JP2001094174A - Magnetoresistance coupling circuit - Google Patents

Magnetoresistance coupling circuit

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JP2001094174A
JP2001094174A JP30742999A JP30742999A JP2001094174A JP 2001094174 A JP2001094174 A JP 2001094174A JP 30742999 A JP30742999 A JP 30742999A JP 30742999 A JP30742999 A JP 30742999A JP 2001094174 A JP2001094174 A JP 2001094174A
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JP
Japan
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electric circuit
circuit system
magnetoresistive
signal line
signal
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JP30742999A
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Japanese (ja)
Inventor
Katsuki Ichinose
勝樹 一瀬
Hideo Seki
英男 関
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Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily mount a magnetoresistance coupling circuit on a circuit substrate with a simple and small structure and with stable and reliable transmission of a signal without being thermally influenced, when the signal is transmitted between a plurality of electric circuit systems under an electrically isolated condition. SOLUTION: This magnetoresistance coupling circuit includes a first electric circuit system formed on a substrate, a second electric circuit system formed on another substrate as electrically isolated from the first system, and a magnetoresistance coupler for transmitting a signal from the first system to the second system in a noncontact manner.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、基板上に互いに電気的
に絶縁して設けられた複数の電気回路系統間で信号の伝
達を磁気抵抗効果を利用して非接触で行わせるようにし
た磁気抵抗結合回路に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention provides a method of transmitting a signal between a plurality of electric circuit systems provided on a substrate so as to be electrically insulated from each other in a non-contact manner by utilizing a magnetoresistance effect. The present invention relates to a magnetoresistive coupling circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えば、電気自動車のように高電
圧のモータ駆動系と低電圧の制御系とが混在するような
場合、高電圧系統のサージから低電圧系統を保護するた
めに、モータ駆動系と制御系とを基準電圧(通常GN
D)を共有しないように電気的に絶縁して設けて、ホト
カプラや絶縁トランスを介して制御系からモータ駆動系
に制御信号の伝達を行わせるようにしている。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, when a high-voltage motor drive system and a low-voltage control system coexist as in an electric vehicle, a motor is provided to protect the low-voltage system from surges in the high-voltage system. The drive system and the control system are connected to a reference voltage (normally GN
D) is provided electrically insulated so as not to be shared, and a control signal is transmitted from the control system to the motor drive system via a photocoupler or an insulating transformer.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、互いに電気的に絶縁された第1の電気回路系統か
ら第2の電気回路系統にホトカプラを介して信号を伝達
するのでは、ホトカプラ自体が熱に弱くて、温度環境に
よっては信号の伝達を良好に行わせることができなくな
ってしまうことである。
A problem to be solved is that a signal is transmitted from a first electric circuit system, which is electrically insulated from each other, to a second electric circuit system via a photocoupler. It is weak to heat itself, and cannot transmit signals properly depending on the temperature environment.

【0004】また、互いに電気的に絶縁された第1の電
気回路系統から第2の電気回路系統に絶縁トランスを介
して信号を伝達するのでは、絶縁トランスはそれ自体が
大きく、各系統の電気回路が実装される回路基板に一体
に組み込むことが困難で、その組立体が大形かつ複雑化
してしまう。また、電流の変化を検出するため、直流信
号を送ることができないという問題がある。
Further, when signals are transmitted from a first electric circuit system to a second electric circuit system, which are electrically insulated from each other, via an insulating transformer, the insulating transformer itself is large, and the electric power of each system is large. It is difficult to integrate the circuit into a circuit board on which the circuit is mounted, and the assembly becomes large and complicated. In addition, there is a problem that a DC signal cannot be transmitted because a change in current is detected.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に互い
に電気的に絶縁されて形成された複数の電気回路系統間
における信号の伝達を非接触で行わせるに際して、熱的
影響を受けることなく高信頼性をもって安定して行わせ
ることができるようにするとともに、簡素なかつ小さな
構造で基板上に容易に実装することができるようにする
べく、基板上に形成された第1の電気回路系統と、同一
基板または他の基板上に第1の電気回路系統から電気的
に絶縁して形成された第2の電気回路系統と、第1の電
気回路系統から第2の電気回路系統に信号を非接触で伝
達する磁気的結合素子(以下、磁気抵抗カプラという)
とによって磁気抵抗結合回路を構成するようにしてい
る。
SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, there is provided a method of transmitting a signal between a plurality of electric circuit systems formed on a substrate and electrically insulated from each other in a non-contact manner. A first electric circuit system formed on the substrate so as to be able to perform the operation stably with high reliability and to be easily mounted on the substrate with a simple and small structure. And a second electric circuit system formed on the same substrate or another substrate while being electrically insulated from the first electric circuit system, and transmitting a signal from the first electric circuit system to the second electric circuit system. Non-contact magnetic coupling element (hereinafter referred to as magnetoresistive coupler)
Thus, a magnetoresistive coupling circuit is configured.

