JP2016532862A - トランスコアを閉ループで脱磁するための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

記載の例では、センサインターフェイス回路要素（１１、２２）が、センサ（８）から信号を受け取るように、及びコア（６）の磁化極性を示す出力信号を提供するように構成される。コイルインターフェイス回路要素（２６、２８）が、補償コイル（１６）の対応する第１及び第２の端部に結合可能な第１及び第２の出力を有する。回路要素（２６、２８）は、パルス電圧供給ノード（ＶＤＤ）に又は共通ノード（ＧＮＤ）に第１及び第２の出力を選択的に個別に結合するように構成される。制御回路要素（２４）が、自動的に回路要素（２６、２８）にコイル（１６）を介してコア（６）に選択的にパルスを印加させるように、及び、離散フィードバックアルゴリズムを用いて閉ループ式でコア（６）を少なくとも部分的に脱磁するよう回路要素（１２，２２）からの出力信号に少なくとも部分的に従って個々のパルスの極性及びエネルギーを制御させるように構成される。

Description

本開示は、概して電流センサに関し、特に、閉ループ磁流センサにおいてトランスコアを脱磁するための方法及び装置に関する。

閉ループ電流センサは、一次巻線又は一次導体を取り囲む高透磁率コアとインターフェイスし、二次巻線又は補償コイルは、コア内の磁束がゼロになるまでセンサによって駆動される。この時点で二次電流が測定され、二次電流は一次電流に概して比例する。閉ループ電流センサは、良好な精度及びガルバニック絶縁を提供し、多くの工業応用例において電流を感知するための好ましい解決策である。動作において、閉ループ電流センサのコアは、一次及び二次電流に関してトランスコアの様に動作する。しかし、コアは経時的に磁化され得、これは電流感知性能の精度のオフセット及び低下につながる。例えば、ホストシステムにおいて外部磁石からの強磁界又は過電流状態にコアを曝すと、トランスコアが磁化されることがあり望ましくない。また、センサが無通電の間、コアは大きな一次電流により磁化されることがある。トランスコアが磁化されると磁区がオフセットされ、それによって、二次巻線に印加されるフィードバック電流にオフセットが生じ、磁流センサの精度及びダイナミックレンジが制限される。また、異なるコアの場合、このような磁化の量の追跡又は推定が難しい。

センサコア磁化は、電気ドメインにおけるキャリブレーション又はオフセット解除技術によって部分的に対処されてきている。しかし、この手法は磁区オフセットを低減しない。また、電気ドメインにおけるオフセットキャリブレーションは、コストが高く、時間がかかり、熱ドリフトに影響されやすい。

開ループ消磁（degaussing）又は脱磁（demagnetizing）技術が試みられてきている。こういった技術では、周波数が増加し且つ／又は振幅が減衰する磁気コアに交流信号が印加される。しかし、これらの消磁技術では、２つの一次電流間の小さな差を正確に感知しなければならない差動電流感知など、多くの応用例に対して指定される精度が確実に得られていない。例えば、感知コアを正確に消磁する能力は、タイミング誤差、消磁動作の間の外部磁化効果、及び磁束密度−磁界強度（Ｂ−Ｈ）曲線上の脱磁処理が完了する端部位置の不確かさによって制限され、これらの技術は通常、最終的に得られる精度が初期磁化の約±１０％しかない。また、系統的な磁化を追跡するために、磁化の初期状態を記録することは難しい。別の欠点は、消磁にかかる時間の長さである。これは、初期磁化レベルに関する知見の不足が、或る特定の方向におけるコアの完全磁化、及びその後、他の方向における全長脱磁シーケンスによって対処されているからである。したがって、既存の消磁及びオフセットキャリブレーションの選択肢では、磁化されたトランスコアを用いた動作に対していくらかの改善が得られるものの、閉ループ磁流センサのための多くの応用例では、これらの技術を用いては達成され得ない精度を指定する。閉ループ磁流センサ及び他の脱磁応用例のための改善された消磁又は脱磁方法及び装置が求められている。

