CN109791169A - 电流传感器 - Google Patents
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Abstract
电流传感器输出与测定对象的电流的大小相应的输出电压。电流传感器具备:导体,流过电流;磁传感器(120a、120b),对由电流产生的磁场的强度进行检测,并将与磁场的强度相应的输出电压作为电流传感器的输出电压进行输出;以及修正部(140a、140b),对由周围温度的变动造成的磁传感器(120a、120b)的磁电变换增益的变动、以及由导体因周围温度的变动而变形造成的磁传感器(120a、120b)的输出电压的变动进行修正。
Description
技术领域
本发明涉及电流传感器,其中,通过对由测定对象的电流产生的磁场的强度进行检测,从而对测定对象的电流的大小进行检测。
背景技术
专利文献1公开了具备磁检测部的电流传感器,该磁检测部对与流过汇流条的电流相应地产生的磁场的强度进行检测。该电流传感器还具有:检测周围的温度的温度检测部;以及基于由温度检测部检测的温度对由磁检测部的温度依赖性造成的误差进行修正的温度补偿部。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-278938号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于,提供一种与以往相比较能够进一步降低由周围温度的变动造成的输出误差的电流传感器。
用于解决课题的技术方案
本发明的电流传感器是输出与测定对象的电流的大小相应的输出信号的电流传感器,具备:导体,流过电流;磁元件,对由电流产生的磁场的强度进行检测,并将与磁场的强度相应的电信号作为输出信号进行输出;以及修正部,对由周围温度的变动造成的磁元件的磁电变换增益的变动、以及由导体因周围温度的变动而变形造成的磁元件的电信号的变动进行修正。
发明效果
根据本发明,与以往相比较,能够进一步降低由周围温度的变动造成的输出误差。
附图说明
图1是示出实施方式1涉及的电流传感器的外观的立体图。
图2是示出图1所示的电流传感器中的导体的外观的立体图。
图3是示出图1所示的电流传感器中的磁传感器单元的外观的立体图。
图4是示出图3所示的磁传感器单元的结构的分解立体图。
图5是示出图3所示的磁传感器单元的电结构的框图。
图6是从VI-VI线箭头方向观察了图1所示的电流传感器的剖视图。
图7A是示出磁传感器的磁电变换增益的温度特性的图。
图7B是示出以往的电流传感器中的以往的修正系数的温度特性的图。
图7C是示出磁传感器的磁电变换增益与以往的修正系数之积的温度特性的图。
图7D是示出以往的电流传感器的输出电压的温度特性的图。
图8A是示出施加于电流传感器中的导体的第一流路部以及第二流路部的应力分析用的电流传感器的模型的图。
图8B是用于说明对图8A所示的电流传感器的应力分析的分析结果的图。
图8C是示出由电流通电造成的导体的温度上升量的测定结果的图。
图8D是示出与图8C相关联的导体的位移量的随时间变化的测定结果的图。
图9A是示出实施方式1的电流传感器中的第一修正系数以及第二修正系数的定性的温度特性的图。
图9B是示出图9A所示的第一修正系数中的第一元件修正系数和第一导体修正系数、以及第二修正系数中的第二元件修正系数和第二导体修正系数的定性的温度特性的图。
图9C是示出第一磁传感器的磁电变换增益与实施方式1的第一修正系数之积、以及第二磁传感器的磁电变换增益与实施方式1的第二修正系数之积的定性的温度特性的图。
图9D是示出实施方式1的电流传感器的输出电压的定性的温度特性的图。
图10A是示出变形例1的第一修正系数以及第二修正系数的定性的温度特性的图。
图10B是示出图10A所示的第一修正系数中的第一元件修正系数和第一导体修正系数、以及第二修正系数中的第二元件修正系数和第二导体修正系数的定性的温度特性的图。
图10C是示出第一磁传感器的磁电变换增益与变形例1的第一修正系数之积、以及第二磁传感器的磁电变换增益与变形例1的第二修正系数之积的定性的温度特性的图。
图10D是示出变形例1的电流传感器的输出电压的定性的温度特性的图。
图11A是示出变形例2的第一修正系数以及第二修正系数的定性的温度特性的图。
图11B是示出图11A所示的第一修正系数中的第一元件修正系数和第一导体修正系数、以及第二修正系数中的第二元件修正系数和第二导体修正系数的定性的温度特性的图。
图11C是示出第一磁传感器的磁电变换增益与变形例2的第一修正系数之积、以及第二磁传感器的磁电变换增益与变形例2的第二修正系数之积的定性的温度特性的图。
图11D是示出变形例2的电流传感器的输出电压的定性的温度特性的图。
图12A是示出变形例3的第一磁传感器以及第二磁传感器的磁电变换增益的定性的温度特性的图。
图12B是示出变形例3的第一修正系数以及第二修正系数的定性的温度特性的图。
图12C是示出图12B所示的第一修正系数中的第一元件修正系数和第一导体修正系数、以及第二修正系数中的第二元件修正系数和第二导体修正系数的定性的温度特性的图。
图12D是示出第一磁传感器的磁电变换增益与变形例3的第一修正系数之积、以及第二磁传感器的磁电变换增益与变形例3的第二修正系数之积的定性的温度特性的图。
图12E是示出变形例3的电流传感器的输出电压的定性的温度特性的图。
图13是示出第一修正部对第一修正系数的设定动作、以及第二修正部对第二修正系数的设定动作的一个例子的流程图。
图14是示出实施方式2涉及的电流传感器中的磁传感器单元的电结构的框图。
图15是示出实施方式3涉及的电流传感器中的磁传感器单元的电结构的框图。
图16是示出实施方式4涉及的电流传感器中的磁传感器单元的电结构的框图。
图17是示出实施方式5涉及的电流传感器中的磁传感器单元的电结构的框图。
图18是示出实施方式6涉及的电流传感器中的磁传感器单元的电结构的框图。
图19是示出实施方式7涉及的电流传感器的外观的立体图。
图20是示出图19所示的磁传感器以及电子部件的电结构的框图。
图21是从XXI-XXI线箭头方向观察了图19所示的电流传感器的剖视图。
图22是示出实施方式7的变形例1涉及的电流传感器的外观的立体图。
图23是示出实施方式7的变形例2涉及的电流传感器的外观的立体图。
图24是示出实施方式7的变形例3涉及的电流传感器的外观的立体图。
图25是示出实施方式8涉及的电流传感器的外观的立体图。
图26是示出图25所示的电流传感器中的导体的外观的立体图。
图27是从宽度方向(X轴方向)观察了图26所示的导体的图。
图28是示出实施方式9涉及的电流传感器的外观的立体图。
图29是示出图28所示的电流传感器中的导体的外观的立体图。
图30是从宽度方向(X轴方向)观察了图29所示的导体的图。
图31是示出实施方式10涉及的电流传感器的外观的立体图。
图32是从X轴方向观察了图31所示的电流传感器的图。
图33是示出电流传感器中的电子部件的封装件的一个例子的图。
图34是示出电流传感器中的电子部件的封装件的一个例子的图。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明涉及的电流传感器的实施方式进行说明。另外,在各附图中,对相同或相当的部分标注相同的附图标记。
(实施方式1)
以下,使用图1~图13对实施方式1涉及的电流传感器进行说明。
1.结构
图1是示出实施方式1涉及的电流传感器的外观的立体图。图2是示出图1所示的电流传感器中的导体的外观的立体图。图3是示出图1所示的电流传感器中的磁传感器单元的外观的立体图,图4是示出图3所示的磁传感器单元的结构的分解立体图。图5是示出图3所示的磁传感器单元的电结构的框图。在图1以及图2中,X轴方向是后述的导体110的宽度方向,Y轴方向是导体110的长度方向,Z轴方向是导体110的厚度方向。
如图1所示,本实施方式1涉及的电流传感器100具备导体110和磁传感器单元190。
如图1以及图2所示,导体110由板状的导体构成。在导体110的长度方向(Y轴方向)上的两端部形成有电流传感器100的固定以及电连接用的固定用孔110h。
导体110在长度方向(Y轴方向)上的一部分被分岔为第一流路部110a和第二流路部110b。第一流路部110a和第二流路部110b在导体110的宽度方向(X轴方向)上排列。在第一流路部110a与第二流路部110b之间,形成有狭缝110s。狭缝110s在导体110的宽度方向(X轴方向)上位于导体110的大致中央。第一流路部110a向导体110的一面侧(+Z方向侧)突出,第二流路部110b向导体110的另一面侧(-Z方向侧)突出。
如图2所示,第一流路部110a具有:从导体110的一面突出,使得与该一面正交的第一突出部111a和第二突出部112a;以及在导体110的长度方向(Y轴方向)上延伸,并将第一突出部111a和第二突出部112a相连的第一延伸部113a。同样地,第二流路部110b具有:从导体110的另一面突出,使得与该另一面正交的第三突出部111b以及第四突出部112b;以及在导体110的长度方向(Y轴方向)上延伸,并将第三突出部111b和第四突出部112b相连的第二延伸部113b。由此,由第一流路部110a和第二流路部110b形成空间。在该空间配置磁传感器单元190。
作为导体110的材料,可以使用铜、银、铝或铁等金属、或者包含这些金属的合金等。此外,可以对导体110实施表面处理。例如,可以在导体110的表面设置由镍、锡、银或铜等金属、或者包含这些金属的合金构成的至少一层镀层。此外,导体110可以通过铸造、切削加工或压制加工等形成。
如图3以及图4所示,磁传感器单元190在壳体180内具备搭载有第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b等电子部件的基板170。
壳体180具有大致长方体状的外形,由下部壳体181和上部壳体182构成。在上部壳体182设置有与基板170连接的线束的导出口182p。
壳体180与第一流路部110a的另一面的至少一部分相接。例如,上部壳体182与第一延伸部113a的另一面的至少一部分相接。进而,壳体180与第二流路部110b的一面的至少一部分相接。例如,下部壳体181与第二延伸部113b的一面的至少一部分相接。由此,第一磁传感器120a相对于第一流路部110a的位置以及第二磁传感器120b相对于第二流路部110b的位置的设定变得容易。
壳体180由具有电绝缘性的材料构成。例如,壳体180由PPS(聚苯硫醚)等工程塑料形成。PPS因为耐热性高,所以在考虑了导体110的发热的情况下,作为壳体180的材料是优选的。
基板170固定在壳体180内。作为将基板170固定在壳体180的方法,能够使用利用螺钉的紧固、利用树脂的热熔敷或者利用粘接剂的接合等。在使用螺钉对基板170和壳体180进行紧固的情况下,优选使用非磁性的螺钉,使得不产生磁场的干扰。
基板170是印刷布线板,由玻璃环氧树脂或氧化铝等的基材和对设置在基材的表面上的铜等的金属箔进行图案化而形成的布线构成。
在基板170安装有第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b、放大部130、第一修正部140a以及第二修正部140b、第一温度传感器150a以及第二温度传感器150b、第一存储器160a以及第二存储器160b这样的电子部件。这些电子部件可以进行树脂封装,或者也可以用硅酮树脂或环氧树脂等进行浇注封装。
第一磁传感器120a在宽度方向(X轴方向)上位于第一流路部110a侧。第二磁传感器120b在宽度方向(X轴方向)上位于第二流路部110b侧。由此,第一磁传感器120a对由流过第一流路部110a的电流产生的第一磁场的强度进行检测,第二磁传感器120b对由流过第二流路部110b的电流产生的第二磁场的强度进行检测。即,第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b对由流过导体110的电流产生的磁场的强度进行检测。
另外,上述的第一流路部110a与第二流路部110b之间的狭缝110s在导体110的宽度方向(X轴方向)上位于第一磁传感器120a和第二磁传感器120b的中间。狭缝110s的宽度也可以为了调整输入到这些磁传感器的磁场的强度而适当地进行调整。
此外,第一温度传感器150a在宽度方向(X轴方向)上位于第一流路部110a侧。第二温度传感器150b在宽度方向(X轴方向)上位于第二流路部110b侧。由此,第一温度传感器150a测定第一流路部110a以及第一磁传感器120a的周围温度,第二温度传感器150b测定第二流路部110b以及第二磁传感器120b的周围温度。
