JP2008164296A

JP2008164296A - 電流センサ

Info

Publication number: JP2008164296A
Application number: JP2006350547A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Shinozuka; 典之篠塚; Osamu Sasaki; 修佐々木; Masaya Takahashi; 雅也高橋
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2006-12-26
Filing date: 2006-12-26
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2026-12-26
Also published as: JP4523934B2

Abstract

【課題】応答性に優れた動的なオフセット除去を可能とするとともに、センサを動作させながら、動作中に、オフセットの値を最適に更新していくことができるようにする。
【解決手段】２つのホール素子３及び１３を設ける。各ホール素子のオフセットを、電流の極性を切り替えてホール素子３、１３に供給し、切り替えの前後の信号をサンプルホールド回路５、６、１５、１６でサンプルホールドし、その値を加算することでオフセットを抽出する。各ホール素子で、オフセットを抽出するタイミングを異なるようにし、スイッチ２１ａ及び２１ｂにより、オフセットを抽出している期間の信号がマスクされるように、ホール素子３からのセンサ信号とホール素子１３からのセンサ信号とを切り替え又は合成して出力する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホール素子を用いた電流センサに関する。

磁気−電気変換機能を持つホール素子は、電気的絶縁を必要とする電流センサとして利用され、測定回路に比べて高電圧になる線路や各種電気機器のライン電流を検出するために、ギャップを有するコアを介してライン電流で発生する磁界の強さを電圧に変換して電流検出信号として取り出すものである。しかし、このホール素子には、部品較差、固体差等に伴う固有のオフセットが存在し、このオフセットは、さらに感度のバラツキや温度変化等の環境的な要因によって変化する特性を有している。

そのため、こうしたオフセットを除去する方法として、ホール素子の出力を予め測定し、オフセットレベルが規定値に合うように予め調整を行う方法がある。この方法は、応答速度が速いという利点を有するものの、径時変化にともなう特性の劣化や環境温度の変化等の要因によって、一度調整したオフセット値がずれてしまうという問題がある。

そのため、上記の問題に対応するために、動的にホール素子のオフセットを除去する方法として、ホール素子に与える電流の極性を切り替えて、出力された信号の差分値を得ることにより、ホール素子のオフセットを除去する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００５−３００３０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載された方法では、電流の極性を切り替えるための時間や出力信号が安定するまでの時間、演算に必要な時間等が制約となり、電流の極性を切り替える周波数を上げることに限界があったために、応答性が悪いという問題があった。

また、特許文献１に記載された方法では、センサを動作させる前にオフセットを抽出しておく必要があり、センサを動作させながら、オフセットを更新していくことは難しいという問題があった。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、応答性に優れた動的なオフセット除去を可能とするとともに、センサを動作させながら、オフセットを更新していくことができる電流センサを提供することを目的とする。

本発明は、上記の課題を解決するために以下の事項を提案している。
（１）本発明は、ホール素子を用いた電流センサであって、第１のホール素子に、極性を所定のタイミングで切り換えて電源を供給し、第１のセンサ信号を抽出する第１のセンサ信号抽出手段と、該抽出された第１のセンサ信号を、切り換えられる電源の極性に対応して、サンプルホールドする第１のサンプルホールド回路と、該第１のサンプルホールド回路においてサンプルホールドされた信号から第１のオフセットを抽出する第１のオフセット抽出手段と、前記第１のセンサ信号から前記第１のオフセットを減じてオフセットを除去する第１のオフセット除去手段と、第２のホール素子に、極性を前記所定のタイミングとは異なるタイミングで切り換えて電源を供給し、第２のセンサ信号を抽出する第２のセンサ信号抽出手段と、該抽出された第２のセンサ信号を、切り換えられる電源の極性に対応して、サンプルホールドする第２のサンプルホールド回路と、該第２のサンプルホールド回路においてサンプルホールドされた信号から第２のオフセットを抽出する第２のオフセット抽出手段と、前記第２のセンサ信号から前記第２のオフセットを減じてオフセットを除去する第２のオフセット除去手段と、前記第１のオフセット抽出手段において前記第１のオフセットを抽出する期間では、前記第１のセンサ信号をマスクし、前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間では、前記第２のセンサ信号をマスクして、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号とを切り替え又は合成する切り替え／合成手段と、を備えることを特徴とする電流センサを提案している。

