JP2002286764A - 電流センサ、ダブル電流センサ及び電流検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 微弱な直流電流の検知を高感度、高精度に行
え、小型で生産性の良い電流センサを提供する。 【解決手段】 検知対象の直流電流が流れる信号線３０
が中央部を略垂直に貫通する平面基板１０の片面に、Ｍ
Ｉ（磁気インピーダンス）素子１２がその磁界検知方向
が基板１０の表面に沿うように実装され、これを包囲す
るように交流バイアス磁界印加用のコイルが実装され
る。更にギャップ部２６ａを有する略Ｃ字形の平板状の
磁性体コア２６が信号線３０を囲み、ギャップ部２６ａ
に素子１２が入るように実装される。駆動時は、素子１
２に高周波電流、コイルに低周波の交流バイアス電流が
流され、信号線３０の電流からコア２６を介して素子１
２に掛かる磁界とコイルからの交流バイアス磁界に応じ
て、素子１０に流れる高周波電流の振幅が変化し、信号
線３０の直流電流を検知できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、信号線に流れる微
弱な直流電流を検知する電流センサ、特に磁気インピー
ダンス素子を用いた高感度な電流センサ、この電流セン
サ２つから構成されるダブル電流センサ、及びこれらを
用いて電流検知を行う電流検知装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、信号線に流れる電流を検知する電
流センサとしては、カレントトランスやホール素子が使
用されてきたが、省エネルギー要求の高まりで電流セン
サの市場が拡大し、性能的にはより木目細かい電流監視
に対応して、感度の高いものが要求されてきている。し
かし、従来の電流センサでは、感度の限界が見えつつあ
り、新しい電流センサの登場が期待されている。

【０００３】その要求に対して、磁気検出素子として、
磁性体に高周波電流を流すとそのインピーダンスが外部
磁界により変化する磁気インピーダンス効果を利用した
磁気インピーダンス素子（以下、ＭＩ素子と略す）を用
いる考えがある。

【０００４】特に、本出願人がすでに提案している特開
平8-330644号や特開平9-127218号等に記載されている図
１１のＭＩ素子１１２のように、非磁性基板１１４上
に、細長いつづら折り状パターンの磁性薄膜１１６を形
成して構成されるＭＩ素子は、チップ抵抗のような小型
サイズでＭＲ素子より２桁高い感度が得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】電流検知で検知対象の
信号線の電流がｍＡオーダーとなると、信号線の電流か
らの磁界を直接検知することは極めて微弱な磁界である
ことから不可能である。

【０００６】このため、従来のホール素子を使った電流
センサでは、信号線を囲むギャップ部を有する磁性体コ
アのギャップ部内にホール素子を配置することで感度を
得ている。しかし、その構成でも数ｍＡ以下の電流検知
は極めて困難で、ＤＣの電流検知でもドリフト等により
絶対精度が不十分である。

【０００７】そこで、ＭＩ素子を使えば感度が上がり、
さらに直流磁界の検知に優れた本出願人が既に提案した
特開平9-127218号の技術を利用すれば、微弱な直流電流
の検知を高精度で行える電流センサが可能と考えられ
る。

【０００８】そこで本発明の課題は、上記の技術を利用
して、微弱な直流電流の検知を高感度、高精度に行え、
しかも小型で生産性の良い電流センサ、ダブル電流セン
サ、及びこれらを用いた電流検知装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明によれば、検知対象の直流電流が流される信
号線が中央部を略垂直に貫通する平面基板と、磁界検知
方向が前記平面基板の表面に沿うようにして前記基板の
片面に実装された磁気インピーダンス素子と、この磁気
インピーダンス素子を包囲するように前記平面基板に実
装された交流バイアス磁界印加用のコイルと、１箇所に
ギャップ部を有する略Ｃ字形の平板状に形成され、前記
信号線を囲み、かつ前記ギャップ部に前記磁気インピー
ダンス素子が入るように前記平面基板の片面に実装され
た磁性体コアを有し、前記磁気インピーダンス素子に高
周波電流、前記コイルに低周波の交流バイアス電流を流
して駆動され、前記信号線の電流から前記磁性体コアを
介して前記磁気インピーダンス素子に掛かる磁界と前記
コイルからの交流バイアス磁界に応じて、磁気インピー
ダンス素子に流れる高周波電流の振幅が変化して、前記
信号線の直流電流を検知できるようにした電流センサの
構成を採用した。