接下来,参照图5对各电子部件进行说明。
如图5所示,在本实施方式涉及的电流传感器100中,第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自具有由四个AMR(Anisotropic Magneto Resistance,各向异性磁阻)元件等磁阻元件构成的惠斯通电桥型的桥电路。即,在第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自中,两个磁阻元件MR1与MR2的串联电路和两个磁阻元件MR3与MR4的串联电路被并联地连接。第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自以电源电压Vdd进行恒电压驱动。另外,作为第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b的驱动方法,也可以使用恒电流驱动、脉冲驱动等。
第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自也可以具有由两个磁阻元件构成的半桥电路。此外,第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自也可以代替AMR元件而具有GMR(Giant Magneto Resistance,巨磁阻)、TMR(Tunnel Magneto Resistance,隧道磁阻)、BMR(Balistic Magneto Resistance,弹道磁阻)、CMR(Colossal MagnetoResistance,庞磁阻)等磁阻元件。此外,作为第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b,能够使用具有霍尔元件的磁传感器、具有利用磁阻抗效应的MI(Magneto Impedance,磁阻抗)元件的磁传感器或者磁通门型磁传感器等。
放大部130对第一磁传感器120a的输出电压和第二磁传感器120b的输出电压进行差动放大,并作为电流传感器100的输出电压进行输出。放大部130具备多个放大器130a、130b、130c。
放大器130a的负输入端子与第一磁传感器120a中的磁阻元件MR3与磁阻元件MR4之间的连接点连接,放大器130a的正输入端子与第一磁传感器120a中的磁阻元件MR1与磁阻元件MR2之间的连接点连接。放大器130a对第一磁传感器120a的输出电压进行放大。放大器130a具有增益调整端子,通过第一修正部140a的控制对放大增益进行变更。
放大器130b的负输入端子与第二磁传感器120b中的磁阻元件MR3与磁阻元件MR4之间的连接点连接,放大器130b的正输入端子与第二磁传感器120b中的磁阻元件MR1与磁阻元件MR2之间的连接点连接。放大器130b对第二磁传感器120b的输出电压进行放大。放大器130b具有增益调整端子,通过第二修正部140a的控制对放大增益进行变更。
放大器130c的负输入端子与放大器130a的输出端子连接,放大器130c的正输入端子与放大器130b的输出端子连接。放大器130c对放大器130a的输出电压和放大器130b的输出电压进行差动放大。
如上所述,第一温度传感器150a测定第一流路部110a以及第一磁传感器120a的周围温度。如上所述,第二温度传感器150b测定第二流路部110b以及第二磁传感器120b的周围温度。
第一存储器160a以及第二存储器160b各自例如由闪速存储器构成。第一存储器160a对与后述的第一修正系数相关的参照表161a进行存储。第二存储器160b对与后述的第二修正系数相关的参照表161b进行存储。此外,第一存储器160a以及第二存储器160b各自保存用于实现第一修正部140a以及第二修正部140b的各种功能的程序。
第一修正部140a以及第二修正部140b各自例如由处理器单元构成。第一修正部140a以及第二修正部140b各自通过执行第一存储器160a以及第二存储器160b各自保存的程序,从而实现各种功能。第一修正部140a以及第二修正部140b各自可以由被设计为专用的电子电路、可重构的电子电路等硬件电路(ASIC、FPGA等)构成。第一修正部140a以及第二修正部140b的各个功能可以通过硬件和软件的配合来实现,也可以仅由硬件(电子电路)来实现。此外,第一修正部140a以及第二修正部140b各自具备ADC(Analog to DigitalConverter,模数转换器)、DAC(Digital to Analog Converter,数模转换器)。
第一修正部140a参照存储在第一存储器160a的与第一修正系数相关的第一参照表161a,决定与由第一温度传感器150a检测的周围温度对应的第一修正系数。第一修正部140a基于决定的第一修正系数对放大部130中的放大器130a的放大增益进行修正。此时,第一修正部140a通过ADC将来自第一温度传感器150a的模拟信号变换为数字信号,在进行了数字处理之后,通过DAC将第一修正系数的数字信号变换为模拟信号。
第二修正部140b参照存储在第二存储器160b的与第二修正系数相关的第二参照表161b,决定与由第二温度传感器150b检测的周围温度对应的第二修正系数。第二修正部140b基于决定的第二修正系数对放大部130中的放大器130b的放大增益进行修正。此时,第二修正部140b通过ADC将来自第二温度传感器150b的模拟信号变换为数字信号,在进行了数字处理之后,通过DAC将第二修正系数的数字信号变换为模拟信号。
另外,第一修正部140a、第一温度传感器150a以及第一存储器160a也可以由可编程信号调节器构成。此外,第二修正部140b、第二温度传感器150b以及第二存储器160b也可以由可编程信号调节器构成。
2.动作
对于像以上那样构成的电流传感器100,以下对其动作进行说明。
2.1.动作的概要
图6是实施方式1涉及的电流传感器的剖视图,是从图1的VI-VI线箭头方向观察的图。在图6中,省略了壳体180。
在导体110中,若在长度方向(Y轴方向)上流过测定对象的电流,则该电流在第一流路部110a和第二流路部110b的分岔部分流到这两个流路部。即,在第一流路部110a流过测定对象的电流中的一部分的电流,在第二流路部110b流过测定对象的电流中的剩余的电流。
如图6所示,由流过第一流路部110a的电流产生环绕第一流路部110a的第一磁场H1。此外,由流过第二流路部110b的电流产生环绕第二流路部110b的第二磁场H2。第一磁场H1和第二磁场H2在导体110的周围的空间叠加分布。第一磁传感器120a由于与第二流路部110b相比更靠第一流路部110a附近的配置位置,所以主要检测第一磁场H1的强度,并输出与第一磁场H1的强度相应的电压。第二磁传感器120b由于与第一流路部110a相比更靠第二流路部110b附近的配置位置,所以主要检测第二磁场H2的强度,并输出与第二磁场H2的强度相应的电压。
接下来,如图5所示,放大部130对第一磁传感器120a的输出电压和第二磁传感器120b的输出电压进行差动放大。由此,电流传感器100输出与流过导体110的电流的大小相应的电压。
2.2.本公开的课题
接下来,参照图7A~图7D以及图8A~图8D,对本发明要解决的课题进行说明。
图7A是示出磁传感器的磁电变换增益的温度特性的图。如图7A所示,磁传感器一般具有磁电变换增益G的温度依赖性。具体而言,磁传感器的磁电变换增益G随着周围温度上升而变小。由此,具备磁传感器的电流传感器由于周围温度的变动而具有输出误差。关于这一点,在专利文献1公开的以往的电流传感器基于周围温度对由磁传感器的温度依赖性造成的输出误差进行修正。
图7B是示出以往的电流传感器中的以往的修正系数的温度特性的图。图7C是示出磁传感器的磁电变换增益与以往的修正系数之积的温度特性的图。图7D是示出以往的电流传感器的输出电压的温度特性的图。
如图7B所示,以往的电流传感器对消除磁传感器的磁电变换增益G的温度变动那样的元件修正系数Kd进行存储而作为修正系数,并使用与周围温度对应的修正系数Kd对磁传感器的磁电变换增益G的温度变动进行修正。由此,在以往的电流传感器中,如图7C所示,能够使磁传感器的磁电变换增益G与修正系数Kd之积的温度变化恒定,其结果是,能够使电流传感器的输出电压的温度变化恒定。
但是,本申请的发明人得到了如下见解,即,即使使磁传感器的磁电变换增益G与修正系数Kd之积的温度变化恒定,也如图7D所示,并不能使电流传感器的输出电压的温度变化(实线)恒定(虚线),随着周围温度上升,电流传感器的输出电压变小。而且,本申请的发明人如以下所示地分析了其原因。
图8A是示出施加于电流传感器100中的导体110的第一流路部110a以及第二流路部110b的应力分析用的电流传感器的模型的图。图8B是用于说明对图8A所示的电流传感器的应力分析的分析结果的图,是从导体110的宽度方向(X轴方向)观察的图。
在图8A以及图8B中,导体110的长度(Y轴方向)是110mm,导体110的宽度(X轴方向)是15.5mm,导体110的厚度(Z轴方向)是1.2mm。第一流路部110a以及第二流路部110b各自的长度(Y轴方向)是40.0mm,第一流路部110a以及第二流路部110b各自的宽度(X轴方向)是5.0mm,第一流路部110a与第二流路部110b之间的狭缝110s的宽度(X轴方向)是5.5mm。第一流路部110a在导体110的厚度方向(Z轴方向)上鼓出6.2mm,第二流路部110b在导体110的厚度方向(Z轴方向)上鼓出-6.21mm。由此,由第一流路部110a和第二流路部110b形成的空间的导体110的厚度方向(Z轴方向)上的高度成为10.0mm,该空间的导体110的长度(Y轴方向)的宽度为35.0mm。
另外,在图8A所示的电流传感器的模型中,代替图1的电流传感器100的固定用孔110h而采用了固定部110h’。在图8A以及图8B中,弯折部114a与在电流传感器100(图2)中在第一突出部111a与第一延伸部113a之间弯折的部分对应,弯折部115a与在第二突出部112a与第一延伸部113a之间弯折的部分对应。此外,弯折部114b与在第三突出部111b与第二延伸部113b之间弯折的部分对应,弯折部115b与在第四突出部112b与第二延伸部113b之间弯折的部分对应。
在该应力分析中,分析了在固定部110h’处对导体110的两端部进行固定时由施加于导体110的应力造成的导体110的变形。在该分析中,将周围温度维持在25度,对导体110连续通电了129A的电流。导体110的散热方法设为基于自然对流的散热。
一般地,若对具有弯折部的导体施加应力,则多数情况下在该弯折部变形。根据图8A以及图8B,弯折部114a与弯折部115a之间的第一流路部110a以及弯折部114b与弯折部115b之间的第二流路部110b变形。这是由于导体110因由电流的连续通电造成的导体110的发热而膨胀并在固定部110h’间产生应力而造成的。根据使用了图8A所示的模型的应力分析的仿真,得到了如下的结果,即,第一流路部110a在导体110的厚度方向(Z轴方向)上最大变形106.301μm,第二流路部110b在导体110的厚度方向(Z轴方向)上最大变形96.352μm。
此外,图8C是示出由电流通电造成的导体的温度的随时间变化的测定结果的图,图8D是示出与图8C相关联的导体的位移量的随时间变化的测定结果的图。在该测定中,对在图8A以及图8B的分析中使用的导体110连续通电了128A的电流。在导体的温度的测定中,使用了装配于导体的热电偶。在导体的位移量的测定中,使用了激光位移计(基恩士(Keyence)公司制造LK-G32)。
根据图8C以及图8D可知,随着导体110中的第一流路部110a以及第二流路部110b的温度对数性地上升,换言之,随着周围温度上升,第一流路部110a以及第二流路部110b的位移量变大。
根据图8A以及图8B所反映的应力分析结果以及图8C以及图8D的测定结果,第一流路部110a随着周围温度上升而变形,使得第一流路部110a与第一磁传感器120a之间的距离变大。此外,可知第二流路部110b随着周围温度上升而变形,使得第二流路部110b与第二磁传感器120b之间的距离变大。因此,尽管由流过第一流路部110a的电流产生的第一磁场的强度不变,第一磁传感器120a中的由流过第一流路部110a的电流产生的第一磁场的强度仍变小,第一磁传感器120a的输出电压变小。此外,尽管由流过第二流路部110b的电流产生的第二磁场的强度不变,第二磁传感器120b中的由流过第二流路部110b的电流产生的第二磁场的强度仍变小,第二磁传感器120b的输出电压变小。其结果是,电流传感器100的输出电压变小。