記載の例において、センサインターフェイス回路要素が、センサから信号を受け取るように、及びコアの磁化極性を示す出力信号を提供するように構成される。コイルインターフェイス回路要素が第１及び第２の出力を有し、第１及び第２の出力は、補償コイルの対応する第１及び第２の端部に結合可能である。この回路要素は、パルス電圧供給ノードに又は共通ノードに第１及び第２の出力を選択的に個別に結合するように構成される。制御回路要素が、自動的にこの回路要素にコイルを介してコアにパルスを選択的に印加させるように、及び離散フィードバックアルゴリズムを用いて閉ループ式でコアを少なくとも部分的に脱磁するようこの回路要素からの出力信号に少なくとも部分的に従って個々のパルスの極性及びエネルギーを制御させるように構成される。

１つ又は複数の実施形態の集積された閉ループ自動消磁装置を備えた、例示の閉ループ電流センサシステムの概略図である。

自動閉ループ消磁のための第１の例示の方法のフローチャートである。

自動閉ループ消磁のための第２の例示の方法のフローチャートである。

自動閉ループ消磁のための第３の例示の方法のフローチャートである。

磁流センサコアについての例示のヒステリシス曲線のグラフである。

図１の閉ループ電流センサシステムの補償コイルに印加される例示の消磁電圧パルスのグラフである。

集積された閉ループ自動消磁装置の動作において図６の消磁電圧パルスから得られる例示のセンサコア磁化振幅のグラフである。

図１の閉ループ電流センサシステムにおいてフラックスゲート磁気センサをインターフェイスするための例示の励起及び感知回路の概略図である。

図１の閉ループ電流センサシステムにおける例示のホールセンサ励起及び感知回路の概略図である。

集積された閉ループ自動消磁装置を備えた別の例示の閉ループ電流センサシステムの概略図である。

コイルパルスの印加が続く連続的信号の閉ループ制御を用いる自動的消磁のための別の例示の方法のフローチャートである。 コイルパルスの印加が続く連続的信号の閉ループ制御を用いる自動的消磁のための別の例示の方法のフローチャートである。

図１０の集積された閉ループ自動消磁装置の消磁動作から得られる例示のセンサコア磁化振幅のグラフである。

図１は、磁気コア６と磁気的に相互作用する一次コイル又は巻線４を流れる一次電流Ｉ_ＰＲＩを測定するように動作可能な例示の閉ループ電流センサ２を示す。一次コイル４は、任意の適切な方式でコア６と磁気的にインターフェイスされ得、コア６を通過する単一の導電体とし得、又は、コア６の一部を１回又は複数回取り巻く巻線、又はコイル４において流れる電流Ｉ_ＰＲＩがコア６における磁束に影響を及ぼす他の適切な磁気相互作用構成としてもよい。磁気センサ８が、例えば図１のコア材料６における或る隙間内など、コア６に近接して動作可能に配置される。フラックスゲートセンサ又はホール効果センサなどの任意の適切な磁気センサ８が用いられ得、磁気センサ８はコア６の磁気状態を示す１つ又は複数の信号又は値を提供する。また、センサ８は、好ましくは、コア６の磁化極性を示す出力を提供し、幾つかの実装では、磁化の大きさ又は振幅出力を提供し、そのため、センサ８は、磁化極性及び大きさの両方を確認し得る単一信号を提供し得る。

センサ８を、センサインターフェイス回路要素１２及び２２を含む自動消磁装置２０とインターフェイスさせるために１つ又は複数の電気接続１０が提供される。この例では、励起及び感知回路要素１２が差動出力信号１２ａを提供し、コンパレータ２２が差動コンパレータ出力２２ａを提供する。或いは、シングルエンデッド信号１２ａ及び２２ａが用いられてもよい。コンパレータ出力２２ａは、制御回路要素２４への入力として提供され、この場合、消磁パルスが自動閉ループ式で補償又は二次コイル１６を介してコア６に選択的に提供されるように、コイルインターフェイス回路要素２６及び２８を消磁モードで動作させるように消磁論理及びタイミング制御を提供する。制御回路要素２４は、本明細書で説明する動作を行なうように構成されるか又は他の方式で適合される、任意の適切な論理、処理構成要素、電子メモリアナログ回路要素、又はこれらの組合せとし得る。図１に示すように、例示のコイルインターフェイス回路要素２６及び２８は、第１及び第２の出力２６ａ及び２８ａを含み、これらは、リード１６ａ及び１６ｂを介して補償コイル１６の第１及び第２の端部と結合される。幾つかの実施形態では、センサインターフェイス回路要素１２及び２２、コイルインターフェイス回路要素２６及び２８、制御回路要素２４、並びにセンサ８は、単一集積回路２１において、構築されるか又は他の方式で作製される。一例では、センサ８は、半導体基板上及び／又はその中に作製されるコア構造を備えたフラックスゲートセンサであり、導電性構造として形成される適切な励起及び感知コイル巻線がこのコア構造を少なくとも部分的に取り囲み、励起及び感知回路要素１２は、接続１０を介してセンサ８の１つ又は複数の励起コイルに励起交流波形を提供するための適切な回路要素を含む。また、このような実施形態における回路１２は、任意の適切な整流又は復調回路要素及び適切な積分器又は他のフィルタリング回路を備えた感知回路要素を含み、それによって、出力信号１２ａが、センサ８近傍の外部磁界を示すか又は他の方式で表す。以下でさらに説明するように、幾つかの実装は、別個のコイルインターフェイス回路要素２６及び２８の代わりに、閉ループ電流感知のためのドライバ回路１４を用い得る。ドライバ回路要素１４は、消磁装置２０及びセンサ８と共に単一の集積回路製品に作製される。