【００１０】また、この電流センサと、この電流センサ
の前記磁気インピーダンス素子に流す高周波電流を発振
する第１の発振回路と、前記電流センサのコイルに流す
矩形波の交流バイアス電流を発振する第２の発振回路
と、前記磁気インピーダンス素子の両端からこの素子に
流れる高周波電流の振幅の変化を取り出す検波回路と、
この検波回路の出力信号において前記矩形波の交流バイ
アス電流の電圧のハイレベルとローレベルに応じた信号
成分のそれぞれをサンプルホールドする２つのサンプル
ホールド回路と、この２つのサンプルホールド回路の出
力を差動増幅して電流検知信号を出力する差動増幅回路
を有する電流検知装置の構成を採用した。

【００１１】また、前記電流センサ２つのそれぞれの前
記平面基板の磁気インピーダンス素子及び磁性体コアの
実装面と反対側の面どうしを接合して構成され、前記２
つの電流センサを駆動して２つの電流センサから得られ
る２つの出力信号を差動増幅して電流検知信号が得られ
るようにしたダブル電流センサの構成を採用した。

【００１２】さらに、このダブル電流センサと、このダ
ブル電流センサの前記２つの電流センサのそれぞれの磁
気インピーダンス素子に流す高周波電流を発振する第１
の発振回路と、前記２つの電流センサのそれぞれのコイ
ルに流す矩形波の交流バイアス電流を発振する第２の発
振回路と、前記２つの電流センサのそれぞれの磁気イン
ピーダンス素子の両端からこの素子に流れる高周波電流
の振幅の変化を取り出す２つの検波回路と、前記２つの
検波回路のそれぞれの出力側に２つずつ接続され、それ
ぞれ２つの検波回路の出力信号において前記矩形波の交
流バイアス電流の電圧のハイレベルとローレベルに応じ
た信号成分のそれぞれをサンプルホールドする２つずつ
２組のサンプルホールド回路と、この２組のサンプルホ
ールド回路のそれぞれの２つのサンプルホールド回路の
出力を差動増幅する２つの第１の差動増幅回路と、この
２つの第１の差動増幅回路の出力を差動増幅して電流検
知信号を出力する第２の差動増幅回路を有する電流検知
装置の構成を採用した。

【００１３】さらに、上記のダブル電流センサと、この
ダブル電流センサの前記２つの電流センサのそれぞれの
磁気インピーダンス素子に流す高周波電流を発振する第
１の発振回路と、前記２つの電流センサのそれぞれのコ
イルに流す矩形波の交流バイアス電流を発振する第２の
発振回路と、前記２つの電流センサのそれぞれの磁気イ
ンピーダンス素子の両端からこの素子に流れる高周波電
流の振幅の変化を取り出す２つの検波回路と、この２つ
の検波回路の出力信号を差動増幅する第１の差動増幅回
路と、この第１の差動増幅回路の出力信号において前記
矩形波の交流バイアス電流の電圧のハイレベルとローレ
ベルに応じた信号成分のそれぞれをサンプルホールドす
る２つのサンプルホールド回路と、この２つのサンプル
ホールド回路の出力を差動増幅して電流検知信号を出力
する第２の差動増幅回路を有する電流検知装置の構成を
採用した。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
の形態を説明する。