像这样,本申请的发明人发现,若周围温度变动,则导体110中的第一流路部110a以及第二流路部110b各自会变形,其结果是,第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自中的磁场的强度变动,第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自的输出电压变化。由此,会产生电流传感器100的输出误差。
因此,在本公开中,除了第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自的磁电变换增益G的温度变动以外,还对由第一流路部110a以及第二流路部110b各自因温度的变动(周围温度的变动以及由通电造成的发热)而变形造成的第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自的输出电压的变动进行修正。
2.3.实施方式1的修正系数
接下来,对存储在第一存储器160a的与第一修正系数相关的第一参照表161a以及存储在第二存储器160b的与第二修正系数相关的第二参照表161b进行说明。
图9A是示出实施方式1的电流传感器中的第一修正系数以及第二修正系数的定性的温度特性的图。图9B是示出图9A所示的第一修正系数中的第一元件修正系数和第一导体修正系数、以及第二修正系数中的第二元件修正系数和第二导体修正系数的定性的温度特性的图。图9C是示出第一磁传感器的磁电变换增益与实施方式1的第一修正系数之积、以及第二磁传感器的磁电变换增益与实施方式1的第二修正系数之积的定性的温度特性的图。图9D是示出实施方式1的电流传感器的输出电压的定性的温度特性的图。
在本实施方式中,第一存储器160a将多个第一修正系数K与各个周围温度建立对应并作为第一参照表161a进行存储(图9A)。第一修正系数K通过将第一元件修正系数Kd(图9B)和第一导体修正系数Km(图9B)相乘而求出,第一元件修正系数Kd(图9B)用于对由周围温度的变动造成的第一磁传感器120a的磁电变换增益G的变动(图7A)进行修正,第一导体修正系数Km(图9B)用于对由第一流路部110a因周围温度的变动而变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变动进行修正。在此,随着温度上升,第一流路部110a变形,使得第一流路部110a与第一磁传感器120a之间的距离变大,第一磁传感器120a的输出电压变小。为了对此进行修正,如图9B所示,第一导体修正系数Km被设定为随着温度上升而变大。由此,如图9A所示,相对于温度上升,第一修正系数K具有比第一元件修正系数Kd(虚线)的增加量大的增加量。
同样地,第二存储器160b将多个第二修正系数K与各个周围温度建立对应并作为第二参照表161b进行存储(图9A)。第二修正系数K通过将第二元件修正系数Kd(图9B)和第二导体修正系数Km(图9B)相乘而求出,第二元件修正系数Kd(图9B)用于对由周围温度的变动造成的第二磁传感器120b的磁电变换增益G的变动(图7A)进行修正,第二导体修正系数Km(图9B)用于对由第二流路部110b因周围温度的变动而变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变动进行修正。在此,随着温度上升,第二流路部110b变形,使得第二流路部110b与第二磁传感器120b之间的距离变大,第二磁传感器120b的输出电压变小。为了对此进行修正,如图9B所示,第二导体修正系数Km被设定为随着温度上升而变大。由此,如图9A所示,相对于温度上升,第二修正系数K具有比第二元件修正系数Kd(虚线)的增加量大的增加量。
在本实施方式中,第一磁传感器120a的磁电变换增益G与第一修正系数K(Kd×Km)之积被设定为,随着温度上升而变大(图9C)。另外,第一磁传感器120a的磁电变换增益G与第一元件修正系数Kd之积(虚线)相对于温度上升是恒定的。此外,第二磁传感器120b的磁电变换增益G与第二修正系数K(Kd×Km)之积被设定为,随着温度上升而变大(图9C)。另外,第二磁传感器120b的磁电变换增益G与第二元件修正系数Kd之积(虚线)相对于温度上升是恒定的。由此,在没有电流流过导体110时,电流传感器100的输出电压被设定为,随着温度上升而变大。
通过以上的结构,能够使在导体110流过作为测定对象的电流时的电流传感器100的输出电压的温度变化恒定(图9D)。
2.4.实施方式1的修正系数的生成
对本实施方式的第一修正系数K(第一元件修正系数Kd×第一导体修正系数Km)以及第二修正系数K(第二元件修正系数Kd×第二导体修正系数Km)的生成进行说明。
例如,一边通过恒温槽使周围温度变化,一边通过亥姆霍兹线圈等磁场产生装置对第一磁传感器120a施加磁场,测定第一磁传感器120a的输入输出特性,并测定磁电变换增益G的温度特性(图7A)。接下来,求出消除第一磁传感器120a的磁电变换增益G的温度变动的第一元件修正系数Kd(图9B)。另外,也可以求出第一元件修正系数Kd,使得第一磁传感器120a的磁电变换增益G的温度变动恒定,但是也可以求出使第一磁传感器120a的磁电变换增益G的温度变动降低而使得收敛于给定的范围的程度的第一元件修正系数Kd。
同样地,也可以测定第二磁传感器120b的磁电变换增益G的温度特性,并求出消除所测定的第二磁传感器120b的磁电变换增益G的温度变动的第二元件修正系数Kd。即,也可以单独地测定第一磁传感器120a的磁电变换增益G的温度变动和第二磁传感器120b的磁电变换增益G的温度变动,并单独地设定第一元件修正系数Kd以及第二元件修正系数Kd。像这样,通过独立地测定并掌握第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自的特性,从而能够将磁传感器的独立偏差反映到修正系数,能够实现精度更高的电流传感器。
另外,也可以仅测定第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b中的任一者的磁电变换增益G的温度变动,并作为第一元件修正系数Kd以及第二元件修正系数Kd而设定同一元件修正系数。例如,在第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b通过同一批次制作且它们的磁电变换增益G的温度特性的偏差小的情况下,可以将基于任一者的磁电变换增益的温度特性求出的元件修正系数Kd应用于第一元件修正系数Kd以及第二元件修正系数Kd的双方。
测定的温度只要是两点以上即可。测定温度数可配合磁传感器的温度特性的倾向而适当地决定。例如,在温度特性的变化为线性的情况下,只要根据两点的温度近似地决定其它温度下的磁电变换增益即可。另一方面,在温度特性的变化为非线性的情况下,能够通过增加测定温度数,从而提高修正的精度。
测定时的磁传感器的安装状态没有限定。例如,可以用磁传感器单体进行测定。此外,也可以在将磁传感器安装在印刷基板的状态下进行测定,还可以在安装为电流传感器的状态下进行测定。像这样,通过以安装的状态测定并掌握磁传感器的特性,从而能够将磁传感器的安装时的特性变化也考虑到修正系数,能够实现精度更高的电流传感器。
此外,在常温环境中,在导体110流过电流,并测定导体110中的第一流路部110a的发热所造成的周围温度的变化和第一流路部110a的变形量(图8C、图8D)。根据第一流路部110a的变形量,计算测定对象的电流值下的第一磁传感器120a的位置处的第一磁场的强度的变化量,推定第一磁传感器120a的输出电压。求出消除第一磁传感器120a的输出电压的温度变动的第一导体修正系数Km(图9B)。另外,可以求出第一导体修正系数Km,使得第一磁传感器120a的输出电压的温度变动恒定,但是也可以求出使第一磁传感器120a的输出电压的温度变动降低而使得收敛于给定的范围的程度的第一导体修正系数Km。
另外,也可以在常温环境中,在导体110流过电流,测定导体110中的第一流路部110a的发热所造成的周围温度的变化和由于导体110中的第一流路部110a变形而造成的第一磁传感器120a的输出电压的变化。
同样地,也可以在导体110流过电流,测定由第二流路部110b的发热造成的周围温度的变化和第二流路部110b的变形量,推定第二磁传感器120b的输出电压,求出消除第二磁传感器120b的输出电压的温度变动的第二导体修正系数Km。即,也可以单独地测定由第一流路部110a的变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的温度变动和由第二流路部110b的变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的温度变动,并单独地设定第一导体修正系数Km以及第二导体修正系数Km。
另外,也可以仅测定由第一流路部110a的变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的温度变动和由第二流路部110b的变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的温度变动中的任一个输出电压的温度变动,并作为第一导体修正系数Km以及第二导体修正系数Km而设定同一导体修正系数。例如,在第一流路部110a和第二流路部110b的加工偏差小的情况下,也可以将基于任一个磁传感器的输出电压的温度特性求出的导体修正系数Km应用于第一元件修正系数Kd以及第二元件修正系数Kd的双方。
接下来,按求出的每个温度,将第一元件修正系数Kd和第一导体修正系数Km相乘,求出第一修正系数K(图9A)。此外,按求出的每个温度,将第二元件修正系数Kd和第二导体修正系数Km相乘,求出第二修正系数K(图9A)。
接下来,将求出的多个第一修正系数K与对应的各个周围温度建立对应并作为第一参照表161a保存到第一存储器160a。此外,将求出的多个第二修正系数K与对应的各个周围温度建立对应并作为第二参照表161b保存到第二存储器160b。
2.5.实施方式1的其它修正系数
在本实施方式中,第一修正系数以及第二修正系数能够根据第一流路部110a以及第二流路部110b的变形的方式、以及第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自的磁电变换增益的变动特性进行各种变形。
(1)变形例1
在上述的实施方式1中,对如下情况进行了说明,即,随着周围温度上升,第一流路部110a变形,使得第一流路部110a与第一磁传感器120a之间的距离变大,第二流路部110b变形,使得第二流路部110b与第二磁传感器120b之间的距离变大。但是,第一流路部110a以及第二流路部110b根据其形状有时与实施方式1相反地变形。
在变形例1中,对如下情况进行说明,即,随着周围温度上升,第一流路部110a变形,使得第一流路部110a与第一磁传感器120a之间的距离变小,第二流路部110b变形,使得第二流路部110b与第二磁传感器120b之间的距离变小。此时,尽管由流过第一流路部110a的电流产生的第一磁场的强度不变,第一磁传感器120a中的由流过第一流路部110a的电流产生的第一磁场的强度仍变大,第一磁传感器120a的输出电压变大。此外,尽管由流过第二流路部110b的电流产生的第二磁场的强度不变,第二磁传感器120b中的由流过第二流路部110b的电流产生的第二磁场的强度仍变大,第二磁传感器120b的输出电压变大。其结果是,电流传感器100的输出电压变大。
图10A是示出变形例1的第一修正系数以及第二修正系数的定性的温度特性的图。图10B是示出图10A所示的第一修正系数中的第一元件修正系数和第一导体修正系数、以及第二修正系数中的第二元件修正系数和第二导体修正系数的定性的温度特性的图。图10C是示出第一磁传感器的磁电变换增益与变形例1的第一修正系数之积、以及第二磁传感器的磁电变换增益与变形例1的第二修正系数之积的定性的温度特性的图。图10D是示出变形例1的电流传感器的输出电压的定性的温度特性的图。
在变形例1中,第一存储器160a将多个第一修正系数K与各个周围温度建立对应并作为第一参照表161a进行存储(图10A)。变形例1的第一修正系数K通过将与实施方式1同样的第一元件修正系数Kd(图10B)和变形例1的第一导体修正系数Km(图10B)相乘而求出。在此,随着温度上升,第一流路部110a变形,使得第一流路部110a与第一磁传感器120a之间的距离变小,此时,第一磁传感器120a的输出电压变大。为了对此进行修正,如图10B所示,变形例1的第一导体修正系数Km被设定为随着温度上升而变小。由此,如图10A所示,相对于温度上升,变形例1的第一修正系数K具有比第一元件修正系数Kd(虚线)的增加量小的增加量。