この発明によれば、第１及び第２の２つのホール素子を設け、各ホール素子のオフセットを求め、第１及び第２のホール素子でオフセットを抽出する期間のタイミングをずらしている。そして、第１のホール素子のオフセットを抽出する期間では、第１のホール素子のセンサ信号をマスクし、第２のホール素子のオフセットを抽出する期間では、第２のホール素子のセンサ信号をマスクして、オフセットが除去された第１のホール素子のセンサ信号と、オフセットが除去された第２のホール素子のセンサ信号とを切り替え又は合成して出力している。これにより、電流センサの動作中に、絶えず、オフセット抽出して、更新していくことができる。

（２）本発明は、（１）の電流センサについて、前記切り替え／合成手段は、前記第１のオフセット抽出手段で前記第１のオフセットを抽出する期間では、前記第２のセンサ信号を選択し、前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間では、前記第１のセンサ信号を選択し、前記第１のオフセット抽出手段で前記第１のオフセットを抽出する期間と前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間とを除く期間では、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号と、を選択的に出力することを特徴とする電流センサを提案している。

この発明によれば、第１のオフセット抽出手段で第１のオフセットを抽出する期間と第２のオフセット抽出手段で第２のオフセットを抽出する期間とを除く期間では、オフセットが除去された第１のホール素子のセンサ信号と、オフセットが除去された第２のホール素子のセンサ信号とを選択的に出力することで、オフセットを抽出する期間でのホール素子のセンサ信号をマスクしている。

（３）本発明は、（１）の電流センサについて、前記切り替え／合成手段は、前記第１のオフセット抽出手段で前記第１のオフセットを抽出する期間では、前記第２のセンサ信号を選択し、前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間では、前記第１のセンサ信号を選択し、前記第１のオフセット抽出手段で前記第１のオフセットを抽出する期間と前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間とを除く期間では、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号と、を合成して出力することを特徴とする電流センサを提案している。

この発明によれば、第１のオフセット抽出手段で第１のオフセットを抽出する期間と第２のオフセット抽出手段で第２のオフセットを抽出する期間とを除く期間では、オフセットが除去された第１のホール素子のセンサ信号と、オフセットが除去された第２のホール素子のセンサ信号とを合成して出力することで、オフセットを抽出する期間でのホール素子のセンサ信号をマスクしている。

（４）本発明は、（１）の電流センサについて、前記切り替え／合成手段は、前記第１のオフセット抽出手段で前記第１のオフセットを抽出する期間では、前記第２のセンサ信号を選択し、前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間では、前記第１のセンサ信号を選択し、前記第１のオフセット抽出手段で前記第１のオフセットを抽出する期間と前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間とを除く期間では、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号と、を合成して出力してから、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号とを選択的に出力する、又は、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号と、を選択的に出力してから、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号と、を合成して出力することを特徴とする電流センサを提案している。

この発明によれば、第１のオフセット抽出手段で第１のオフセットを抽出する期間と第２のオフセット抽出手段で第２のオフセットを抽出する期間とを除く期間では、オフセットが除去された第１のホール素子のセンサ信号と、オフセットが除去された第２のホール素子のセンサ信号とを合成して出力してから、オフセットが除去された第１のホール素子のセンサ信号と、オフセットが除去された第２のホール素子のセンサ信号とを選択的に出力する、又は、オフセットが除去された第１のホール素子のセンサ信号と、オフセットが除去された第２のホール素子のセンサ信号とを選択的に出力してから、オフセットが除去された第１のホール素子のセンサ信号と、オフセットが除去された第２のホール素子のセンサ信号とを合成して出力することで、オフセットを抽出する期間でのホール素子のセンサ信号をマスクしている。

（５）本発明は、（１）の電流センサについて、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号との中間値を生成する中間値生成手段を有し、前記切り替え／合成手段は、前記中間値を選択可能としたことを特徴とする電流センサを提案している。

この発明によれば、第１のセンサ信号と第２のセンサ信号との中間値を用いることで、第１のセンサ信号の出力と第２のセンサ信号の出力とのレベル差が生じないようにしている。