【００１５】［第１の実施形態］本発明の第１の実施形
態を図１〜５により説明する。まず図１〜３により、本
実施形態の電流センサの構成を説明する。図１は電流セ
ンサ全体の外観を示す斜視図、図２は図１中のコイル１
８とその支持部材２８を取り払った状態の電流センサの
上面図、図３は電流センサのＭＩ素子周辺の拡大斜視図
である。

【００１６】これらの図において、１０は表面が平面の
平板状の平面基板であり、略長方形に形成され、その中
央に孔１０ａが形成され、その孔１０ａの中央を検知対
象の直流電流が流される信号線３０が垂直に貫通するよ
うに配置される。

【００１７】この平面基板１０の図中で上面に磁気検出
素子としてのＭＩ素子１２が実装されている。このＭＩ
素子１２は、先述のように、磁性体に直接高周波電流を
流すと外部磁界により磁性体のインピーダンス変化が生
ずる磁気インピーダンス効果を利用した素子である。

【００１８】ＭＩ素子１２は、図３に示すようにガラス
等の非磁性基板１４上に、直線が複数回平行に折り返す
つづら折り状パターンの磁性薄膜１６を形成して構成さ
れたもので、磁性薄膜１６の両端１６ａ,１６ｂは、平
面基板１０に引き回されている銅パターン（配線パター
ン）２０に半田付けやワイヤボンディング等で接続され
ている。図３では半田２２により半田付けされた例を示
している。

【００１９】ＭＩ素子１２の磁界検知方向は、矢印で示
すように磁性薄膜１６のつづら折り状パターンの長手方
向になり、平面基板１０の表面に沿った方向に選択され
ている。

【００２０】平面基板１０のＭＩ素子１２を実装した部
分の両脇には、切り欠き溝２４ａ，２４ｂが平面基板１
０の縁から延びて形成されている。そして、コイル１８
が切り欠き溝２４ａ，２４ｂに挿入されて、ＭＩ素子１
２を包囲するように平面基板１０に実装されている。そ
の実装の作業性を考えると、コイル１８はボビンのよう
な支持部材２８に固定されているほうが好ましい。この
コイル１８は、ＭＩ素子１２に対して低周波の交流バイ
アス磁界を掛ける為のもので、数Ｏｅのバイアス磁界を
掛けるように後述のように矩形波の交流バイアス電流が
流される。

【００２１】この電流センサの組み立てでは、まずＭＩ
素子１２を平面基板１０の上面に実装し、次に、コイル
１８を平面基板１０の縁から切り欠き溝２４ａ，２４ｂ
に挿入して実装し、その後、磁性体コア２６を平面基板
１０の上面に組み付ける。

【００２２】磁性体コア２６は、パーマロイやアモルフ
ァス等の高透磁率磁性材からなり、１箇所にギャップ部
２６ａを有する略Ｃ字形の平板状に形成される。そし
て、平面基板１０の孔１０ａを囲み（すなわち信号線３
０を囲み）、かつギャップ部２６ａにＭＩ素子１２が入
るようにして、平面基板１０の上面に実装される。ここ
で、磁性体コア２６のギャップ部２６ａを挟んで対抗す
る両端がＭＩ素子１２の磁界検知方向の両端に近接して
いることにより、信号線３０に流れる電流からの磁界が
磁性体コア２６を介してＭＩ素子１２に対してその磁界
検知方向に掛かるように構成されている。そして、ギャ
ップ部２６ａの磁界効率を考えて、ギャップ部２６ａ内
にＭＩ素子１２、特に磁性薄膜１６が入るように構成さ
れている。

【００２３】次に、上記の電流センサを用いた電流検知
装置の回路構成とその動作を図４の回路図により説明す
る。

【００２４】図４において、素子駆動発振回路４０は、
ＭＩ素子１２に流すＭＨｚ帯の高周波電流を発振する発
振回路であり、バッファ４２を介してＭＩ素子１２（詳
しく云うと、その磁性薄膜１６）に接続される。