同样地,第二存储器160b将多个第二修正系数K与各个周围温度建立对应并作为第二参照表161b进行存储(图10A)。变形例1的第二修正系数K通过将与实施方式1同样的第二元件修正系数Kd(图10B)和变形例1的第二导体修正系数Km(图10B)相乘而求出。在此,随着温度上升,第二流路部110b变形,使得第二流路部110b与第二磁传感器120b之间的距离变小,此时,第二磁传感器120b的输出电压变大。为了对此进行修正,如图10B所示,变形例1的第二导体修正系数Km被设定为随着温度上升而变小。由此,如图10A所示,相对于温度上升,变形例1的第二修正系数K具有比第二元件修正系数Kd(虚线)的增加量小的增加量。
在变形例1中,第一磁传感器120a的磁电变换增益G与第一修正系数K(Kd×Km)之积被设定为随着温度上升而变小(图10C)。此外,第二磁传感器120b的磁电变换增益G与第二修正系数K(Kd×Km)之积被设定为随着温度上升而变小(图10C)。由此,在没有电流流过导体110时,电流传感器100的输出电压被设定为随着温度上升而变小。
由此,能够使在导体110流过测定对象的电流时的电流传感器100的输出电压的温度变化恒定(图10D)。
(2)变形例2
在上述的实施方式1中,对如下情况进行了说明,即,由第一流路部110a因温度变动而变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变化是线性的,由第二流路部110b因温度变动而变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变化是线性的。但是,第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自的输出电压的变化有时不是线性的。
在变形例2中,对如下情况进行说明,即,由第一流路部110a因温度变动而变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变化是非线性的,由第二流路部110b因温度变动而变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变化是非线性的。
图11A是示出变形例2的第一修正系数以及第二修正系数的定性的温度特性的图。图11B是示出图11A所示的第一修正系数中的第一元件修正系数和第一导体修正系数、以及第二修正系数中的第二元件修正系数和第二导体修正系数的定性的温度特性的图。图11C是示出第一磁传感器的磁电变换增益与变形例2的第一修正系数之积、以及第二磁传感器的磁电变换增益与变形例2的第二修正系数之积的定性的温度特性的图。图11D是示出变形例2的电流传感器的输出电压的定性的温度特性的图。
在变形例1中,第一存储器160a将多个第一修正系数K与各个周围温度建立对应并作为第一参照表161a进行存储(图11A)。变形例2的第一修正系数K通过将与实施方式1同样的第一元件修正系数Kd(图11B)和变形例2的第一导体修正系数Km(图11B)相乘而求出。在此,为了降低第一磁传感器120a的输出电压随着温度上升而非线性地变小的情况,如图11B所示,变形例2的第一导体修正系数Km被设定为随着温度上升而非线性地变大。由此,如图11A所示,变形例2的第一修正系数K随着温度上升而非线性地变大。
此外,第二存储器160b将多个第二修正系数K与各个周围温度建立对应并作为第二参照表161b进行存储(图11A)。变形例2的第二修正系数K通过将与实施方式1同样的第二元件修正系数Kd(图11B)和变形例2的第二导体修正系数Km(图11B)相乘而求出。在此,为了降低第二磁传感器120b的输出电压随着温度上升而非线性地变小的情况,如图11B所示,变形例2的第二导体修正系数Km被设定为随着温度上升而非线性地变大。由此,如图11A所示,变形例2的第二修正系数K随着温度上升而非线性地变大。
在变形例1中,第一磁传感器120a的磁电变换增益G与第一修正系数K(Kd×Km)之积被设定为随着温度上升而非线性地变大(图11C)。此外,第二磁传感器120b的磁电变换增益G与第二修正系数K(Kd×Km)之积被设定为随着温度上升而非线性地变大(图11C)。由此,在没有电流流过导体110时,电流传感器100的输出电压被设定为随着温度上升而非线性地变大。
由此,能够使在导体110流过测定对象的电流时的电流传感器100的输出电压的温度变化恒定(图11D)。像这样,通过使相对于温度的修正系数为非线性,从而能够进一步提高修正的精度。
(3)变形例3
在上述的实施方式1中,对如下情况进行了说明,即,由温度变动造成的第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自的磁电变换增益的变化是线性的。但是,第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自的磁电变换增益的变化有时不是线性的。
在变形例3中,对如下情况进行说明,即,由温度变动造成的第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自的磁电变换增益的变化是非线性的。
图12A是示出变形例3的第一磁传感器以及第二磁传感器的磁电变换增益的定性的温度特性的图。图12B是示出变形例3的第一修正系数以及第二修正系数的定性的温度特性的图。图12C是示出图12B所示的第一修正系数中的第一元件修正系数和第一导体修正系数、以及第二修正系数中的第二元件修正系数和第二导体修正系数的定性的温度特性的图。图12D是示出第一磁传感器的磁电变换增益与变形例3的第一修正系数之积、以及第二磁传感器的磁电变换增益与变形例3的第二修正系数之积的定性的温度特性的图。图12E是示出变形例3的电流传感器的输出电压的定性的温度特性的图。
在变形例3中,第一存储器160a将多个第一修正系数K与各个周围温度建立对应并作为第一参照表161a进行存储(图12B)。变形例3的第一修正系数K通过将变形例3的第一元件修正系数Kd(图12C)和与实施方式1同样的第一导体修正系数Km(图12C)相乘而求出。在此,为了降低第一磁传感器120a的磁电变换增益G随着温度上升而非线性地变小的情况(图12A),如图12C所示,变形例3的第一元件修正系数Kd被设定为随着温度上升而非线性地变大。由此,如图12B所示,变形例3的第一修正系数K随着温度上升而非线性地变大。
此外,第二存储器160b将多个第二修正系数K与各个周围温度建立对应并作为第二参照表161b进行存储(图12B)。变形例3的第二修正系数K通过将变形例3的第二元件修正系数Kd(图12C)和与实施方式1同样的第二导体修正系数Km(图12C)相乘而求出。在此,为了降低第二磁传感器120b的磁电变换增益G随着温度上升而非线性地变小的情况(图12A),如图12C所示,变形例3的第二元件修正系数Kd被设定为随着温度上升而非线性地变大。由此,如图12B所示,变形例3的第二修正系数K随着温度上升而非线性地变大。
在变形例3中,第一磁传感器120a的磁电变换增益G与第一修正系数K(Kd×Km)之积被设定为随着温度上升而变大(图12D)。此外,第二磁传感器120b的磁电变换增益G与第二修正系数K(Kd×Km)之积被设定为随着温度上升而变大(图12D)。由此,在没有电流流过导体110时,电流传感器100的输出电压被设定为随着温度上升而变大。
由此,能够使在导体110流过测定对象的电流时的电流传感器100的输出电压的温度变化恒定(图12E)。
像这样,通过使相对于温度的修正系数为非线性,从而能够进一步提高修正的精度。
2.6.修正系数的设定动作
图13是示出第一修正部140a对第一修正系数的设定动作的一个例子的流程图。图13的流程图以在第一存储器160a保存有示出周围温度与第一修正系数K的对应关系(参照图9A)的第一参照表160a的状态执行。
首先,第一修正部140a输入由第一温度传感器150a检测的周围温度(S1)。接下来,第一修正部140a参照第一存储器160a的第一参照表161a,在第一参照表161a所示的对应关系(图9A)中获取与输入的周围温度对应的第一修正系数K(S2)。接下来,第一修正部140a基于获取的第一修正系数K设定放大器130a的放大增益(S3)。
另外,第一修正部140a对第一修正系数的设定动作并不限定于上述的一个例子。例如,第一修正部140a也可以连续地始终获取(决定)与输入的周围温度对应的第一修正系数,并设定放大器130a的放大增益。
或者,第一修正部140a也可以逐步地决定修正系数,并设定放大器的放大增益。例如,第一修正部140a也可以在输入的周围温度相对于上次设定时的温度背离给定值以上时对第一修正系数进行更新并重新设定放大器130a的放大增益。
以上,关于第一修正部140a对第一修正系数的设定动作进行了说明,对于第二修正部140b,也与第一修正部140a同样地设定第二修正系数。
由此,如图9D所示,可得到不依赖于周围温度的传感器输出。
3.总结
像以上说明的那样,本实施方式的电流传感器100具备:在流过测定对象的电流的导体110中分岔的第一流路部110a和第二流路部110b,第一流路部110a流过测定对象的电流的一部分的电流,第二流路部110b流过测定对象的电流的一部分以外的电流;对由流过第一流路部110a的电流产生的第一磁场的强度进行检测的第一磁传感器120a;对由流过第二流路部110b的电流产生的第二磁场的强度进行检测的第二磁传感器120b。
由此,本实施方式的电流传感器100通过对第一磁传感器120a的输出电压和第二磁传感器120b的输出电压进行差动放大,从而与不使导体分岔并使用一个磁传感器的情况相比较,能够得到两倍的输出电压,能够将检测灵敏度提高为两倍。此外,根据本实施方式的电流传感器100,通过采用差动放大,从而能够降低由流过相邻地配置的导体的电流产生的磁场等干扰磁场所造成的共模噪声。由此,本实施方式的电流传感器100能够在提高对流过导体110的测定对象的电流的灵敏度的同时降低外部磁场的影响。
此外,根据本实施方式的电流传感器100,无需为了提高检测灵敏度而使用对磁场进行聚磁的磁性体芯,能够谋求小型化。
此外,本实施方式的电流传感器100具备:除了由周围温度的变动造成的第一磁传感器120a的磁电变换增益的变动以外,还对由第一流路部110a因周围温度的变动而变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变动进行修正的第一修正部140a;以及除了由周围温度的变动造成的第二磁传感器120b的磁电变换增益的变动以外,还对由第二流路部110b因周围温度的变动而变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变动进行修正的第二修正部140b。
由此,与以往相比较,本实施方式的电流传感器100能够进一步降低由周围温度的变动造成的电流传感器100的输出误差,能够实现高精度的电流传感器。
此外,在本实施方式中,通过对与第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b连接的放大器130a以及放大器130b的放大增益分别进行修正,从而对第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b的温度变动进行修正,然后,对进行了修正的各个输出电压进行差增放大。由此,能够进一步降低由干扰磁场造成的共模噪声,能够使对外部磁场的耐性进一步提高。
此外,在本实施方式中,第一流路部110a的尺寸(长度、宽度、厚度、截面积)和第二流路部110b的尺寸(长度、宽度、厚度、截面积)可以大致相同。由此,分流到第一流路部110a和第二流路部110b的电流的大小变得相同,能够使施加于配置在第一流路部110a附近的第一磁传感器120a的磁场和施加于配置在第二流路部110b附近的第二磁传感器120b的磁场大致相同。
此外,在本实施方式中,第一流路部110a与第一磁传感器120a之间的距离和第二流路部110b与第二磁传感器120b之间的距离可以大致相等。由此,能够使由第一流路部110a的变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变化量和由第二流路部110b的变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变化量大致相等。