本発明によれば、応答性に優れた動的なオフセット除去を可能とするとともに、センサを動作させながら、動作中に、オフセットの値を最適値に更新していくことができるという効果がある。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態に係る電流センサの構成を示している。
図１に示すように、スイッチ回路網２は、４つのスイッチＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄからなっている。スイッチＳａは、一端が定電流源１に、他端がホール素子３の電流端子３ａにされ、スイッチＳｂは、一端がグランドに、他端がホール素子３の電流端子３ａにされ、スイッチＳｃは、一端が定電流源１に、他端がホール素子３の電流端子３ｂにされ、スイッチＳｄは、一端がグランドに、他端がホール素子３の電流端子３ｂに接続されている。

ホール素子３は、例えば、十字形をなし、相対向する電流端子３ａ、３ｂと相対向するホール端子３ｃ、３ｄの４つの端子が設けられ、ホール端子３ｃは、差動増幅器４の正端子に、ホール端子３ｄは、差動増幅器４の負端子に接続されている。

また、差動増幅器４の出力端子は、差動増幅器８の正端子に接続されているとともに、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）５、６に接続されている。サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）５及びサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）６の出力端子は、加算器７の一方及び他方の入力端子に接続され、加算器７の出力端子は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）９を介して、差動増幅器８の負端子に接続されている。差動増幅器８の出力端子は、スイッチ２１ａの一端に接続され、スイッチ２１ａの他端は出力端子２２に接続されている。

ここで、定電流源１は、ホール素子３に一定の電流を供給する電源であり、スイッチ回路網２は、図示しない制御部により、定電流源１から供給される電流の極性を切り替えてホール素子３に供給する。ホール素子３は、磁気を電気信号に変換する素子であり、差動増幅器４、８は、入力される信号の差分を増幅して出力する増幅器である。また、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）５、６は、入力信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングした値を一時的に保持する回路である。なお、差動増幅器４、８のゲインについては、適切なゲインに設定されているものとする。

ホール素子３からのセンサ信号（ＨＥ１Ｓｉｇ）は、差動増幅器４の出力端子から出力される。なお、差動増幅器４の出力端子から得られるセンサ信号（ＨＥ１Ｓｉｇ）には、オフセットが含まれている。ここで、スイッチ回路網２を、図示しない制御部のコントロールにより、所定の周期で、定電流源１からの電流の極性を切り替えてホール素子３の電流端子３ａ、３ｂに供給し、差動増幅器４から出力された信号を、切り替えの前後において、ホール素子３に供給される極性に応じて、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）５、６でサンプルホールドし、その値を加算器７で加算することで、オフセット（ＨＥｏｆ）の値が得られる。

つまり、図２（Ａ）に示すように、スイッチ回路網２によりホール素子３の電流を切り替えて、切り替えの前後における差動増幅器４からのホール素子３のセンサ信号（図２（Ｂ））を、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）に示すように、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）５及び６でサンプルホールドする。そして、正極性の電流を流したときのホール素子３の出力信号をＨＥ１（＋）とし、負極性の電流を流したときのホール素子３の出力信号をＨＥ１（−）とし、オフセットをＨＥｏｆとすると、定電流源１からの電流を正極性としたときの差動増幅器４の出力信号Ｖ１は、Ｖ１＝ＨＥ１（＋）＋ＨＥｏｆとなる。このときの出力電圧Ｖ１がサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）５にホールドされる。

次に、スイッチ回路網２を切り換えて、定電流源１からの電流を負極性とすると、差動増幅器４の出力信号Ｖ２は、Ｖ２＝ＨＥ１（−）＋ＨＥｏｆとなる。このときの出力電圧Ｖ２がサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）６にホールドされる。

そして、加算器７により、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）５のホールド値と、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）６のホールド値とを加算すると、オフセット成分（ＨＥｏｆ）の値だけを得ることができる。

このように、加算器７で、正の極性に対応したサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）５のサンプルホールド値と負の極性に対応したサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）６のサンプルホールド値とを加算することにより、オフセットを得ることができる。このオフセット値は、ローパスフィルタ９により高周波成分が除去されて平滑された後に、差動増幅器８に送られる。そして、差動増幅器８で、差動増幅器４からのオフセットを含むホール素子３のセンサ信号（ＨＥ１Ｓｉｇ）から、加算器７からローパスフィルタ９を介したオフセットを減算することで、オフセットを含まないホール素子３のセンサ信号（Ｓｉｇ１Ｏｕｔ）を得ることができる。なお、加算器７、１７は、信号レベルを合わせるように適切なゲインに設定されている。