【0006】[0006]

【実施例】本発明による磁気抵抗結合回路は、図1に示
すように、モノリシックICまたはハイブリッドICを
形成する基板1上に互いに電気的に絶縁して設けられた
複数の電気回路系統21,22,…,2nの各間におけ
る信号の伝達を、磁気抵抗カプラ41,42,…,4m
(m=n−1)を用いてそれぞれ非接触状態で行わせる
ようにしている。図中、31,32,…,3nは各系統
における主回路を示している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As shown in FIG. 1, a magnetoresistive coupling circuit according to the present invention comprises a plurality of electric circuit systems 21, 22 provided on a substrate 1 forming a monolithic IC or a hybrid IC and electrically insulated from each other. ,..., 2n are transmitted to the magnetoresistive couplers 41, 42,.
(M = n-1) is used to perform the operation in a non-contact state. In the figure, 31, 32,..., 3n indicate main circuits in each system.

【0007】各電気回路系統21,22,…,2nは、
それらが同一の基板1上に形成されていなくとも、各専
用の基板に別途独立して形成されていてもよいことはい
うまでもない。
Each of the electric circuit systems 21, 22,.
Needless to say, even if they are not formed on the same substrate 1, they may be formed separately and independently on each dedicated substrate.

【0008】図2および図3は、磁気抵抗カプラ4(4
1,42,…,4m)の一構成例を示しており、ここで
は第1の電気回路系統における信号線5から電気的に絶
縁して設けられた第2の電気回路系統における信号線6
に磁気抵抗素子7を用いて直接に信号を伝達させるよう
にしている。
FIGS. 2 and 3 show a magnetoresistive coupler 4 (4
1, 42,..., 4m), in which a signal line 6 in a second electric circuit system provided electrically insulated from a signal line 5 in the first electric circuit system is shown.
The signal is directly transmitted using the magnetoresistive element 7.

【0009】それは、基板1上に配線された信号線5上
をまたぐように絶縁層8を介して磁気抵抗素子7を薄膜
形成することによってIC化されている。そして、その
磁気抵抗素子7の両端には信号線6が接続されている。
9は、磁気抵抗素子7の保護膜である。
[0009] It is formed into an IC by forming a thin film of a magnetoresistive element 7 via an insulating layer 8 so as to straddle the signal line 5 wired on the substrate 1. The signal line 6 is connected to both ends of the magnetoresistive element 7.
9 is a protective film for the magnetoresistive element 7.

【0010】磁気抵抗素子7は、その面方向に磁力線が
作用するように磁界をわずかに印加することによって抵
抗値が大きく変化する特性をもっている。図5は、磁気
抵抗素子7の印加磁界に対する抵抗変化率の特性を示し
ている。そして、磁気抵抗素子7は熱に強く、その印加
磁界による抵抗変化の特性は熱的影響を受けることがな
く安定している。
The magnetoresistive element 7 has such a characteristic that the resistance value is largely changed by slightly applying a magnetic field so that the lines of magnetic force act in the plane direction. FIG. 5 shows the characteristics of the rate of change in resistance of the magnetoresistive element 7 with respect to the applied magnetic field. The magnetoresistive element 7 is resistant to heat, and the characteristics of the resistance change due to the applied magnetic field are stable without being thermally affected.