另外,由于第一流路部110a的尺寸和第二流路部110b的尺寸的误差、第一流路部110a与第一磁传感器120a之间的距离和第二流路部110b与第二磁传感器120b之间的距离的误差等,有时在电流传感器100的输出电压产生偏移电压。在该情况下,第一修正部140a以及第二修正部140b也可以具有偏移电压的调整功能。
此外,在本实施方式中,第一温度传感器150a和第一磁传感器120a可以封入到同一树脂封装件内,第二温度传感器150b与第二磁传感器120b可以封入到同一树脂封装件内。由此,能够高精度地测定第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b各自的周围温度。其结果是,能够提高由周围温度的变动造成的第一磁传感器120a的磁电变换增益的变动、以及由周围温度的变动造成的第二磁传感器120b的磁电变换增益的变动的修正精度。
此外,在本实施方式中,第一温度传感器150a可以配置在第一流路部110a附近,此外,第二温度传感器150b可以配置在第二流路部110b附近。由此,能够高精度地测定第一流路部110a以及第二流路部110b各自的周围温度。其结果是,能够提高由第一流路部110a因周围温度的变动而变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变动、以及由第二流路部110b因周围温度的变动而变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变动的修正精度。
可是,在像本实施方式这样将导体分岔并对两个磁传感器的输出电压进行差动放大的结构中,与像以往那样不使导体分离并使用一个磁传感器的结构相比较,由导体的变形造成的磁传感器的输出误差会变大为大约两倍。因此,本发明的磁传感器的输出电压的温度变动的修正适合应用于像本实施方式这样使导体110分岔并对两个磁传感器120a、120b的输出电压进行差动放大的电流传感器100。
另外,为了抑制由电流通电造成的导体的变形,可考虑增大导体的截面积而抑制发热,但是这会使电流传感器大型化。在本实施方式中,即使不增大第一流路部110a以及第二流路部110b各自的截面积,也能够通过第一修正部140a对由第一流路部110a的变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变动进行修正,并通过第二修正部140b对由第二流路部110b的变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变动进行修正。其结果是,能够实现小型的电流传感器。
(实施方式2)
在实施方式1中,通过两个修正部140a、140b对两个放大器130a、130b的放大增益进行了修正。在实施方式2中,对用于通过一个修正部对一个放大器的放大增益进行修正的结构进行说明。即,在实施方式2中,通过一个放大器的放大增益对第一磁传感器120a的输出电压的变动和第二磁传感器120b的输出电压的变动统一进行修正。
图14是示出实施方式2涉及的电流传感器中的磁传感器单元190b的电结构的框图。如图14所示,实施方式2的电流传感器100中的磁传感器单元190b在实施方式1的磁传感器单元190中代替第一修正部140a以及第二修正部140b而具备修正部140c。进而,本实施方式的磁传感器单元190b代替实施方式1的第一温度传感器150a以及第二温度传感器150b而具备温度传感器150c,并代替实施方式1的第一存储器160a以及第二存储器160b而具备存储器160c。
放大器130c具有增益调整端子,通过修正部140的控制对放大增益进行变更。
温度传感器150c例如在宽度方向(X轴方向)上位于第一流路部110a和第二流路部110b的中间,对第一流路部110a以及第一磁传感器120a、以及第二流路部110b以及第二磁传感器120b的周围温度进行测定。
存储器160c将多个修正系数K与各个周围温度建立对应并作为参照表161c进行存储。修正系数K通过将用于对由周围温度的变动造成的第一磁传感器120a的磁电变换增益的变动进行修正的元件修正系数Kd、用于对由周围温度的变动造成的第二磁传感器120b的磁电变换增益的变动进行修正的元件修正系数Kd、用于对由第一流路部110a因周围温度的变动而变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变动进行修正的导体修正系数Km、用于对由第二流路部110b因周围温度的变动而变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变动进行修正的导体修正系数Km相乘而求出。
修正部140c参照存储在存储器160c的与修正系数K相关的参照表161c,决定与由温度传感器150c检测的周围温度对应的修正系数K。修正部140c基于决定的修正系数K对放大部130中的放大器130c的放大增益进行修正。
通过本实施方式的电流传感器100,也能够得到与实施方式1同样的优点。即,根据本实施方式的电流传感器100,修正部140c除了由周围温度的变动造成的第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b的磁电变换增益的变动以外,还对由第一流路部110a以及第二流路部110b因周围温度的变动而变形造成的第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b的输出电压的变动进行修正。由此,与以往相比较,本实施方式的电流传感器100能够进一步降低由周围温度的变动造成的电流传感器100的输出误差,能够实现高精度的电流传感器。
(实施方式3)
在实施方式1中,对第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b的输出级的放大部130中的放大器130a、130b的放大增益进行了修正。在实施方式3中,对第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b的磁电变换增益进行修正。
图15是示出实施方式3涉及的电流传感器中的磁传感器单元190c的电结构的框图。如图15所示,实施方式3的电流传感器100中的磁传感器单元190c与实施方式1的不同点在于,在实施方式1的磁传感器单元190中还具备第一变更部145a以及第二变更部145b。
第一变更部145a连接在第一磁传感器120a与电源端子Vdd之间。第一变更部145a从电源端子Vdd被施加电源电压,通过第一修正部140a的控制,对输入到第一磁传感器120a的驱动电压(驱动电流)进行变更。第一变更部145a具备晶体管146a和放大器147a。晶体管146a例如是FET。晶体管146a的漏极端子与电源端子Vdd连接,晶体管146a的源极端子与第一磁传感器120a连接。晶体管146a的栅极端子与放大器147a的输出端子连接。放大器147a的一个输入端子与第一修正部140a连接,放大器147a的另一个输入端子与晶体管146a的源极端子连接。
第二变更部145b连接在第二磁传感器120b与电源端子Vdd之间。第二变更部145b从电源端子Vdd被施加电源电压,通过第二修正部140b的控制,对输入到第二磁传感器120b的驱动电压(驱动电流)进行变更。第二变更部145b具备晶体管146b和放大器147b。晶体管146b例如是FET。晶体管146b的漏极端子与电源端子Vdd连接,晶体管146b的源极端子与第二磁传感器120b连接。晶体管146b的栅极端子与放大器147b的输出端子连接。放大器147b的一个输入端子与第二修正部140b连接,放大器147b的另一个输入端子与晶体管146b的源极端子连接。
另外,在本实施方式中,作为晶体管146a、146b,例示了FET。但是,晶体管146a、146b并不限定于此,也可以是双极晶体管等。此外,也可以代替晶体管146a、146b而使用可变电阻元件。
第一温度传感器150a对第一流路部110a以及第一磁传感器120a的周围温度进行测定。第二温度传感器150b对第二流路部110b以及第二磁传感器120b的周围温度进行测定。
第一存储器160a将多个修正系数K与各个周围温度建立对应并作为参照表161a进行存储。修正系数K通过将元件修正系数Kd和导体修正系数Km相乘而求出,元件修正系数Kd用于对由周围温度的变动造成的第一磁传感器120a的磁电变换增益的变动进行修正,导体修正系数Km用于对由第一流路部110a因周围温度的变动而变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变动进行修正。
第二存储器160b将多个修正系数K与各个周围温度建立对应并作为参照表161b进行存储。修正系数K通过将元件修正系数Kd和导体修正系数Km相乘而求出,元件修正系数Kd用于对由周围温度的变动造成的第二磁传感器120b的磁电变换增益的变动进行修正,导体修正系数Km用于对由第二流路部110b因周围温度的变动而变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变动进行修正。
第一修正部140a参照存储在第一存储器160a的与修正系数K相关的参照表161a,决定与由第一温度传感器150a检测的周围温度对应的修正系数K。第一修正部140a基于决定的修正系数K对第一变更部145a进行控制,并对第一磁传感器120a的驱动电压(驱动电流)进行控制。由此,第一修正部140a对第一磁传感器120a的磁电变换增益进行修正。
第二修正部140b参照存储在第二存储器160b的与修正系数K相关的参照表161b,决定与由第二温度传感器150b检测的周围温度对应的修正系数K。第二修正部140b基于决定的修正系数K对第二变更部145b进行控制,并对第二磁传感器120b的驱动电压(驱动电流)进行控制。由此,第二修正部140b对第二磁传感器120b的磁电变换增益进行修正。
通过本实施方式的电流传感器100,也能够得到与实施方式1同样的优点。即,根据本实施方式的电流传感器100,第一修正部140a除了由周围温度的变动造成的第一磁传感器120a的磁电变换增益的变动以外,还对由与周围温度的变动相应的第一流路部110a的变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变动进行修正。同样地,第二修正部140b除了由周围温度的变动造成的第二磁传感器120b的磁电变换增益的变动以外,还对由第二流路部110b的变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变动进行修正。由此,与以往相比较,本实施方式的电流传感器100能够进一步降低由周围温度的变动造成的电流传感器100的输出误差,能够实现高精度的电流传感器。
(实施方式4)
在实施方式1中,通过使用了修正部140a、140b、温度传感器150a、150b以及存储器160a、160b的数字处理进行了修正。在实施方式4中,通过使用了具有温度变动特性的电路元件的模拟处理进行修正。
图16是示出实施方式4涉及的电流传感器中的磁传感器单元190d的电结构的框图。如图16所示,实施方式4的电流传感器100中的磁传感器单元190d在实施方式1的磁传感器单元190中代替放大部130而具备放大部230。
该放大部230具备第一放大电路230a、第二放大电路230b、以及放大器231c。第一放大电路230a具备放大器231a和电阻元件Ra、Rb、Rc。第二放大电路230b具备放大器231b和电阻元件Ra、Rb、Rc。
第一放大电路230a对第一磁传感器120a的输出电压进行放大。第二放大电路230b对第二磁传感器120b的输出电压进行放大。放大器231c对放大器230a的输出电压和放大器230b的输出电压进行差动放大。
在第一放大电路230a中,电阻元件Ra连接在放大器231a的负输入端子与第一磁传感器120a中的磁阻元件MR3与磁阻元件MR4之间的连接点之间。电阻元件Rb连接在放大器231a的负输入端子与输出端子之间。电阻元件Rc连接在放大器231a的输出端子与放大器231c的负输入端子之间。放大器231a的正输入端子与第一磁传感器120a中的磁阻元件MR1与磁阻元件MR2之间的连接点连接。
第一放大电路230a的电阻元件Ra、Rb、Rc作为对第一放大电路230a的放大增益进行设定的元件而发挥功能,同样地,还作为对第一磁传感器120a的输出电压的温度变动进行修正的第一修正部240a而发挥功能。电阻元件Ra、Rb、Rc的电阻值由于周围温度的变动而变动。在本实施方式中,将各电阻元件Ra、Rb、Rc的电阻值规定为,消除由周围温度的变动造成的第一磁传感器120a的磁电变换增益的变动、以及由第一流路部110a因周围温度的变动而变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变动。