【００２５】また、コイルバイアス発振回路４４は、コ
イル１８に流す矩形波でｋＨｚ帯の低周波の交流バイア
ス電流を発振する発振回路であり、バッファ４６を介し
てコイル１８に接続される。

【００２６】また、ＭＩ素子１２の両端には検波回路４
８が接続され、その出力側にはサンプルホールド回路５
０，５２が接続され、さらにその出力側には差動増幅回
路５４が接続されている。

【００２７】電流センサの駆動時には、素子駆動回路４
０から上記の高周波電流がＭＩ素子１２に流されるとと
もに、コイルバイアス発振回路４４から上記の矩形波の
交流バイアス電流がコイル１８に流される。

【００２８】そして、図１及び図２中の信号線３０に流
れる直流電流から磁性体コア２６を介してＭＩ素子１２
に磁界が掛かり、この磁界とコイル１８からの交流バイ
アス磁界に応じて、ＭＩ素子１２のインピーダンスが変
化し、これに流れる高周波電流の振幅が変化する。この
振幅の変化の成分が検波回路４８の検波により信号とし
て取り出される。

【００２９】検波回路４８の出力信号はサンプルホール
ド回路５０，５２に入力される。サンプルホールド回路
５０は、コイルバイアス発振回路４４から直接印加され
る矩形波の交流バイアス電流の電圧のハイレベルのタイ
ミングで検波回路４８の出力信号をサンプルホールド
し、サンプルホールド回路５２は、コイルバイアス発振
回路４４からインバータ４９を介して反転して印加され
る矩形波の交流バイアス電流の電圧のローレベルのタイ
ミングで検波回路４８の出力信号をサンプルホールドす
る。すなわち、サンプルホールド回路５０，５２は、検
波回路４８の出力信号において上記矩形波の交流バイア
ス電流の電圧のハイレベルとローレベルに応じた信号成
分のそれぞれをサンプルホールドする。

【００３０】さらにサンプルホールド回路５０，５２の
出力信号が差動増幅回路５４で差動増幅され、その差動
増幅回路５４の出力信号が信号線３０に流れる直流電流
に対応した電流検知信号として出力される。

【００３１】ここで、コイル１８によりＭＩ素子１２に
交流バイアス磁界をかけるのは、既に出願人が提案して
いる特開平９-１２７２１８号における交流バイアスの
考え方を応用したものであり、図５に示すように、ＭＩ
素子のＶ字特性に対して、交流バイアス磁界を印加し、
プラス側の磁界Ｈｂ＋及びマイナス側の磁界Ｈｂ−に対
するセンサ出力（検波後出力）を取り出して比較するこ
とで、磁性体コア２６のギャップ部２６ａに発生する磁
界を定量的に扱うことができる。この交流バイアスを用
いる手法は、ゼロ点つまり電流ゼロの出力値が安定する
ことに、絶大なる効果がある。

【００３２】以上のような本実施形態によれば、電流セ
ンサは、磁気検出素子として高感度のＭＩ素子を用いる
とともに磁性体コア２６を用いて感度を高めることがで
きる。また、電流センサは全体として薄くコンパクトに
構成でき、生産性も良い。また、電流検知装置では、前
記の高感度の電流センサを用いるとともに、上記の交流
バイアスを用いる手法で直流電流の検知を高感度かつ高
精度に行うことができる。

【００３３】［第２の実施形態］次に、さらに検知精度
を上げた本発明の第２の実施形態を図６〜図１０により
説明する。上述した第１の実施形態でも、電流センサの
周囲の外部ノイズ、具体的にはトランスやメカ部品から
発生する磁界の影響を回避するためには、シールド部材
で囲むことで、ある程度は対処できるが、さらに外乱に
強く安定性を高くしたダブル電流センサとそれを用いた
電流検知装置について説明する。