【0011】このように構成されたものにあって、信号
線5に何ら電流が流れていないときには磁気抵抗素子7
は高抵抗となって、信号線6を電流小の状態(オフ状
態)としている。そして、信号線5に電流Iが流れる
と、信号線5のまわりに図4に示すような磁界Hが発生
し、磁気抵抗素子7の面方向に作用する磁力線によって
その抵抗値が大きく変化して低抵抗となり、信号線6を
電流大の状態(オン状態)にする。
In the above-described structure, when no current flows through the signal line 5, the magnetoresistive element 7
Have a high resistance, and the signal line 6 is in a small current state (OFF state). When the current I flows through the signal line 5, a magnetic field H as shown in FIG. 4 is generated around the signal line 5, and the resistance value is greatly changed by the magnetic force lines acting in the surface direction of the magnetoresistive element 7. The resistance becomes low, and the signal line 6 is brought into a state of high current (on state).

【0012】なお、磁気抵抗素子7の抵抗値の変化に応
じた信号線6のオン,オフ状態は、信号線6のターン
数、電流等の回路定数によって設定が可能である。
The on / off state of the signal line 6 according to the change in the resistance value of the magnetoresistive element 7 can be set by circuit constants such as the number of turns of the signal line 6 and current.

【0013】しかして、第1の電気回路系統における信
号線5に電流を流したり、流さなかったりすることによ
り、オン,オフ信号を第2の電気回路系統へ非接触で、
熱的影響を受けることなく安定して伝達することができ
るようになる。
By supplying or not supplying a current to the signal line 5 in the first electric circuit system, on / off signals can be transmitted to the second electric circuit system in a non-contact manner.
The transmission can be performed stably without being affected by heat.

【0014】その際、信号線5に電流Iを流したときの
発生磁界Hの強度が信号線5からの距離に逆比例するの
で、IC製造技術による微細加工によって磁気抵抗素子
7における磁電変換の感度を充分に高めることができる
ようになる。
At this time, since the strength of the generated magnetic field H when the current I flows through the signal line 5 is inversely proportional to the distance from the signal line 5, the magneto-electric conversion in the magnetoresistive element 7 is performed by microfabrication using IC manufacturing technology. Sensitivity can be sufficiently increased.

【0015】また、図6は磁気抵抗カプラ4′の他の構
成例を示すもので、この場合は、磁気抵抗素子7の抵抗
値の変化にしたがってオン,オフ信号を伝達させるに際
して、その抵抗値の変化をブリッジ回路を用いてとり出
すようにしている。
FIG. 6 shows another example of the configuration of the magnetoresistive coupler 4 '. In this case, when transmitting an on / off signal in accordance with a change in the resistance value of the magnetoresistive element 7, its resistance value is reduced. The change of is taken out using a bridge circuit.

【0016】ここでは、信号線5に対して2つの磁気抵
抗素子(GMR)71,72を配設し、基準抵抗Rs
1,Rs2とともにブリッジ回路を構成して、信号線5
に何ら電流が流れていないときに平衡状態となるように
している。
Here, two magnetoresistive elements (GMR) 71, 72 are provided for the signal line 5, and the reference resistance Rs
1 and Rs2 to form a bridge circuit, and a signal line 5
When no current is flowing through the circuit, an equilibrium state is established.

【0017】このブリッジ回路にあっては、図7に示す
ように、信号線5に電流Iが流れたとき(同図a)、各
磁気抵抗素子GMR71,GMR72の抵抗値がそれぞ
れ高抵抗HRから低抵抗LRの状態に変化し(同図
b)、それによりブリッジ回路が不平衡状態となってA
点の電位Vaが基準レベル(零電位)よりも低く、B点
の電位Vbがそれよりも高くなる(同図c)。
In this bridge circuit, as shown in FIG. 7, when a current I flows through the signal line 5 (a in FIG. 7), the resistance of each of the magnetoresistive elements GMR71 and GMR72 changes from the high resistance HR to the high resistance HR, respectively. The state changes to the state of low resistance LR (b in the figure), whereby the bridge circuit becomes unbalanced and A
The potential Va at the point is lower than the reference level (zero potential), and the potential Vb at the point B is higher than that (FIG. 3C).