同样地,在第二放大电路230b中,电阻元件Ra连接在放大器231b的负输入端子与第二磁传感器120b中的磁阻元件MR3与磁阻元件MR4之间的连接点之间。电阻元件Rb连接在放大器231b的负输入端子与输出端子之间。电阻元件Rc连接在放大器231b的输出端子与放大器231c的正输入端子之间。放大器231b的正输入端子与第二磁传感器120b中的磁阻元件MR1与磁阻元件MR2之间的连接点连接。
第二放大电路230b的电阻元件Ra、Rb、Rc作为对第二放大电路230b的放大增益进行设定的元件而发挥功能,同样地,还作为对第二磁传感器120b的输出电压的温度变动进行修正的第二修正部240b而发挥功能。在本实施方式中,将各电阻元件Ra、Rb、Rc的电阻值规定为,消除由周围温度的变动造成的第二磁传感器120b的磁电变换增益的变动、以及由第二流路部110b因周围温度的变动而变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变动。
另外,在本实施方式中,第一修正部240a以及第二修正部240b例示了具备电阻元件Ra、Rb、Rc的方式。但是,第一修正部240a以及第二修正部240b并不限定于此,也可以代替电阻元件而具备热敏电阻、二极管、Pt(铂电阻体)传感器等。
通过本实施方式的电流传感器100,也能够得到与实施方式1同样的优点。即,根据本实施方式的电流传感器100,第一修正部240a以及第二修正部240b包含具有由于周围温度的变动而变动的变动特性的电阻元件Ra、Rb、Rc。由此,第一修正部240a除了由周围温度的变动造成的第一磁传感器120a的磁电变换增益的变动以外,还对由与周围温度的变动相应的第一流路部110a的变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变动进行修正。同样地,第二修正部240b除了由周围温度的变动造成的第二磁传感器120b的磁电变换增益的变动以外,还对由第二流路部110b的变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变动进行修正。因此,与以往相比较,本实施方式的电流传感器100能够进一步降低由周围温度的变动造成的电流传感器100的输出误差,能够实现高精度的电流传感器。
(实施方式5)
在实施方式2中,通过使用了修正部140c、温度传感器150c以及存储器160c的数字处理进行了修正。在实施方式5中,通过使用了具有温度变动特性的电路元件的模拟处理进行修正。
图17是示出实施方式5涉及的电流传感器中的磁传感器单元190e的电结构的框图。如图17所示,实施方式5的电流传感器100中的磁传感器单元190e在实施方式2的磁传感器单元190b中代替放大部130而具备放大部230。
放大部230具备放大器231a、放大器231b、以及放大电路230c。放大电路230c具备放大器231c和电阻元件Ra、Rb、Rc。
放大器231a的负输入端子与第一磁传感器120a中的磁阻元件MR3与磁阻元件MR4之间的连接点连接。放大器231a的正输入端子与第一磁传感器120a中的磁阻元件MR1与磁阻元件MR2之间的连接点连接。放大器231a对第一磁传感器120a的输出电压进行放大。
放大器231b的负输入端子与第二磁传感器120b中的磁阻元件MR3与磁阻元件MR4之间的连接点连接。放大器231b的正输入端子与第二磁传感器120b中的磁阻元件MR1与磁阻元件MR2之间的连接点连接。放大器231b对第二磁传感器120b的输出电压进行放大。
在放大电路230c中,电阻元件Ra连接在放大器231c的负输入端子与放大器231a的输出端子之间。电阻元件Rb连接在放大器231c的负输入端子与输出端子之间。电阻元件Rc连接在放大器231c的输出端子与后级的电路元件之间。放大器231c的正输入端子与放大器231b的输出端子连接。放大器230c对放大器231a的输出电压和放大器231b的输出电压进行差动放大。
放大电路230c的电阻元件Ra、Rb、Rc作为对放大电路230c的放大增益进行设定的元件而发挥功能,同样地,还作为对第一磁传感器120a的输出电压的温度变动进行修正的修正部240c而发挥功能。电阻元件Ra、Rb、Rc的电阻值根据周围温度的变动而变动。在本实施方式中,将各电阻元件Ra、Rb、Rc的电阻值规定为,消除由周围温度的变动造成的第一磁传感器120a的磁电变换增益的变动、由周围温度的变动造成的第二磁传感器120b的磁电变换增益的变动、由第一流路部110a因周围温度的变动而变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变动、以及由第二流路部110b因周围温度的变动而变形造成的电流传感器100的输出电压的变动。
通过本实施方式的电流传感器100,也能够得到与实施方式1同样的优点。即,根据本实施方式的电流传感器100,修正部240c包含具有由于周围温度的变动而变动的变动特性的电阻元件Ra、Rb、Rc。由此,修正部240c除了由周围温度的变动造成的第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b的磁电变换增益的变动以外,还对由与周围温度的变动相应的第一流路部110a以及第二流路部110b的变形造成的第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b的输出电压的变动进行修正。因此,与以往相比较,本实施方式的电流传感器100能够进一步降低由周围温度的变动造成的电流传感器100的输出误差,能够实现高精度的电流传感器。
(实施方式6)
在实施方式3中,通过使用了修正部140a、140b、温度传感器150a、150b、存储器160a、160b以及变更部145a、145b的数字处理进行了修正。在实施方式6中,通过使用了具有温度变动特性的电路元件的模拟处理进行修正。
图18是示出实施方式6涉及的电流传感器中的磁传感器单元190f的电结构的框图。如图18所示,实施方式6的电流传感器100中的磁传感器单元190f在实施方式3的磁传感器单元190c中代替放大部130而具备放大部230。进而,磁传感器单元190f代替实施方式3的第一修正部140a、第一温度传感器150a、第一存储器160a以及第一变更部145a而具备第一修正部340a。此外,磁传感器单元190f代替实施方式3的第二修正部140b、第二温度传感器150b、第二存储器160b以及第二变更部145b而具备第二修正部340c。
放大部230具备放大器231a、放大器231b、以及放大器231c。
放大器231a的负输入端子与第一磁传感器120a中的磁阻元件MR3与磁阻元件MR4之间的连接点连接。放大器231a的正输入端子与第一磁传感器120a中的磁阻元件MR1与磁阻元件MR2之间的连接点连接。放大器231a对第一磁传感器120a的输出电压进行放大。
放大器231b的负输入端子与第二磁传感器120b中的磁阻元件MR3与磁阻元件MR4之间的连接点连接。放大器231b的正输入端子与第二磁传感器120b中的磁阻元件MR1与磁阻元件MR2之间的连接点连接。放大器231b对第二磁传感器120b的输出电压进行放大。
放大器231c的负输入端子与放大器231a的输出端子连接,放大器231c的正输入端子与放大器231b的输出端子连接。放大器231c对放大器231a的输出电压和放大器231b的输出电压进行差动放大。
第一修正部340a连接在第一磁传感器120a与电源端子Vdd之间。第一修正部340a具备电阻元件Rd。
电阻元件Rd的电阻值由于周围温度的变动而变动。在本实施方式中,将各电阻元件Ra、Rb、Rc的电阻值规定为,消除由周围温度的变动造成的第一磁传感器120a的磁电变换增益的变动、以及由第一流路部110a因周围温度的变动而变形造成的电流传感器100的输出电压的变动。由此,第一修正部240a对第一磁传感器120a的驱动电压(驱动电流)进行控制,并对第一磁传感器120a的磁电变换增益进行修正。
第二修正部340b连接在第二磁传感器120b与电源端子Vdd之间。第二修正部340b具备电阻元件Rd。
电阻元件Rd的电阻值由于周围温度的变动而变动。在本实施方式中,将各电阻元件Ra、Rb、Rc的电阻值规定为,消除由周围温度的变动造成的第二磁传感器120b的磁电变换增益的变动、以及由第二流路部110b因周围温度的变动而变形造成的电流传感器100的输出电压的变动。由此,第二修正部240b对第二磁传感器120b的驱动电压(驱动电流)进行控制,并对第二磁传感器120b的磁电变换增益进行修正。
通过本实施方式的电流传感器100,也能够得到与实施方式3相同的优点。即,根据本实施方式的电流传感器100,第一修正部240a以及第二修正部240b包含具有由于周围温度的变动而变动的变动特性的电阻元件Rd。由此,第一修正部240a除了由周围温度的变动造成的第一磁传感器120a的磁电变换增益的变动以外,还对由与周围温度的变动相应的第一流路部110a的变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变动进行修正。同样地,第二修正部240b除了由周围温度的变动造成的第二磁传感器120b的磁电变换增益的变动以外,还对由第二流路部110b的变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变动进行修正。因此,与以往相比较,本实施方式的电流传感器100能够进一步降低由周围温度的变动造成的电流传感器100的输出误差,能够实现高精度的电流传感器。
(实施方式7)
在实施方式1中,说明了在使导体110分岔为两个流路部110a、110b并对环绕流路部110a、110b各自的磁场进行检测并进行差动放大的电流传感器中进行温度修正的方式。在实施方式7中,对在不使导体分岔的电流传感器中进行温度修正的方式进行说明。
图19是示出实施方式7涉及的电流传感器的外观的立体图。图20是示出图19所示的磁传感器以及电子部件的电结构的框图。
如图19所示,本实施方式涉及的电流传感器200具备导体210、磁性体芯125、磁传感器120、以及电子部件240。
如图19所示,导体210在如下结构上与导体110不同,即,在实施方式1的导体110中,未分岔为第一流路部110a和第二流路部110b。
磁性体芯125呈大致环状形状,配置为环绕导体210。磁性体芯125对环绕导体110的磁场进行聚磁。磁性体芯125在环状形状的一部分具有缝隙。关于磁性体芯125的材料,可使用硅钢、坡莫合金等磁性体材料。磁性体芯125例如是层叠芯、切割芯。
磁传感器120配置在磁性体芯125中的缝隙。磁传感器120对由流过导体110的测定对象的电流产生的磁场的强度进行检测。
电子部件240具备放大部130、修正部140、温度传感器150、以及存储器160。
接下来,参照图20,对磁传感器120以及电子部件240进行说明。如图20所示,关于磁传感器120,可使用与上述的第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b同样的磁传感器。
放大部130对来自磁传感器120的输出电压进行放大。放大部130具有增益调整端子,通过修正部140的控制对放大增益进行变更。
温度传感器150对导体210以及磁传感器120的周围温度进行测定。
存储器160将多个修正系数与各个周围温度建立对应并作为参照表161进行存储。修正系数通过将元件修正系数和导体修正系数相乘而求出,元件修正系数用于对由周围温度的变动造成的磁传感器120的磁电变换增益的变动进行修正,导体修正系数用于对由导体110因周围温度的变动而变形造成的磁传感器120的输出电压的变动进行修正。此外,存储器160对用于实现修正部140的各种功能的程序进行保存。
修正部140参照存储在存储器160的与修正系数相关的参照表161,决定与由温度传感器150检测的周围温度对应的修正系数。修正部140基于决定的修正系数对放大部130的放大增益进行修正。
图21是实施方式7涉及的电流传感器的剖视图,是从图19的XXI-XXI线箭头方向观察的图。
在导体210中,若在长度方向(Y轴方向)上流过测定对象的电流,则产生环绕导体210的磁场H。磁场H被聚磁于磁性体芯125,并施加于磁传感器120。磁传感器120对磁场H的强度进行检测,并输出与磁场H的强度相应的电压。像这样,因为电流传感器200使用磁性体芯125进行聚磁,所以能够提高检测灵敏度。