【００３４】まず、本実施形態のダブル電流センサの構
成を図６〜図８により説明する。

【００３５】図６〜図８に示すダブル電流センサは、第
１の実施形態の電流センサ２つで構成され、この２つの
電流センサのそれぞれの平面基板１０のＭＩ素子１２及
び磁性体コア２６の実装面と反対側の面どうしを接合し
て構成されている。なお、一方の電流センサの各構成部
材の参照符号にはダッシュを付してある。

【００３６】ここで、単純に２つの電流センサの平面基
板１０，１０′どうしを貼り合わせるのではなく、外乱
の磁界などを考慮して２つ電流センサのＭＩ素子１２，
１２′と磁性体コア２６，２６′の相対位置を考慮し、
図６〜図８のようにする必要がある。それについて図８
で説明する。

【００３７】図８に示すように、信号線３０に直流電流
を図の紙面の表から裏に向かう方向に流すと、表裏の磁
性体コア２６，２６′内に右回りの磁束Φが発生する。
すると、表側の磁性体コア２６のギャップ部２６ａには
磁界Ｈｇ、裏側の磁性体コア２６′のギャップ部２６
ａ′には磁界Ｈｇ′が発生する。

【００３８】ここで、ＭＩ素子１２，１２′は互いに所
定間隔を隔てて平行であって、それぞれの磁界検知方向
が磁界Ｈｇ，Ｈｇ′に沿った同一方向（図中で上下方
向）であり、このＭＩ素子１２，１２′に対してコイル
１８，１８′から同相の交流バイアス磁界Ｈｂを掛ける
ものとする。そして、ＭＩ素子１２に掛かる磁界Ｈｇと
ＭＩ素子１２′に掛かる磁界Ｈｇ′が逆方向になるよう
なＭＩ素子１２，１２′と磁性体コア２６，２６′の配
置となっている。これにより、表裏のＭＩ素子１２，１
２′に対して外乱磁界は同相、信号線３０の電流による
磁界は逆相となるため、２つの電流センサの出力の差動
増幅により外乱磁界をキャンセルしてＳ／Ｎの良い検知
が可能となる。

【００３９】次に、上記のダブル電流センサを用いた電
流検知装置の回路構成について説明する。

【００４０】その回路構成としては、先述した第１の実
施形態の図４で示した素子駆動発振回路４０、バッファ
４２、コイルバイアス発振回路４４、バッファ４６、検
波回路４８、インバータ４９、サンプルホールド回路５
０，５２及び差動増幅回路５４からなる回路構成を表裏
の電流センサのＭＩ素子１２，コイル１８とＭＩ素子１
２′，コイル１８′のそれぞれに同様に接続して２組設
け、さらに差動増幅回路を設けて、最後に前記２組の回
路構成の出力を差動増幅して電流検知信号を出力する構
成とすればよい。前記２組の回路構成のそれぞれの動作
は第１の実施形態の回路構成と共通なので、その説明は
省略する。

【００４１】ただし、注意事項として、コイル１８，１
８′のそれぞれに流れる交流バイアス電流が同相になる
ように、コイル１８，１８′のそれぞれに流す交流バイ
アス電流を発振するコイルバイアス発振回路を同期させ
るか、共通にする必要がある。

【００４２】なお、上記２組の回路構成の内で素子駆動
発振回路４０とコイルバイアス発振回路４４は共通にす
ること、すなわちそれぞれ１つとして、１つの素子駆動
発振回路４０からＭＩ素子１２，１２′に高周波電流を
流し、１つのコイルバイアス発振回路４４からコイル１
８，１８′に交流バイアス電流を流すこともできる。

【００４３】さらに、図９に示すように、素子駆動発振
回路４０とコイルバイアス発振回路４４を共通にした上
に、ＭＩ素子１２，１２′に流れる高周波電流の外部磁
界に応じた振幅の変化を取り出す検波回路４８，４８′
の出力信号を差動増幅する差動増幅回路５３を挿入する
ことにより、サンプルホールド回路５０，５２と差動増
幅回路５４も共通の１組にすることができる。なお、図
９の構成では、コイル１８，１８′はコイルバイアス発
振回路４４に直列に接続されているので、コイル１８，
１８′に流れる交流バイアス電流は同相となる。