同様に、定電流源１１は、ホール素子１３に一定の電流を供給する電源であり、スイッチ回路網１２は、図示しない制御部により、定電流源１１から供給される電流の極性を切り替えてホール素子１３に供給する。ホール素子１３は、磁気を電気信号に変換する素子であり、差動増幅器１４、１８は、入力される信号の差分を増幅して出力する増幅器である。また、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）１５、１６は、入力信号を所定のサンプリング周波数でサンプリングし、サンプリングした値を一時的に保持する回路である。なお、差動増幅器１４、１８のゲインについては、適切なゲインに設定されているものとする。

スイッチ回路網１２は、４つのスイッチＳａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄからなっている。スイッチＳａは、一端が定電流源１１に、他端がホール素子１３の電流端子１３ａにされ、スイッチＳｂは、一端がグランドに、他端がホール素子１３の電流端子１３ａにされ、スイッチＳｃは、一端が定電流源１１に、他端がホール素子１３の電流端子１３ｂにされ、スイッチＳｄは、一端がグランドに、他端がホール素子１３の電流端子１３ｂに接続されている。

ホール素子１３は、例えば、十字形をなし、相対向する電流端子１３ａ、１３ｂと相対向するホール端子１３ｃ、１３ｄの４つの端子が設けられ、ホール端子１３ｃは、差動増幅器１４の正端子に、ホール端子１３ｄは、差動増幅器１４の負端子に接続されている。

また、差動増幅器１４の出力端子は、差動増幅器１８の正端子に接続されているとともに、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）１５、１６に接続されている。サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）１５及びサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）１６の出力端子は、加算器１７の一方及び他方の入力端子に接続され、加算器１７の出力端子は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１９を介して、差動増幅器１８の負端子に接続されている。また、差動増幅器１８の出力端子は、スイッチ２１ｂの一端に接続され、スイッチ２１ｂの他端は出力端子２２に接続されている。

ホール素子１３からのセンサ信号（ＨＥ２Ｓｉｇ）は、差動増幅器１４の出力端子から出力される。なお、差動増幅器１４の出力端子から得られる出力信号（ＨＥ２Ｓｉｇ）には、オフセットが含まれている。ここで、前述と同様に、スイッチ回路網１２を、図示しない制御部のコントロールにより、所定の周期で、定電流源１からの電流の極性を切り替えてホール素子１３の電流端子１３ａ、１３ｂに供給し、切り替えの前後において、差動増幅器１４から出力された信号（ＨＥ２Ｓｉｇ）を、ホール素子１３に供給される極性に応じて、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）１５または１６でサンプルホールドし、その値を加算器１７で加算することで、ホール素子１３のオフセット（ＨＥｏｆ）の値が得られる。そして、差動増幅器１８で、差動増幅器１４からのオフセットを含むホール素子１３のセンサ信号（ＨＥ２Ｓｉｇ）から、加算器１７からローパスフィルタ１９を介されたオフセットを減算することで、オフセットを含まないホール素子１３のセンサ信号（Ｓｉｇ２Ｏｕｔ）を得ることができる。

このように、本実施形態は、２つのホール素子３及び１３が設けられており、２つのホール素子３及び１３からセンサ信号を得ることができる。

この２つのホール素子３及び１３からの得られたオフセットを含まないセンサ信号（Ｓｉｇ１Ｏｕｔ、Ｓｉｇ２Ｏｕｔ）は、スイッチ２１ａ及び２１ｂにより、オフセットを抽出している期間の信号がマスクされるように切り替え又は合成されて、出力端子２２から出力される。

すなわち、図３（Ａ）は、差動増幅回路８からのホール素子３のセンサ信号（Ｓｉｇ１Ｏｕｔ）を示し、図３（Ｂ）は、差動増幅回路１８からのホール素子１３のセンサ信号（Ｓｉｇ２Ｏｕｔ）を示す。

図３（Ａ）に示す期間Ｔ１では、スイッチ回路網２の定電流源１からの電流の極性を切り替えてホール素子３の電流端子３ａ、３ｂに供給し、切り替えの前後で差動増幅器４から出力された信号を、ホール素子３に供給される極性に応じて、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）５、６でサンプルホールドして、ホール素子３のオフセットが求められる。この期間Ｔ１では、ホール素子３の電流極性が切り替えられるため、ホール素子３からのセンサ信号が反転してしまう。