如图20所示,放大部130对磁传感器120的输出电压进行放大。此时,修正部140参照存储在存储器160的与修正系数相关的参照表161,决定与由温度传感器150检测的周围温度对应的修正系数。修正部140基于决定的修正系数对放大部130的放大增益进行修正。
通过本实施方式的电流传感器200,也能够得到与实施方式1同样的优点。即,根据本实施方式的电流传感器200,修正部140除了由周围温度的变动造成的磁传感器120的磁电变换增益的变动以外,还对由导体110因周围温度的变动而变形造成的磁传感器120的输出电压的变动进行修正。由此,与以往相比较,本实施方式的电流传感器200能够进一步降低由周围温度的变动造成的电流传感器200的输出误差,能够实现高精度的电流传感器。
(实施方式7的变形例)
在实施方式7中,电流传感器200具备呈直线状延伸的导体110。在本变形例中,关于电流传感器200,对一部分弯折的导体的例子进行说明。
图22是示出实施方式7的变形例1涉及的电流传感器的外观的立体图。图23是示出实施方式7的变形例2涉及的电流传感器的外观的立体图。图24是示出实施方式7的变形例3涉及的电流传感器的外观的立体图。
如图22所示,变形例1的电流传感器200在如下结构上与实施方式7不同,即,在实施方式7的电流传感器200中,代替导体210而具备导体210A。导体210A具备在宽度方向(X轴方向)上弯折的弯折部214A、215A。
如图23所示,变形例2的电流传感器200在如下结构上与实施方式7不同,即,在实施方式7的电流传感器200中,代替导体210而具备导体210B。导体210B具备在厚度方向(Z轴方向)上弯折的弯折部214B。
如图24所示,变形例3的电流传感器200在如下结构上与实施方式7不同,即,在实施方式7的电流传感器200中,代替导体210而具备导体210C。导体210C具备在厚度方向(Z轴方向)上弯折的弯折部214C、215C、216C、217C。另外,在变形例3的电流传感器200中,磁传感器120以及电子部件240搭载于基板170。
像这样,在弯折的导体210A、210B、210C中,容易产生由周围温度的变动造成的导体的变形。因而,在具备弯折的导体210A、210B、210C的电流传感器200中,容易产生由导体因周围温度的变动而变形造成的电流传感器的输出电压的变动。因此,本发明适合应用于实施方式7的变形例1~3的电流传感器200。
(实施方式8)
在实施方式8涉及的电流传感器300中,第一流路部以及第二流路部的形状与实施方式1涉及的电流传感器100不同。
图25是示出实施方式8涉及的电流传感器的外观的立体图。图26是示出图25所示的电流传感器中的导体的外观的立体图。图27是从宽度方向(X轴方向)观察了图26所示的导体的图。
实施方式8涉及的电流传感器300具备流过作为测定对象的电流的板状的导体310。
导体310在长度方向(Y轴方向)上的一部分被分岔为第一流路部310a和第二流路部310b。第一流路部310a和第二流路部310b在导体310的宽度方向(X轴方向)上排列。在第一流路部310a与第二流路部310b之间,形成有狭缝310s。狭缝310s在导体310的宽度方向(X轴方向)上位于导体310的大致中央。第一流路部310a向导体310的一面侧(+Z方向侧)突出,第二流路部310b向导体310的另一面侧(-Z方向侧)突出。
从导体310的宽度方向(X轴方向)观察,第一流路部310a以及第二流路部310b各自具有半长圆状的形状。第一流路部310a具有:从导体310的一面呈圆弧状突出的第一突出部311a以及第二突出部312a;以及在导体310的长度方向(Y轴方向)上延伸并将第一突出部311a和第二突出部312a相连的第一延伸部313a。第二流路部310b具有:从导体310的一面呈圆弧状突出的第三突出部311b以及第四突出部312b;以及在导体310的长度方向(Y轴方向)上延伸并将第三突出部311b和第四突出部312b相连的第二延伸部313b。由此,由第一流路部310a和第二流路部310b形成空间。在该空间配置磁传感器单元390。
另外,第一流路部310a以及第二流路部310b各自的形状并不限于此,例如,从导体310的宽度方向(X轴方向)观察,也可以具有C字状或半圆状的形状。第一流路部110a和第二流路部110b具有相互点对称的形状。
磁传感器单元390仅是在磁传感器单元190中壳体的形状不同,内部结构与磁传感器单元190是同样的。
通过本实施方式的电流传感器300,也能够得到与实施方式1同样的优点。即,根据本实施方式的电流传感器300,与以往相比较,能够进一步降低由周围温度的变动造成的电流传感器300的输出误差,能够实现高精度的电流传感器。
进而,根据本实施方式的电流传感器300,通过使第一流路部310a以及第二流路部310b各自中的弯折部为弯曲形状,从而能够降低由周围温度的变动造成的第一流路部310a以及第二流路部310b的变形。因此,能够降低由第一流路部310a的变形造成的第一磁传感器120a的输出电压的变动、以及由第二流路部310b的变形造成的第二磁传感器120b的输出电压的变动,能够进一步降低由周围温度的变动造成的电流传感器300的输出误差。
(实施方式9)
在实施方式9涉及的电流传感器400中,第一流路部以及第二流路部的形状与实施方式1涉及的电流传感器100不同。
图28是示出实施方式9涉及的电流传感器的外观的立体图。图29是示出图28所示的电流传感器中的导体的外观的立体图。图30是从宽度方向(X轴方向)观察了图29所示的导体的图。
实施方式9涉及的电流传感器500具备流过作为测定对象的电流的板状的导体410。
导体410在长度方向(Y轴方向)上的一部分被分岔为第一流路部410a和第二流路部410b。第一流路部410a和第二流路部410b在导体410的宽度方向(X轴方向)上排列。在第一流路部410a与第二流路部410b之间,形成有狭缝410s。狭缝410s在导体410的宽度方向(X轴方向)上位于导体410的大致中央。导体410的一端部和另一端部在厚度方向(Z轴方向)上位于不同的位置,第一流路部410a具有大致L字状的台阶,第一流路部410a具有大致倒L字状的台阶。
第一流路部410a具有长度方向(Y轴方向)上的一端411a和另一端412a。第二流路部410b具有长度方向(Y轴方向)上的一端411b和另一端412b。第一流路部410a的一端411a与第二流路部410b的一端411b隔着狭缝410s在宽度方向(X轴方向)上排列。第一流路部410a的另一端412b与第二流路部410b的另一端412b隔着狭缝410s在宽度方向(X轴方向)上排列。
第一流路部410a包含:从一端411a起在长度方向(Y轴方向)上延伸的延伸部414a;以及从延伸部414a的长度方向(Y轴方向)上的端部起在厚度方向(Z轴方向)上呈直线状延伸并朝向另一端412a的曲折部413a。即,第一流路部410a形成为台阶状。第二流路部410b包含:从一端411b起在厚度方向(Z轴方向)上呈直线状延伸的曲折部413b;以及从曲折部413b的厚度方向(Z轴方向)上的端部起在长度方向(Y轴方向)上延伸并朝向另一端412b的延伸部414b。即,第二流路部410b形成为台阶状。由此,由第一流路部410a和第二流路部410b形成空间。在该空间配置磁传感器单元490。
磁传感器单元490仅是在磁传感器单元190中壳体的形状不同,内部结构与磁传感器单元190是同样的。
通过本实施方式的电流传感器400,也能够得到与实施方式1同样的优点。即,根据本实施方式的电流传感器400,与以往相比较,能够进一步降低由周围温度的变动造成的电流传感器400的输出误差,能够实现高精度的电流传感器。
(实施方式10)
上述的实施方式1~9的电流传感器适合应用于例如像车载用逆变器那样测定3相交流电流的用途。在本实施方式中,对将实施方式1的电流传感器100应用于测定3相交流电流的用途的例子进行说明。
图31是示出实施方式10涉及的电流传感器的外观的立体图。图32是从X轴方向观察了图31所示的电流传感器的图。图31以及图32所示的实施方式10涉及的电流传感器500通过树脂部件501对多个电流传感器100进行固定,并相邻地具备多个电流传感器100。
如上所述,根据实施方式1的电流传感器100,与以往相比较,能够进一步降低由周围温度的变动造成的电流传感器100的输出误差,能够实现高精度的电流传感器。因此,具备多个电流传感器100的电流传感器500在作为用于通过逆变器对电机进行驱动的电流控制用而进行应用的情况下,能够防止起因于周围温度的变动的逆变器的失控。
像这样,例如,在电流传感器100在对电机的驱动电流进行控制的逆变器中用于驱动电流的检测的情况下,第一修正部140a以及第二修正部140b也可以安装于配置在逆变器的控制装置内的基板上。即,第一修正部140a以及第二修正部140b也可以不安装在磁传感器单元190内的安装第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b的基板170上。像这样,在上述的实施方式中,修正部的安装部位并不限定于在实施方式10中示出的地方。
(其它实施方式)
在上述的实施方式中,磁传感器、放大部、修正部、温度传感器、存储器这样的电子部件各自可以以集成的状态安装于单独的封装件。或者,这些电子部件也可以以汇总集成于一个或多个IC芯片的状态安装在一个或多个封装件内。
例如,在实施方式1中,例示了如下方式,即,第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b、放大部130、第一修正部140a以及第二修正部140b、第一温度传感器150a以及第二温度传感器150b、第一存储器160a以及第二存储器160b这样的电子部件被安装于单独的封装件。但是,这些电子部件也可以集成在同一IC芯片,还可以安装在同一封装件内。
图33是示出电流传感器中的电子部件的封装件的一个例子的图。例如,在图33所示的其它实施方式中,第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b集成在同一IC芯片,第一温度传感器150a以及第二温度传感器150b集成在同一IC芯片,放大部130、第一修正部140a以及第二修正部140b、第一存储器160a以及第二存储器160b集成在同一IC芯片。而且,这些IC芯片安装在被树脂175覆盖的一个封装件内。
在该实施方式中,通过将第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b形成在同一IC芯片上,从而能够使彼此的特性接近。
此外,图34是示出电流传感器中的电子部件的封装件的其它例子的图。如图34所示,第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b也可以集成在单独的IC芯片并安装在被树脂175覆盖的一个封装件内。另外,在图34中,第一磁传感器120a以及第二磁传感器120b经由封装件中的引线176与基板170电连接。此外,封装件配置为,第一磁传感器120a与第二磁传感器120b之间的中央位于第一流路部110a与第二流路部110b之间的中央。
本发明并不限定于上述的实施方式,也可以在各实施方式中适当地进行变更、置换、附加、省略等。此外,也能够将在上述的实施方式中说明的各构成要素组合而作为新的实施方式。
上述的实施方式是例示,本发明并不限定于上述的实施方式。本发明的范围不是由上述的说明示出,而是由权利要求书示出,能够在权利要求书或其等同的范围内进行各种变更、置换、附加、省略等。
Claims (10)
1.一种电流传感器,输出与测定对象的电流的大小相应的输出信号,所述电流传感器具备:
导体,流过所述电流;
磁元件,对由所述电流产生的磁场的强度进行检测,并将与所述磁场的强度相应的电信号作为所述输出信号进行输出;以及
修正部,对由周围温度的变动造成的所述磁元件的磁电变换增益的变动、以及由所述导体因所述周围温度的变动而变形造成的所述磁元件的电信号的变动进行修正。
2.根据权利要求1所述的电流传感器,其中,
具备:
温度检测部,检测所述周围温度;以及
存储部,存储将多个修正系数和各个周围温度建立对应的表,所述多个修正系数用于对由所述周围温度的变动造成的所述磁元件的磁电变换增益的变动、以及由所述导体因所述周围温度的变动而变形造成的所述磁元件的电信号的变动进行修正,
所述修正部参照所述表来决定与由所述温度检测部检测的周围温度对应的修正系数,并基于决定的修正系数对所述磁元件的电信号进行修正。
3.根据权利要求1所述的电流传感器,其中,
所述修正部包含电路元件,
所述电路元件的元件常数规定为,对由所述周围温度的变动造成的所述磁元件的磁电变换增益的变动、以及由所述导体因所述周围温度的变动而变形造成的所述磁元件的电信号的变动进行修正。
