オフセットが生じたり、ゲインが
変化したりする。

たとえばインバータの電流制御回路において、このよう
に直流オフセットがある電流検出装置を使用した場合、
出力電流に直流電流成分が重畳されるため、出力周波数
のトルクリップルが生じることが知られている（電学論
Ｄ．１０７巻２号，昭６２．１８３頁）。

このため、従来、インバータによるモータの制御におい
ては、モータ停止中の電流が流れていないときに電流検
出器の出力を読み、この結果に基づいてオフセットの調
整を行っている。

Ｄ．発明が解決しようとする課題 しかし、この手法では、温度変化に伴ってオフセットが
変動した場合、誤差が生ずるという問題点があった。

電流検出装置のオフセ・ノトは、半導体に取り付けた端
子の機械的な位置のずれなどによって生ずるため、個々
のセンサによって温度特性が異なる。

それゆえ、温度変化によるオフセットの変動を補償する
ことは、極めて困難であった。

本発明は、このような問題点に鑑み、容易かつ正確に温
度変化によるオフセットの変動を補償できるホール素子
電流検出装置を提供することを目的とする。

Ｅ．課題を解決するための手段および作用ホール素子電
流検出器のバイアス電流入力端の電圧は、温度変化に伴
って変動する。これは、温度変化による定電流源からの
バイアス電流の変動や、ホール素子電流検出器の内部抵
抗の変動に起因する。

本発明は、このバイアス電流入力端の電圧変化を検出し
、検出結果に基づいてオフセットを調整するものであり
、このための手段として、本発明に係るホール素子電流
検出装置は、次のものを備えている。

■　ホール素子電流検出器のバイアス電流入力端の電圧
を検出し、この検出値とオフセット基準電圧との偏差分
を積分して変化分電圧として出力する電圧変化検出回路
。

■　前記の温度下で被検出物が無電流の際に、この電圧
変化検出回路が無出力となるように、電圧変化検出回路
のオフセット基準電圧を設定するためのオフセット設定
部。

■　電圧変化検出回路の出力に所定の補正係数を乗じた
うえで、第２段増幅回路に対する第２段オフセット基準
電圧として出力する第２段オフセ，ト発生回路。

■　前記の温度と異なる温度下で被検出物が無電流の際
に、第２段増幅回路が無出力となるように、前記補正係
数を設定するための補正係数設定部。

この装置では、電圧変化検出回路により、バイアス電流
入力端の電圧とオフセット基準電圧との偏差をとること
によって、バイアス電流入力端の電圧変化を検出する。

このオフセット基準電圧は、オフセノトＦＩｉ電圧設定
部により、初期設定の際の温度下で、つまり第１段オフ
セット基準電圧や第２段増幅回路のゲインの設定の際の
温度下で、被検出物が無電流の際に電圧変化検出回路が
無出力となるように調整される。これによって電圧変化
検出回路は、初期設定の際の温度を基準としてバイアス
電流入力端の電圧変化を検出できる。

この電圧変化検出回路の出力は、第２段増幅回路の第２
段オフセット基準電圧の発生に使用される。つまり、第
２段オフセット基準電圧発生部により、電圧変化検出回
路の出力に補正係数を乗じることにより第２段オフセッ
ト基準電圧が生成される。

ここで、補正係数の設定は、次のようにして行う。まず
、初斯設定の際は、第２段増幅回路は無出力である。恒
温槽を利用するなどして、初斯設定の際と異なる温度下
に装置をおけば、第２段増幅回路は直流オフセット分の
出力を生ずる。バイアス電流入力端の電圧は、この直流
オフセットに比例する。

したがって、この状態で、第２段増幅回路が無出力とな
るように、補正係数を調整して第２段オフセット電圧を
設定すれば、任意の温度における直流オフセットを補償
することが可能となる。

Ｆ．実施例 以下、図面を用いて、本発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るホール素子電流検出
装置を示す。

定電流回路４は、ホール素子２に供給するための定電流
を発生するものであり、ツェナーダイオードＤと、抵抗
Ｒ．，Ｒ，と、トランジスタＴｒとからなる。

第１段増幅回路５は、ホール素子２の出力を増幅するも
のであり、アンプＯＰ，と、そのゲインを決定する抵抗
Ｒ，〜Ｒ，とからなる。

第１段オフセット設定回路６は、第１段増幅回路５のオ
フセット基準電圧ＶＯＦ＋を設定するものであり、両端
に電圧Ｅと電圧一Ｅが印加された可変抵抗ＶＲ，と抵抗
Ｒ．とからなる。可変抵抗ＶＲ，を調整することによっ
て、正負にわたる電圧を発生することができる。

第２段増幅回路７は、第１段増幅回路５の出力を増幅す
るためのものであり、アンプＯＰ，と可変抵抗ＶＲ，と
抵抗Ｒ７とからなり、可変抵抗ＶＲ，によりゲイン調整
を行えるようになっている。

第２段オフセット発生回路８は、ホール素子２の定電流
入力端の電圧ＶｆＮから第２段増幅回路７のオフセット
基準電圧■。Ｆ！を発生するためのものである。この回
路８は、アンプＯＰ，、抵抗Ｒ　ｓ＋Ｒ．およびコンデ
ンサＣ，からなるローパスフィルタ回路と、アンプＯＰ
４およびコンデンサＣ！，Ｃ，からなる反転回路と、抵
抗Ｒ　１Ｇおよび可変抵抗ＶＲ，からなる抵抗回路とか
らなる。出力端子ＣＰは、反転回路の出力電圧を外部に
出力するためのものである。