また、図３（Ｂ）に示す期間Ｔ１１、Ｔ１２では、スイッチ回路網１２の定電流源１１からの電流の極性を切り替えてホール素子１３の電流端子１３ａ、１３ｂに供給し、切り替えの前後で差動増幅器１４から出力された信号を、ホール素子１３に供給される極性に応じて、サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）１５または１６でサンプルホールドして、ホール素子１３のオフセットが求められる。この期間Ｔ１１、Ｔ１２では、ホール素子１３の電流極性が切り替えられるため、ホール素子１３からのセンサ信号が反転してしまう。

そこで、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、ホール素子３のオフセットを抽出する期間Ｔ１と、ホール素子１３のオフセットを抽出する期間Ｔ１１、Ｔ１２とでのタイミングをずらすようにしている。そして、期間Ｔ１では、スイッチ２１ａをオフとし、期間Ｔ１１及びＴ１２では、スイッチ２１ｂをオフにして、オフセットを抽出している期間のセンサ信号をマスクしている。このように、ホール素子３のオフセットを求める期間Ｔ１やホール素子１３のオフセットを求める期間Ｔ１１、Ｔ１２では、ホール素子３及びホール素子１３のセンサ信号が出力端子２２から現れないようにして、図２（Ｃ）に示すように、ホール素子３及びホール素子１３のセンサ信号を合成して、出力端子２２から出力している。

ここで、スイッチ２１ａ及び２１ｂの制御としては、以下のようにすることが考えられる。
（ａ）ホール素子３のオフセットを抽出する期間Ｔ１ではスイッチ２１ａをオフし、ホール素子１３のオフセットを抽出する期間Ｔ１１及びＴ１２ではスイッチ２１ｂをオフして、他の期間については、スイッチ２１ａ及び２１ｂを共にオンする。この場合、スイッチ２１ａ及び２１ｂを共にオンしている期間では、ホール素子３のセンサ信号と、ホール素子１３のセンサ信号とを合成したセンサ信号が出力される。

（ｂ）ホール素子３のオフセットを抽出する期間Ｔ１ではスイッチ２１ａをオフし、ホール素子１３のオフセットを抽出する期間Ｔ１１及びＴ１２ではスイッチ２１ｂをオフして、他の期間については、ホール素子３のセンサ信号又はホール素子１３のセンサ信号の一方が出力されるように、スイッチ２１ａ又は２１ｂのうちの一方を選択的にオンとする。

（ｃ）ホール素子３のオフセットを抽出する期間Ｔ１ではスイッチ２１ａをオフし、ホール素子１３のオフセットを抽出する期間Ｔ１１及びＴ１２ではスイッチ２１ｂをオフして、他の期間については、スイッチ２１ａ及び２１ｂを共にオンしてから、スイッチ２１ａ又は２１ｂのうちの一方を選択的にオンとする、又は、スイッチ２１ａ又は２１ｂのうちの一方を選択的にオンしてから、スイッチ２１ａ及び２１ｂを共にオンとする。

スイッチ２１ａ〜２１ｂの制御は、上記（ａ）〜（ｃ）の制御のうちのどのような制御を用いても良い。

＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
なお、第１の実施形態と同一の符号を付す構成要素については、同一の機能を有するものであるため、詳細な説明は省略する。また、差動増幅器４、８、１４、１８のゲインについては、適切なゲインに設定されているものとする。

図４は、本実施形態の特徴部分に係る回路構成を示すものである。本実施形態では、差動増幅器８からのホール素子３のセンサ信号と、差動増幅器１８からのホール素子１３のセンサ信号との中間値信号を形成する中間値生成回路３１を設け、この中間値信号に対するスイッチ２１ｃを設けるようにしている。

本実施形態では、２つのホール素子３及び１３が設けられており、これらの２つのホール素子３及び１３のセンサ信号を合成又は切り替えて出力している。しかしながら、２つのホール素子３及び１３のセンサ信号には、レベル差が生じている可能性がある。

そこで、中間値生成回路３１により２つのホール素子３及び１３のセンサ信号の中間値を生成して、２つのホール素子３及び１３のセンサ信号を切り替えたときに、レベル差が生じないようにしている。なお、図４において、中間値生成回路３１は、抵抗により構成されているが、他の構成であってもよい。

したがって、本実施形態によれば、第１のセンサ信号と第２のセンサ信号との中間値を用いることで、第１のセンサ信号の出力と第２のセンサ信号の出力とのレベル差が生じることを防止することができる。

