JP2001135537A - 電気信号伝達装置 - Google Patents
電気信号伝達装置Info
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- JP2001135537A JP2001135537A JP35216199A JP35216199A JP2001135537A JP 2001135537 A JP2001135537 A JP 2001135537A JP 35216199 A JP35216199 A JP 35216199A JP 35216199 A JP35216199 A JP 35216199A JP 2001135537 A JP2001135537 A JP 2001135537A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 互いに電気的に絶縁された第１の信号線から
第２の信号線へ電気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信号
の伝達を安定して行わせ、かつ簡素なかつ小さな構造で
回路基板上に容易に実装できるようにするとともに、第
１の信号線に流れる小さな電流の変化にも感度良く応答
して信号の伝達を行わせることができるようにする。 【構成】 第２の信号線に磁気抵抗素子を直列に接続し
たうえで、その磁気抵抗素子を非接触で挟むように第１
の信号線を折り返して配線し、第１の信号線に流れる電
流の変化を磁気抵抗素子における抵抗の変化に変換して
第２の信号線に電気信号の伝達を行わせるように構成す
る。
第２の信号線へ電気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信号
の伝達を安定して行わせ、かつ簡素なかつ小さな構造で
回路基板上に容易に実装できるようにするとともに、第
１の信号線に流れる小さな電流の変化にも感度良く応答
して信号の伝達を行わせることができるようにする。 【構成】 第２の信号線に磁気抵抗素子を直列に接続し
たうえで、その磁気抵抗素子を非接触で挟むように第１
の信号線を折り返して配線し、第１の信号線に流れる電
流の変化を磁気抵抗素子における抵抗の変化に変換して
第２の信号線に電気信号の伝達を行わせるように構成す
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、互いに電気的に絶縁さ
れた複数の電気回路系統間における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電気信号伝達装置に
関する。
れた複数の電気回路系統間における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電気信号伝達装置に
関する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明による電気信号伝
達装置は、互いに電気的に絶縁された第１の信号線から
第２の信号線へ電気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信号
の伝達を安定して行わせることができるとともに、簡素
なかつ小さな構造で回路基板上に容易に実装することが
できるようにするべく、第２の信号線に磁気抵抗素子を
直列に設けて、第１の信号線に流れる電流の変化をその
磁気抵抗素子により非接触で検出して、そのときの磁気
抵抗素子の抵抗の変化によって第２の信号線に電気信号
を伝達するようにしている。
達装置は、互いに電気的に絶縁された第１の信号線から
第２の信号線へ電気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信号
の伝達を安定して行わせることができるとともに、簡素
なかつ小さな構造で回路基板上に容易に実装することが
できるようにするべく、第２の信号線に磁気抵抗素子を
直列に設けて、第１の信号線に流れる電流の変化をその
磁気抵抗素子により非接触で検出して、そのときの磁気
抵抗素子の抵抗の変化によって第２の信号線に電気信号
を伝達するようにしている。
【０００６】その際、特に本発明では、第１の信号線に
流れる小さな電流の変化にも感度良く応答して信号の伝
達を行わせることができるように、第２の信号線に直列
に接続された磁気抵抗素子を非接触で挟むように第１の
信号線を折り返して配線することにより、第１の信号線
に電流が流れたときにその折り返し部分で発生する磁力
線が磁気抵抗素子に対して同じ方向に重ねて作用するよ
うにしている。
流れる小さな電流の変化にも感度良く応答して信号の伝
達を行わせることができるように、第２の信号線に直列
に接続された磁気抵抗素子を非接触で挟むように第１の
信号線を折り返して配線することにより、第１の信号線
に電流が流れたときにその折り返し部分で発生する磁力
線が磁気抵抗素子に対して同じ方向に重ねて作用するよ
うにしている。
【０００７】
【実施例】図１および図２は、互いに電気的に絶縁され
た第１の信号線１から第２の信号線２に非接触で電気信
号を伝達させるようにした本発明による電気信号伝達装
置の基本的な構成を示している。
た第１の信号線１から第２の信号線２に非接触で電気信
号を伝達させるようにした本発明による電気信号伝達装
置の基本的な構成を示している。
【０００８】ここでは、半導体基板３上に配線された信
号線１上をまたぐように絶縁層４を介して磁気抵抗素子