【００４４】この図９の回路構成の動作を説明してお
く。ダブル電流センサの駆動時には、素子駆動回路４０
から高周波電流がＭＩ素子１２，１２′に流されるとと
もに、コイルバイアス発振回路４４から矩形波の交流バ
イアス電流がコイル１８，１８′に流される。

【００４５】そして、信号線３０に流れる直流電流から
磁性体コア２６，２６′を介してＭＩ素子１２，１２′
に磁界が掛かり、この磁界とコイル１８，１８′からの
交流バイアス磁界に応じて、ＭＩ素子１２，１２′のイ
ンピーダンスが変化し、これに流れる高周波電流の振幅
が変化する。この振幅の変化のそれぞれの成分が検波回
路４８，４８′の検波により２つの信号として取り出さ
れ、さらに差動増幅回路５３で差動増幅される。

【００４６】差動増幅回路５３の出力信号はサンプルホ
ールド回路５０，５２に入力され、サンプルホールド回
路５０，５２は、差動増幅回路５３の出力信号において
上記矩形波の交流バイアス電流の電圧のハイレベルとロ
ーレベルに応じた信号成分のそれぞれをサンプルホール
ドする。

【００４７】さらにサンプルホールド回路５０，５２の
出力信号が差動増幅回路５４で差動増幅され、その差動
増幅回路５４の出力信号が信号線３０に流れる直流電流
に対応した電流検知信号として出力される。

【００４８】以上説明した本実施形態のダブル電流セン
サと電流検知装置によれば、前述した理由により第１の
実施形態よりＳ／Ｎがよく、高感度、高精度に電流検知
を行うことができる。

【００４９】実際に、図６〜図８のダブル電流センサの
構成と、図９の電流検知装置の回路構成で電流を計測し
た結果を図１０に示してある。なお、その構成で、具体
的には、ＭＩ素子１２，１２′は、非磁性基板１４とし
て直方体のガラス基板に、磁界検知方向の長さが１.５m
mのつづら折り状パターンの磁性薄膜１６を形成したも
のを使用し、磁性体コア２６，２６′には厚さ０.２ｍ
ｍのパーマロイコアで、ギャップ部２６ａ，２６ａ′の
ギャップ間隔が２ｍｍ、平均磁路半径４ｍｍの略Ｃ字形
の平板状のコアを用いた。

【００５０】その計測の結果、図１０に示すように、電
流検知装置の測定電流に対する出力電圧の直線性は極め
て良好で、電流検知の分解能は１mＡ以下が得られ、ゼ
ロ点も安定した検知が確認できた。

【００５１】ちなみに、ダブル電流センサの片側の電流
センサのみ動作させると、第１の実施形態の動作と同じ
になるが、そうした場合の計測の結果、直線性は確保さ
れたが、分解能は２〜３ｍＡとやや悪くなった。しか
し、十分実用レベルである。

【００５２】なお、ダブル電流センサは、その用途によ
り要求される条件に応じて、表裏の２つの電流センサの
構成で使用するか、片側の１つの電流センサのみの構成
で使用するか使い分ければよい。いずれにしても従来よ
りも高感度、高精度に直流電流の検知を行うことができ
る。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高感度な磁気インピーダンス素子を用い、さらに略Ｃ字
形の平板状の磁性体コアを介して検知対象の信号線の直
流電流からの磁界を磁気インピーダンス素子に掛ける構
成により、微弱な直流電流の検知を高感度、高精度に行
え、しかも薄くコンパクトで生産性の良い電流センサを
提供することができ、さらにこの電流センサ２つ接合し
て構成され、より外乱に強く直流電流の検知をより高精
度に行えるダブル電流センサを提供することができる。
さらに、前記の電流センサないしダブル電流センサを用
いて、微弱な直流電流の検知を高感度、高精度に行える
優れた電流検知装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による電流センサの構
成を示す斜視図である。