【0018】したがって、第2の電気回路系統において
A,B点の電位状態をみることによって、第1の電気回
路系統からのオン,オフ信号の伝達状態を検知できるよ
うになる。
Therefore, the transmission state of the on / off signal from the first electric circuit system can be detected by observing the potential states at points A and B in the second electric circuit system.

【0019】図8は、その磁気抵抗カプラ4′(4
1′,42′,…,4m′)を用いて電気回路系統2
1,22,…,2nの各間における信号の伝達を行わせ
るようにしたときの構成を示している。ここでは、ブリ
ッジ回路のA−B間の電位状態をみるようにして、それ
が0からハイレベルになることによって第1の電気回路
系統から第2の電気回路系統にオン信号が伝達されるよ
うにしている。
FIG. 8 shows the magnetoresistive coupler 4 '(4
1 ′, 42 ′,..., 4m ′)
1, 2,..., 2n are shown when signals are transmitted. Here, by looking at the potential state between A and B of the bridge circuit, the ON signal is transmitted from the first electric circuit system to the second electric circuit system when the potential state changes from 0 to a high level. I have to.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上、本発明による磁気抵抗結合回路に
あっては、基板上に形成された第1の電気回路系統と、
同一基板または他の基板上に第1の電気回路系統から電
気的に絶縁して形成された第2の電気回路系統と、第1
の電気回路系統から第2の電気回路系統に信号を非接触
で伝達する磁気抵抗カプラとによって構成されたもの
で、電気的に絶縁した状態で信号の伝達を熱的影響を受
けることなく高信頼性をもって安定して行わせることが
できるようになる。
As described above, in the magnetoresistive coupling circuit according to the present invention, the first electric circuit system formed on the substrate,
A second electric circuit system formed on the same substrate or another substrate and electrically insulated from the first electric circuit system;
And a magneto-resistive coupler that transmits signals from the electric circuit system to the second electric circuit system in a non-contact manner. It can be performed stably with the nature.

【0021】そして、特に本発明によれば、磁気抵抗カ
プラのIC化が容易で、複数の電気回路系統とともに基
板上に一体的に組み込むことができ、全体をモノリシッ
クICまたはハイブリッドICとしてコンパクトに実装
することができるという利点を有している。
In particular, according to the present invention, the magnetoresistive coupler can be easily integrated into an IC, can be integrated on a substrate together with a plurality of electric circuit systems, and can be compactly mounted as a monolithic IC or a hybrid IC. It has the advantage that it can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による磁気抵抗結合回路の一実施例を示
す回路構成図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing an embodiment of a magnetoresistive coupling circuit according to the present invention.

【図2】同実施例における磁気カプラの一構成例を示す
正断面図である。
FIG. 2 is a front sectional view showing a configuration example of a magnetic coupler according to the embodiment.

【図3】その一構成例による磁気カプラの平面図であ
る。
FIG. 3 is a plan view of a magnetic coupler according to one configuration example.

【図4】信号線に電流が流れたときの発生磁界によって
磁気抵抗素子の面方向に磁力線が作用する状態を示す正
断面図である。
FIG. 4 is a front cross-sectional view showing a state where lines of magnetic force act in a plane direction of a magnetoresistive element by a magnetic field generated when a current flows through a signal line.

【図5】磁気抵抗素子の印加磁界に対する抵抗変化率の
特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating characteristics of a rate of change in resistance with respect to an applied magnetic field of a magnetoresistive element.

【図6】磁気カプラの他の構成例を示すブリッジ回路図
である。
FIG. 6 is a bridge circuit diagram showing another configuration example of the magnetic coupler.