５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５の両端には信号線２が接続され
ている。６は、磁気抵抗素子５の保護膜（絶縁層）であ
る。
号線１上をまたぐように絶縁層４を介して磁気抵抗素子
５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５の両端には信号線２が接続され
ている。６は、磁気抵抗素子５の保護膜（絶縁層）であ
る。
【０００９】磁気抵抗素子５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４は、磁気
抵抗素子５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５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。
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４は、磁気
抵抗素子５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５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。
【００１０】このように構成されたものにあっては、信
号線１に何ら電流が流れていないときに磁気抵抗素子５
が高抵抗となって、信号線２を電流小の状態（オフ状
態）にする。そして、信号線１に電流Ｉが流れたとき
に、信号線１のまわりに図３に示すような磁界Ｈが発生
し、磁気抵抗素子５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２を
電流大の状態（オン状態）にする。
号線１に何ら電流が流れていないときに磁気抵抗素子５
が高抵抗となって、信号線２を電流小の状態（オフ状
態）にする。そして、信号線１に電流Ｉが流れたとき
に、信号線１のまわりに図３に示すような磁界Ｈが発生
し、磁気抵抗素子５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２を
電流大の状態（オン状態）にする。
【００１１】なお、磁気抵抗素子５の抵抗値の変化に応
じた信号線２のオン，オフ状態は、信号線２側の回路定
数によって設定が可能である。
じた信号線２のオン，オフ状態は、信号線２側の回路定
数によって設定が可能である。
【００１２】しかして、第１の電気回路系統における信
号線１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の電気回路系統における信号
線２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。
号線１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の電気回路系統における信号
線２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。
【００１３】その際、信号線１に電流Ｉを流したときの
発生磁界Ｈの強度が信号線１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
５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。
発生磁界Ｈの強度が信号線１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
５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。
【００１４】また、磁気抵抗素子５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
抗値の変化を図５に示すようなブリッジ回路を用いてと
り出すようにすることも可能である。
たがってオン，オフ信号を伝達させるに際して、その抵
抗値の変化を図５に示すようなブリッジ回路を用いてと
り出すようにすることも可能である。
【００１５】ここでは、信号線１に対して２つの磁気抵
抗素子（ＧＭＲを用いている）５１，５２を配し、基準
抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２とともにブリッジ回路を構成して、
信号線１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。
抗素子（ＧＭＲを用いている）５１，５２を配し、基準
抵抗Ｒｓ１，Ｒｓ２とともにブリッジ回路を構成して、
信号線１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。
【００１６】このブリッジ回路にあっては、図６に示す
ように、信号線１に電流Ｉが流れたとき（同図ａ）、磁
気抵抗素子ＧＭＲ１，ＧＭＲ２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Ｖ
ａ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）。
ように、信号線１に電流Ｉが流れたとき（同図ａ）、磁
気抵抗素子ＧＭＲ１，ＧＭＲ２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Ｖ
ａ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）。