【図２】同電流センサのコイル１８とその支持部材２８
を取り払った状態の上面図である。

【図３】同電流センサのＭＩ素子周辺の拡大斜視図であ
る。

【図４】同電流センサを用いた電流検知装置の回路構成
を示すブロック回路図である。

【図５】同電流センサのＭＩ素子の出力特性と、それに
交流バイアス磁界を掛けることによる作用を説明する線
図である。

【図６】本発明の第２の実施形態によるダブル電流セン
サの構成を示す上面図である。

【図７】同ダブル電流センサの側面図である。

【図８】同ダブル電流センサにおいてそれぞれ２つのＭ
Ｉ素子と磁性体コアの配置とＭＩ素子にかかる電流から
の磁界、バイアス磁界の関係などを示す説明図である。

【図９】同ダブル電流センサを用いた電流検知装置の回
路構成の一例を示すブロック回路図である。

【図１０】図９の構成の電流検知装置で実際に電流を測
定した結果の電流対出力特性を示す線図である。

【図１１】ＭＩ素子の斜視図である。

【符号の説明】

１０，１０′ 平面基板 １２，１２′ ＭＩ素子（磁気インピーダンス素子） １４ 非磁性基板 １６ 磁性薄膜 １８，１８′ コイル ２０ 銅パターン ２２ 半田 ２４ａ，２４ｂ 切り欠き溝 ２６，２６′ 磁性体コア ２６ａ，２６ａ′ ギャップ部 ２８ コイルの支持部材 ３０ 検知対象の直流電流が流される信号線 ４０ 素子駆動発振回路 ４４ コイルバイアス発振回路 ４８，４８′検波回路 ５０，５２ サンプルホールド回路 ５３，５４ 差動増幅回路