フィルタ９は出力短絡保護用のものであり、抵抗ＲＩｌ
＋Ｒｌ１とコンデンサＣ４とからなる。出力端子Ｏは、
フィルタ９を介して第２段増幅回路７の出力電圧を外部
に出力するためのものである。

次に、この装置の動作を説明する。

第２図は、ホール素子２のバイアス電圧■７の温度変化
を示す。

ホール素子２の内部抵抗の温度による変化率は、第２図
中（ａ）で示すように、たとえばＧａＡｓホール素子の
場合、０．３％／℃程度である。第２図中（ｂ）で示す
ように、定電流回路４の変化率が０．０６％／”Ｃ程度
であるとすると、ホール素子２のバイアス電流入力端の
電圧ｖＴの変化率は、第２図中（Ｃ）で示すように、０
．３６％／℃程度となる。したがって電圧ｖＴを検出す
れば、ホール素子２の温度を検出することができる。

低温時に可変抵抗ＶＲ，を調整し、出力端子Ｃ？の電圧
ＶＣＰをＯとする。これにより、電圧ＶＣＰは、調整時
の温度を基準とした温度の変化分を示すものとなる。

次に、ホール素子２を高温にすると、温度変化による直
流オフセットが出力端子Ｏに現れる。可変抵抗ＶＲ．を
調整して第２段オフセット基準電圧Ｖ。■を調整するこ
とにより、出力端子０の出力電圧Ｖ。ｌＪ．ｒがＯとな
るようにする。

このとき、直流オフセットの温度特性が正負のいずれで
あっても対処できるように、第２段オフセット基準電圧
Ｖ。■はーＶ。Ｐ＜Ｖｏ■＜　Ｖ　ｃｐ’）　範囲で調
整できるようになっている。

このようにして調整された第２段オフセット基準電圧Ｖ
。■は、直流オフセットと同一の温度特性で変化するの
で、温度に拘わらず、直流オフセットを補償することが
可能となる。

次に、この装置の調整手順を説明する。

まず、フエライトコアＩ　（第３図参照）を消磁し、約
３０分放置して哨磁の際の発熱を逃し、ＣＴ部（フエラ
イトコア１およびホール素子２）を室温に戻す。次に、
ＣＴ部を磁性体の箱に入れ、地磁気などの影響を小さく
する。

そして電源を投入した後、可変抵抗ＶＲ，を調整し、出
力端子ＣＰの電圧ｖｃｐをＯとする。さらに、可変抵抗
ＶＲ，を調整して第１段オフセット基準電圧Ｖｏｒ＋を
設定し、出力端子Ｏの電圧Ｖ。ｕｒをＯとする。

次に、検出対象の電流を流したうえで、可変抵抗ＶＲ，
を調整してゲインを調整する。

この後、ＣＴ部を恒温槽に入れるなどして、高温に、た
とえば６０゜Ｃ程度にする。そしてＣＴ部を磁性体の箱
に入れ、消磁する。さらに、可変抵抗ＶＲ，を調整して
電圧Ｖ。ＵｆをＯにする。

そしてゲインを確認を行い、所定の精度が得られれば、
調整を終了する。

Ｇ，発明の効果 以上説明したように、本発明によれば、初期設定の際の
温度を基準として電圧変化検出回路のオフセット基準電
圧を設定し、上記の温度と異なる温度を基準として第２
段オフセット基準電圧発生部の補正係数を設定すること
により、直流オフセットと同一の温度特性を有する第２
段オフセット基準電圧を得ることができる。

したがって温度の変化によらず、直流オフセットを補償
することができ、正確な電流検出が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す回路図、第２図はバイア
ス電流入力端の電圧の変化率を示す説明図、第３図はホ
ール素子電流検出装置の説明図である。 ２・・・ホール素子、４・・・定電流回路、５・・・第
１段増幅回路、６・・・第１段オフセット設定回路、７
・・・第２段増幅回路、８・・・第２段オフセット発生
回路。 第２図 バイアス電流λカ濁の宣圧ｄ文イじ 第３図 ホーｊレ素子電流，検出茨置 １

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）定電流がバイアスされて動作し、被検出電流を検
   出するホール素子電流検出器と、このホール素子電流検
   出器の出力と第１のオフセット基準電圧との偏差分を増
   幅して出力する第１段増幅回路と、ある温度下で被検出
   物が無電流の際に、第１段増幅回路が無出力となるよう
   に、第１段オフセット基準電圧を設定するための第１段
   オフセット設定部と、第１段増幅回路の出力を増幅し、
   電流検出信号として外部に出力する第２段増幅回路と、
   前記の温度下における第２段増幅回路の出力第２段増幅
   回路のゲインを設定するためのゲイン設定部とを備えた
   装置において、 ホール素子電流検出器のバイアス電流入力端の電圧を検
   出し、この検出値とオフセット基準電圧との偏差分を積
   分して変化分電圧として出力する電圧変化検出回路と、 前記の温度下で被検出物が無電流の際に、この電圧変化
   検出回路が無出力となるように、電圧変化検出回路のオ
   フセット基準電圧を設定するためのオフセット設定部と
   、 電圧変化検出回路の出力に所定の補正係数を乗じたうえ
   で、第２段増幅回路に対する第２段オフセット基準電圧
   として出力する第２段オフセット発生回路と、 前記の温度と異なる温度下で被検出物が無電流の際に、
   第２段増幅回路が無出力となるように、前記補正係数を
   設定するための補正係数設定部とを設けたことを特徴と
   するホール素子電流検出装置。