【００１７】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。
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。
【００１８】本発明は、以上のような電気信号伝達装置
にあって、特に、図７および図８に示すように、信号線
１に流れる小さな電流の変化にも感度良く応答して信号
の伝達を行わせることができるように、信号線２に直列
に接続された磁気抵抗素子５を非接触で挟むように、下
側の絶縁層４および上側の絶縁層６を介して、信号線１
を立体的に折り返して配線するようにしている。
にあって、特に、図７および図８に示すように、信号線
１に流れる小さな電流の変化にも感度良く応答して信号
の伝達を行わせることができるように、信号線２に直列
に接続された磁気抵抗素子５を非接触で挟むように、下
側の絶縁層４および上側の絶縁層６を介して、信号線１
を立体的に折り返して配線するようにしている。
【００１９】このような構成によれば、信号線１に電流
Ｉが流れたときに、磁気抵抗素子５の下側部分と上側部
分とでは電流Ｉの向きが逆となって、その下側部分と上
側部分とでそれぞれ磁力線の向きが逆となる磁場Ｈ１，
Ｈ２が発生して、その各発生磁場Ｈ１，Ｈ２の磁力線が
磁気抵抗素子５に対して同じ方向に重ねて作用すること
になる。
Ｉが流れたときに、磁気抵抗素子５の下側部分と上側部
分とでは電流Ｉの向きが逆となって、その下側部分と上
側部分とでそれぞれ磁力線の向きが逆となる磁場Ｈ１，
Ｈ２が発生して、その各発生磁場Ｈ１，Ｈ２の磁力線が
磁気抵抗素子５に対して同じ方向に重ねて作用すること
になる。
【００２０】したがって、信号線１に流れる電流Ｉが比
較的小さくても、磁気抵抗素子５の抵抗値が応答性良く
変化して、信号線２への信号の伝達を高感度に行わせる
ことができるようになる。
較的小さくても、磁気抵抗素子５の抵抗値が応答性良く
変化して、信号線２への信号の伝達を高感度に行わせる
ことができるようになる。
【００２１】また、通常、磁気抵抗素子５を所定の低抵
抗値に切り換えて信号線２をオン状態にするためには２
００Ｄｅ程度の磁場を磁気抵抗素子５に作用させる必要
がある。しかして、本発明によれば、磁気抵抗素子５を
所定の低抵抗値に切り換えるために必要な磁場を、磁気
抵抗素子５に対して折り返して配線された信号線１の下
側部分と上側部分とでそれぞれ発生する磁場Ｈ１，Ｈ２
の和によって得ることができ、信号線１に流す電流Ｉを
通常の半分にすることができるようになる。
抗値に切り換えて信号線２をオン状態にするためには２
００Ｄｅ程度の磁場を磁気抵抗素子５に作用させる必要
がある。しかして、本発明によれば、磁気抵抗素子５を
所定の低抵抗値に切り換えるために必要な磁場を、磁気
抵抗素子５に対して折り返して配線された信号線１の下
側部分と上側部分とでそれぞれ発生する磁場Ｈ１，Ｈ２
の和によって得ることができ、信号線１に流す電流Ｉを
通常の半分にすることができるようになる。
【００２２】したがって、信号線１の電流容量を通常の
半分に抑えることができ、半導体基板１上に信号線１を
細線によってとり回すことができるようになり、ＩＣ化
に有利となる。
半分に抑えることができ、半導体基板１上に信号線１を
細線によってとり回すことができるようになり、ＩＣ化
に有利となる。
【００２３】
【発明の効果】以上、本発明による電気信号伝達装置に
あっては、互いに電気的に絶縁された第１の信号線から
第２の信号線へ電気信号の伝達を非接触で行わせるに際
して、第２の信号線に磁気抵抗素子を直列に設けて、第
１の信号線に流れる電流の変化をその磁気抵抗素子によ
り非接触で検出して、そのときの磁気抵抗効果素子の抵
抗の変化によって第２の信号線に電気信号を伝達するよ
うにしたもので、熱的影響を受けることなく高信頼性を
もって信号の伝達を非接触で安定して行わせることがで
きるとともに、簡素なかつ小さな構造で回路基板上に容
易に実装することができるという利点を有している。
あっては、互いに電気的に絶縁された第１の信号線から
第２の信号線へ電気信号の伝達を非接触で行わせるに際
して、第２の信号線に磁気抵抗素子を直列に設けて、第
１の信号線に流れる電流の変化をその磁気抵抗素子によ
り非接触で検出して、そのときの磁気抵抗効果素子の抵
抗の変化によって第２の信号線に電気信号を伝達するよ
うにしたもので、熱的影響を受けることなく高信頼性を
もって信号の伝達を非接触で安定して行わせることがで
きるとともに、簡素なかつ小さな構造で回路基板上に容
易に実装することができるという利点を有している。
【００２４】そして、特に本発明によれば、第２の信号
線に直列に接続された磁気抵抗素子を非接触で挟むよう
に第１の信号線を折り返して配線することにより、第１
の信号線に電流が流れたときにその折り返し部分で発生
する磁力線が磁気抵抗素子に対して同じ方向に重ねて作
用して、第１の信号線に流れる小さな電流の変化にも感
度良く応答して信号の伝達を行わせることができるとい
う利点がある。
線に直列に接続された磁気抵抗素子を非接触で挟むよう
に第１の信号線を折り返して配線することにより、第１
の信号線に電流が流れたときにその折り返し部分で発生
する磁力線が磁気抵抗素子に対して同じ方向に重ねて作
用して、第１の信号線に流れる小さな電流の変化にも感
度良く応答して信号の伝達を行わせることができるとい
う利点がある。
【図１】本発明による電気信号伝達装置の基本的な構成
例を示す正断面図である。
例を示す正断面図である。
【図２】その基本構成における電気信号伝達装置の平面