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検知対象の直流電流が流される信号線が
   中央部を略垂直に貫通する平面基板と、 磁界検知方向が前記平面基板の表面に沿うようにして前
   記基板の片面に実装された磁気インピーダンス素子と、 この磁気インピーダンス素子を包囲するように前記平面
   基板に実装された交流バイアス磁界印加用のコイルと、 １箇所にギャップ部を有する略Ｃ字形の平板状に形成さ
   れ、前記信号線を囲み、かつ前記ギャップ部に前記磁気
   インピーダンス素子が入るように前記平面基板の片面に
   実装された磁性体コアを有し、 前記磁気インピーダンス素子に高周波電流、前記コイル
   に低周波の交流バイアス電流を流して駆動され、前記信
   号線の電流から前記磁性体コアを介して前記磁気インピ
   ーダンス素子に掛かる磁界と前記コイルからの交流バイ
   アス磁界に応じて、磁気インピーダンス素子に流れる高
   周波電流の振幅が変化して、前記信号線の直流電流を検
   知できるようにしたことを特徴とする電流センサ。
2. 【請求項２】 前記磁性体コアのギャップ部を挟んで対
   向する両端が前記磁気インピーダンス素子の磁界検知方
   向の両端に近接することを特徴とする請求項１に記載の
   電流センサ。
3. 【請求項３】 前記平面基板の磁気インピーダンス素子
   実装部の両脇に切り欠き溝が前記平面基板の縁から延び
   て形成されており、前記コイルは、前記切り欠き溝に挿
   入されて、磁気インピーダンス素子を包囲するように前
   記平面基板に実装されたことを特徴とする請求項１また
   は２に記載の電流センサ。
4. 【請求項４】 請求項１から３までのいずれか１項に記
   載の電流センサと、 この電流センサの前記磁気インピーダンス素子に流す高
   周波電流を発振する第１の発振回路と、 前記電流センサのコイルに流す矩形波の交流バイアス電
   流を発振する第２の発振回路と、 前記磁気インピーダンス素子の両端からこの素子に流れ
   る高周波電流の振幅の変化を取り出す検波回路と、 この検波回路の出力信号において前記矩形波の交流バイ
   アス電流の電圧のハイレベルとローレベルに応じた信号
   成分のそれぞれをサンプルホールドする２つのサンプル
   ホールド回路と、 この２つのサンプルホールド回路の出力を差動増幅して
   電流検知信号を出力する差動増幅回路を有することを特
   徴とする電流検知装置。
5. 【請求項５】 請求項１から３までのいずれか１項に記
   載の電流センサ２つのそれぞれの前記平面基板の磁気イ
   ンピーダンス素子及び磁性体コアの実装面と反対側の面
   どうしを接合して構成され、前記２つの電流センサを駆
   動して２つの電流センサから得られる２つの出力信号を
   差動増幅して電流検知信号が得られるようにしたことを
   特徴とするダブル電流センサ。
6. 【請求項６】 前記２つの電流センサのそれぞれの前記
   磁気インピーダンス素子の磁界検知方向が同一方向であ
   って、前記２つの電流センサのそれぞれのコイルからそ
   れぞれの磁気インピーダンス素子に対して同相の交流バ
   イアス磁界を掛けるようにしたことを特徴とする請求項
   ５に記載のダブル電流センサ。
7. 【請求項７】 前記２つの電流センサのそれぞれに対し
   て前記信号線の電流による磁界が逆方向に掛かるよう
   に、２つの電流センサのそれぞれの前記磁性体コアを構
   成したことを特徴とする請求項５または６に記載のダブ
   ル電流センサ。
8. 【請求項８】 請求項５から７までのいずれか１項に記
   載のダブル電流センサと、 このダブル電流センサの前記２つの電流センサのそれぞ
   れの磁気インピーダンス素子に流す高周波電流を発振す
   る第１の発振回路と、 前記２つの電流センサのそれぞれのコイルに流す矩形波
   の交流バイアス電流を発振する第２の発振回路と、 前記２つの電流センサのそれぞれの磁気インピーダンス
   素子の両端からこの素子に流れる高周波電流の振幅の変
   化を取り出す２つの検波回路と、 前記２つの検波回路のそれぞれの出力側に２つずつ接続
   され、それぞれ２つの検波回路の出力信号において前記
   矩形波の交流バイアス電流の電圧のハイレベルとローレ
   ベルに応じた信号成分のそれぞれをサンプルホールドす
   る２つずつ２組のサンプルホールド回路と、 この２組のサンプルホールド回路のそれぞれの２つのサ
   ンプルホールド回路の出力を差動増幅する２つの第１の
   差動増幅回路と、 この２つの第１の差動増幅回路の出力を差動増幅して電
   流検知信号を出力する第２の差動増幅回路を有すること
   を特徴とする電流検知装置。
9. 【請求項９】 請求項５から７までのいずれか１項に記
   載のダブル電流センサと、 このダブル電流センサの前記２つの電流センサのそれぞ
   れの磁気インピーダンス素子に流す高周波電流を発振す
   る第１の発振回路と、 前記２つの電流センサのそれぞれのコイルに流す矩形波
   の交流バイアス電流を発振する第２の発振回路と、 前記２つの電流センサのそれぞれの磁気インピーダンス
   素子の両端からこの素子に流れる高周波電流の振幅の変
   化を取り出す２つの検波回路と、 この２つの検波回路の出力信号を差動増幅する第１の差
   動増幅回路と、 この第１の差動増幅回路の出力信号において前記矩形波
   の交流バイアス電流の電圧のハイレベルとローレベルに
   応じた信号成分のそれぞれをサンプルホールドする２つ
   のサンプルホールド回路と、 この２つのサンプルホールド回路の出力を差動増幅して
   電流検知信号を出力する第２の差動増幅回路を有するこ
   とを特徴とする電流検知装置。