【図7】そのブリッジ回路における各部変化状態の特性
を示すタイムチャートである。
FIG. 7 is a time chart showing characteristics of various states of change in the bridge circuit.

【図8】ブリッジ構成による磁気カプラを用いたときの
本発明による他の実施例を示す回路構成図である。
FIG. 8 is a circuit configuration diagram showing another embodiment according to the present invention when a magnetic coupler having a bridge configuration is used.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 21,22,…,2n 電気回路系統 31,32,…,3n 主回路 4(41,42,…,4m) 磁気抵抗カプラ 4′(41′,42′,…,4m′) 磁気抵抗カプラ 5 第1の電気回路系統の信号線 6 第2の電気回路系統の信号線 7,71,72 磁気抵抗素子 8 絶縁層 9 保護膜 , 2n Electrical circuit system 31, 32, ..., 3n Main circuit 4 (41, 42, ..., 4m) Magnetoresistive coupler 4 '(41', 42 ', ..., 4m') Magnetoresistance Coupler 5 Signal line of first electric circuit system 6 Signal line of second electric circuit system 7, 71, 72 Magnetic resistance element 8 Insulating layer 9 Protective film

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された第1の電気回路系統
と、同一基板または他の基板上に第1の電気回路系統か
ら電気的に絶縁して形成された第2の電気回路系統と、
第1の電気回路系統から第2の電気回路系統に信号を非
接触で伝達する磁気抵抗カプラとによって構成された磁
気抵抗結合回路。
A first electric circuit system formed on a substrate, and a second electric circuit system formed on the same substrate or another substrate and electrically insulated from the first electric circuit system. ,
A magnetoresistive coupling circuit comprising: a magnetoresistive coupler for transmitting a signal from a first electric circuit system to a second electric circuit system in a non-contact manner.
【請求項2】 磁気抵抗カプラが、第1の電気回路系統
の信号線上を非接触でまたぐように配設され、第2の電
気回路系統の信号線につながる磁気抵抗素子からなり、
第1の電気回路系統の信号線に電流が流れたときの磁気
抵抗素子の抵抗の変化によって信号の伝達を行わせるよ
うにしたことを特徴とする請求項1の記載による磁気抵
抗結合回路。
2. A magnetoresistive coupler, comprising: a magnetoresistive element disposed so as to straddle a signal line of a first electric circuit system in a non-contact manner and connected to a signal line of a second electric circuit system;
2. The magnetoresistive coupling circuit according to claim 1, wherein a signal is transmitted by a change in resistance of the magnetoresistive element when a current flows through a signal line of the first electric circuit system.
【請求項3】 磁気抵抗カプラが、第1の電気回路系統
の信号線上を非接触でまたぐように配設された磁気抵抗
素子と基準抵抗とによって構成されたブリッジ回路から
なり、第1の電気回路系統の信号線に電流が流れること
によって磁気抵抗素子の抵抗が変化したときのブリッジ
回路の不平衡出力によって信号の伝達を行わせるように
したことを特徴とする請求項1の記載による磁気抵抗結
合回路。
3. A first electric circuit comprising a bridge circuit constituted by a magnetoresistive element and a reference resistor disposed so as to straddle a signal line of a first electric circuit system in a non-contact manner. 2. The magnetoresistive device according to claim 1, wherein the signal is transmitted by an unbalanced output of the bridge circuit when the resistance of the magnetoresistive element changes due to a current flowing through the signal line of the circuit system. Coupling circuit.
【請求項4】 基板上に配線された第1の電気回路系統
の信号線上に絶縁層を介して磁気抵抗素子を薄膜形成し
たことを特徴とする請求項2または請求項3の記載によ
る磁気抵抗至合回路。
4. A magnetoresistive element according to claim 2, wherein a thin film of a magnetoresistive element is formed on a signal line of the first electric circuit system wired on the substrate via an insulating layer. The ultimate circuit.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7948349B2 (en) 2007-10-31 2011-05-24 Tdk Corporation Magnetic coupler

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