4.根据权利要求2或3所述的电流传感器,其中,
具备:放大部,将所述磁元件的电信号放大并作为所述输出信号进行输出,
所述修正部对所述放大部的放大增益进行变更。
5.根据权利要求2或3所述的电流传感器,其中,
所述修正部对所述磁元件的磁电变换增益进行修正。
6.根据权利要求5所述的电流传感器,其中,
所述修正部对输入到所述磁元件的驱动电压或驱动电流进行变更。
7.根据权利要求2所述的电流传感器,其中,
所述修正系数根据元件修正系数和导体修正系数进行计算,所述元件修正系数用于对由所述周围温度的变动造成的所述磁元件的磁电变换增益的变动进行修正,所述导体修正系数用于对由所述导体因所述周围温度的变动而变形造成的所述磁元件的电信号的变动进行修正。
8.根据权利要求7所述的电流传感器,其中,
在所述导体随着所述周围温度上升而变形,使得所述导体与所述磁元件之间的距离变大时,所述导体修正系数设定为,随着所述周围温度上升而变大。
9.根据权利要求8所述的电流传感器,其中,
在所述导体随着所述周围温度上升而变形,使得所述导体与所述磁元件之间的距离变小时,所述导体修正系数设定为,随着所述周围温度上升而变小。
10.根据权利要求1所述的电流传感器,其中,
所述导体具备分岔而形成的第一流路部和第二流路部,所述第一流路部流过所述测定对象的电流的一部分,所述第二流路部流过所述电流的一部分以外的电流,
所述磁元件具备:第一磁元件,对由流过所述第一流路部的电流产生的第一磁场的强度进行检测;以及第二磁元件,对由流过所述第二流路部的电流产生的第二磁场的强度进行检测,
所述修正部具备:第一修正部,对由所述周围温度的变动造成的所述第一磁元件的磁电变换增益的变动、以及由所述第一流路部因所述周围温度的变动而变形造成的所述第一磁元件的电信号的变动进行修正;以及第二修正部,对由所述周围温度的变动造成的所述第二磁元件的磁电变换增益的变动、以及由所述第二流路部因所述周围温度的变动而变形造成的所述第二磁元件的电信号的变动进行修正。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114217114A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-03-22 | 江苏多维科技有限公司 | 一种电流传感器 |
WO2023116280A1 (zh) * | 2021-12-21 | 2023-06-29 | 江苏多维科技有限公司 | 一种台阶式铜排电流检测装置 |
US12025682B2 (en) | 2022-09-22 | 2024-07-02 | Isentek Inc. | Magnetic field sensing device |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11187761B1 (en) * | 2017-11-01 | 2021-11-30 | SeeScan, Inc. | Three-axis measurement modules and sensing methods |
CA3104874A1 (en) * | 2018-06-25 | 2020-01-02 | Gatekeeper Systems, Inc. | Dual magnetometer calibration |
KR102072065B1 (ko) * | 2018-08-24 | 2020-01-31 | 홍기철 | 코어리스(Coreless) 비접촉식 전류 계측 시스템 |
WO2020184361A1 (ja) * | 2019-03-13 | 2020-09-17 | 日本電産リード株式会社 | 検出値補正システム、係数算出方法、及び検出値補正方法 |
JP7259632B2 (ja) * | 2019-08-09 | 2023-04-18 | Tdk株式会社 | 電流センサ |
JP7306220B2 (ja) * | 2019-10-28 | 2023-07-11 | Tdk株式会社 | 電流センサ |
DE102020100297B4 (de) * | 2020-01-09 | 2023-01-19 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Stromsensor und elektrisches System mit dem Stromsensor |
JP7099483B2 (ja) * | 2020-02-21 | 2022-07-12 | Tdk株式会社 | 電流センサ |
EP4115192A1 (en) | 2020-03-02 | 2023-01-11 | Crocus Technology S.A. | Temperature compensated mtj-based sensing circuit for measuring an external magnetic field |
WO2022030177A1 (ja) * | 2020-08-06 | 2022-02-10 | 株式会社村田製作所 | 電流センサ |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2534586Y (zh) * | 2001-12-25 | 2003-02-05 | 唐勤 | 磁光式电流传感器 |
US20040080308A1 (en) * | 2002-10-28 | 2004-04-29 | Hirokazu Goto | Electric current detector with hall effect sensor |
JP2006184269A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-07-13 | Yazaki Corp | 電流センサ |
CN101055298A (zh) * | 2006-04-10 | 2007-10-17 | 矢崎总业株式会社 | 引入温度探测功能的电流传感器 |
CN101271130A (zh) * | 2008-01-24 | 2008-09-24 | 武汉格蓝若光电互感器有限公司 | 点阵式霍尔电流传感器 |
CN101339207A (zh) * | 2008-08-28 | 2009-01-07 | 华北电力大学(保定) | 一种提高光学电流传感器稳定性的方法 |
WO2014002387A1 (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | ホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法 |
DE102015101225A1 (de) * | 2014-01-28 | 2015-08-13 | General Electric Company | Stromwandler mit Mehrfachwicklung und hoher Empfindlichkeit |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19858868C2 (de) * | 1998-12-19 | 2003-06-18 | Micronas Gmbh | Hallsensor |
WO2005033716A1 (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-14 | Eaton Corporation | System and method for current sensing using anti-differential, error correcting current sensing |
US8461824B2 (en) * | 2010-06-07 | 2013-06-11 | Infineon Technologies Ag | Current sensor |
US8350563B2 (en) * | 2010-10-12 | 2013-01-08 | Allegro Microsystems, Inc. | Magnetic field sensor and method used in a magnetic field sensor that adjusts a sensitivity and/or an offset over temperature |
US9671433B2 (en) * | 2014-04-25 | 2017-06-06 | Infineon Technologies Ag | Current sensor devices and methods |
-
2017
- 2017-06-07 JP JP2018551019A patent/JPWO2018092336A1/ja active Pending
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-
2019
- 2019-01-30 US US16/261,670 patent/US10989741B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2534586Y (zh) * | 2001-12-25 | 2003-02-05 | 唐勤 | 磁光式电流传感器 |
US20040080308A1 (en) * | 2002-10-28 | 2004-04-29 | Hirokazu Goto | Electric current detector with hall effect sensor |
JP2006184269A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-07-13 | Yazaki Corp | 電流センサ |
CN101055298A (zh) * | 2006-04-10 | 2007-10-17 | 矢崎总业株式会社 | 引入温度探测功能的电流传感器 |
CN101271130A (zh) * | 2008-01-24 | 2008-09-24 | 武汉格蓝若光电互感器有限公司 | 点阵式霍尔电流传感器 |
CN101339207A (zh) * | 2008-08-28 | 2009-01-07 | 华北电力大学(保定) | 一种提高光学电流传感器稳定性的方法 |
WO2014002387A1 (ja) * | 2012-06-29 | 2014-01-03 | 旭化成エレクトロニクス株式会社 | ホール起電力補正装置及びホール起電力補正方法 |
DE102015101225A1 (de) * | 2014-01-28 | 2015-08-13 | General Electric Company | Stromwandler mit Mehrfachwicklung und hoher Empfindlichkeit |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114217114A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-03-22 | 江苏多维科技有限公司 | 一种电流传感器 |
CN114217114B (zh) * | 2021-12-21 | 2023-04-14 | 江苏多维科技有限公司 | 一种电流传感器 |
WO2023116280A1 (zh) * | 2021-12-21 | 2023-06-29 | 江苏多维科技有限公司 | 一种台阶式铜排电流检测装置 |
US12025682B2 (en) | 2022-09-22 | 2024-07-02 | Isentek Inc. | Magnetic field sensing device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2018092336A1 (ja) | 2019-06-24 |
US20190154735A1 (en) | 2019-05-23 |
WO2018092336A1 (ja) | 2018-05-24 |
US10989741B2 (en) | 2021-04-27 |
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