図である。
図である。
【図３】その基本構成にあって第１の信号線に電流が流
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。
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。
【図４】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。
特性を示す図である。
【図５】第１の信号線に電流が流れたときの磁気抵抗素
子の抵抗値の変化を検出するためのブリッジ回路を示す
図である。
子の抵抗値の変化を検出するためのブリッジ回路を示す
図である。
【図６】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。
を示すタイムチャートである。
【図７】本発明による電気信号伝達装置の一実施例を示
す正断面図である。
す正断面図である。
【図８】同実施例における電気信号伝達装置の側断面図
である。
である。
１ 第１の信号線 ２ 第２の信号線 ３ 半導体基板 ４ 絶縁層 ５ 磁気抵抗素子 ６ 絶縁層
Claims (2)
- 【請求項１】 互いに電気的に絶縁された第１の信号線
から第２の信号線へ電気信号の伝達を非接触で行わせる
電気信号伝達装置であって、第２の信号線に磁気抵抗素
子を直列に接続したうえで、その磁気抵抗素子を非接触
で挟むように第１の信号線を折り返して配線し、第１の
信号線に流れる電流の変化を磁気抵抗素子における抵抗
の変化に変換して電気信号の伝達を行わせるようにした
ことを特徴とする電気信号伝達装置。 - 【請求項２】 基板上に形成された第１の信号線をまた
ぐように、その第１の信号線上に絶縁層を介して磁気抵
抗素子が形成され、さらにその磁気抵抗素子の上に絶縁
層を介して、立体的に折り返された第１の信号線が基板
上に形成された第１の信号線と平行になるように形成さ
れたことを特徴とする請求項１の記載による電気信号伝
達装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35216199A JP2001135537A (ja) | 1999-11-05 | 1999-11-05 | 電気信号伝達装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35216199A JP2001135537A (ja) | 1999-11-05 | 1999-11-05 | 電気信号伝達装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001135537A true JP2001135537A (ja) | 2001-05-18 |
Family
ID=18422205
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35216199A Pending JP2001135537A (ja) | 1999-11-05 | 1999-11-05 | 電気信号伝達装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001135537A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008111336A1 (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-18 | Omron Corporation | 磁気カプラ素子および磁気結合型アイソレータ |
| JP2008300851A (ja) * | 2008-06-19 | 2008-12-11 | Omron Corp | 磁気カプラ素子および磁気結合型アイソレータ |
| US7948349B2 (en) | 2007-10-31 | 2011-05-24 | Tdk Corporation | Magnetic coupler |
-
1999
- 1999-11-05 JP JP35216199A patent/JP2001135537A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008111336A1 (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-18 | Omron Corporation | 磁気カプラ素子および磁気結合型アイソレータ |
| JP2008227081A (ja) * | 2007-03-12 | 2008-09-25 | Omron Corp | 磁気カプラ素子および磁気結合型アイソレータ |
| US8400748B2 (en) | 2007-03-12 | 2013-03-19 | Omron Corporation | Magnetic coupler device and magnetically coupled isolator |
| US7948349B2 (en) | 2007-10-31 | 2011-05-24 | Tdk Corporation | Magnetic coupler |
| JP2008300851A (ja) * | 2008-06-19 | 2008-12-11 | Omron Corp | 磁気カプラ素子および磁気結合型アイソレータ |
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