以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。例えば、上述の実施形態においては、ホール素子に供給する電源の極性を切り換えることにより、オフセットの除去（チョッパスタビライゼーション）とオフセットの検出を行う手法について説明したが、シリコンのホール素子の場合には、素子の製造工程において生じる歪みやパッケージに対する応力等の影響によりピエゾ抵抗効果が生じ、これにより生じるオフセットの方が大きいという特徴がある。そのため、シリコンのホール素子の場合には、ホール素子に印加する電源と信号出力端子の関係を９０度回転させて、得られた出力信号によりオフセットの除去（チョッパスタビライゼーション）やオフセットの検出を行うことが望ましい。

本発明の第１の実施形態に係る電流センサの構成図である。本発明の第１の実施形態におけるオフセットの抽出の説明に用いるタイミング図である。本発明の第１の実施形態におけるセンサ信号の合成の説明図である。本発明の第２の実施形態におけるセンサ信号の説明図である。

符号の説明

１、１１・・・定電流源、２、１２・・・スイッチ回路網、３、１３・・・ホール素子、４、１４・・・差動増幅器、５、６、１５、１６・・・サンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）、７、１７・・・加算器、８、１８・・・差動増幅器、９、１９・・・ローパスフィルタ（ＬＰＦ）、２１ａ〜２１ｃ・・・スイッチ、３１・・・中間値生成回路

Claims

ホール素子を用いた電流センサであって、
第１のホール素子に、極性を所定のタイミングで切り換えて電源を供給し、第１のセンサ信号を抽出する第１のセンサ信号抽出手段と、
該抽出された第１のセンサ信号を、切り換えられる電源の極性に対応して、サンプルホールドする第１のサンプルホールド回路と、
該第１のサンプルホールド回路においてサンプルホールドされた信号から第１のオフセットを抽出する第１のオフセット抽出手段と、
前記第１のセンサ信号から前記第１のオフセットを減じてオフセットを除去する第１のオフセット除去手段と、
第２のホール素子に、極性を前記所定のタイミングとは異なるタイミングで切り換えて電源を供給し、第２のセンサ信号を抽出する第２のセンサ信号抽出手段と、
該抽出された第２のセンサ信号を、切り換えられる電源の極性に対応して、サンプルホールドする第２のサンプルホールド回路と、
該第２のサンプルホールド回路においてサンプルホールドされた信号から第２のオフセットを抽出する第２のオフセット抽出手段と、
前記第２のセンサ信号から前記第２のオフセットを減じてオフセットを除去する第２のオフセット除去手段と、
前記第１のオフセット抽出手段において前記第１のオフセットを抽出する期間では、前記第１のセンサ信号をマスクし、前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間では、前記第２のセンサ信号をマスクして、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号とを切り替え又は合成する切り替え／合成手段と、
を備えることを特徴とする電流センサ。
前記切り替え／合成手段は、前記第１のオフセット抽出手段で前記第１のオフセットを抽出する期間では、前記第２のセンサ信号を選択し、前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間では、前記第１のセンサ信号を選択し、前記第１のオフセット抽出手段で前記第１のオフセットを抽出する期間と前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間とを除く期間では、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号と、を選択的に出力することを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
前記切り替え／合成手段は、前記第１のオフセット抽出手段で前記第１のオフセットを抽出する期間では、前記第２のセンサ信号を選択し、前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間では、前記第１のセンサ信号を選択し、前記第１のオフセット抽出手段で前記第１のオフセットを抽出する期間と前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間とを除く期間では、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号と、を合成して出力することを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
前記切り替え／合成手段は、前記第１のオフセット抽出手段で前記第１のオフセットを抽出する期間では、前記第２のセンサ信号を選択し、前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間では、前記第１のセンサ信号を選択し、前記第１のオフセット抽出手段で前記第１のオフセットを抽出する期間と前記第２のオフセット抽出手段で前記第２のオフセットを抽出する期間とを除く期間では、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号と、を合成して出力してから、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号とを選択的に出力する、又は、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号と、を選択的に出力してから、前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号と、を合成して出力することを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
前記第１のオフセットが除去された前記第１のセンサ信号と、前記第２のオフセットが除去された前記第２のセンサ信号との中間値を生成する中間値生成手段を有し、
前記切り替え／合成手段は、前記中間値を選択可能としたことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。