図８及び図９を参照すると、消磁装置２０は、所与の磁気センサ８とともに用いるためのセンサインターフェイスを提供する任意の適切な励起及び感知回路要素１２を含み得る。２つの非限定な例において、インターフェイス回路１２は、フラックスゲートタイプの磁気センサ８との又はホール効果センサ８との動作可能な結合を提供し得る。図８は、励起巻線ＬＥ及び感知巻線ＬＳを有するフラックスゲートセンサ８とインターフェイスするように動作可能な例示の励起及び感知回路１２を示す。この実施形態では、回路１２は、供給電圧ＶＳＳと等しい大きさを有するパルスを提供することによって励起巻線ＬＥを選択的に励起するためＰＭＯＳトランジスタＱ１及びＱ２並びに下側のＮＭＯＳトランジスタＱ３及びＱ４を含むＨブリッジ励起回路を動作させる制御回路１００を含む。また、インターフェイス回路要素１２は、フラックスゲートセンサ８の感知コイルに接続される復調回路１０２と、復調器出力を受け取りコンパレータ２２に差動出力信号１２ａを提供する積分器１０４とを含む。図９は、ホールセンサ８とインターフェイスするための別の実施形態を示す。この実施形態において、励起及び感知回路要素１２は、センサ８への正の電圧ＶＳＳ及び接地のための接続を提供し、差動アンプ回路１０６が、ホールセンサ８の２つの付加的なリードから差動信号を受け取り、コンパレータ２２に差動電圧出力１２ａを提供する。これらの例の各々において、差動出力信号１２ａはコンパレータ２２によって受け取られ、コンパレータ２２はコア６の磁化極性を示すコンパレータ出力を提供する。また、幾つかの実施形態では、センサインターフェイス回路要素１２は、コア６の磁化の大きさを示す出力信号１２ａ（又は図１に示すような別個の信号１２ｂ）を制御回路要素２４に提供するように構成される。磁化の大きさは、センサ８による測定時のコア６における磁化の量を表す任意の適切な信号又は値によって制御回路要素２４に示され得る。

図１を再度参照すると、消磁装置２０は、閉ループ電流感知システム２の一部として、コア６に対して自動オンボード消磁又は脱磁を提供する。自動消磁装置２０の他の実施形態が可能であり、こういった他の実施形態は、結合可能な出力２６ａ及び２８ａを介して二次コイル１６に結合可能であり、１つ又は複数の磁気センサリード１０のための接続を含む、別個のシステム又は回路要素を構成する。電流感知システム２は電流感知モードで動作可能であり、この場合、励起及び感知回路要素１２はドライバ回路１４に差動出力１２ａを提供し、ドライバ回路１４は、磁気センサ８からのフィードバックに従って、コイルインターフェイス回路要素２６及び２８並びに二次又は補償コイルリード１６ａ及び１６ｂを介して二次又は補償コイル１６にパルス幅変調交流二次電流Ｉ_ＳＥＣを提供する。このような電流感知モード動作の間、ドライバ回路１４は、センサ出力がゼロまで減少するような方式で二次電流Ｉ_ＳＥＣをレギュレートし、二次電流Ｉ_ＳＥＣの値は、一次コイル４を流れる一次電流Ｉ_ＰＲＩに比例する。また、システム２は、補償コイル１６と直列に接続される感知レジスタＲＳの両端の電圧を感知するように、レジスタＲ１〜Ｒ３及びフィードバックレジスタＲＦを介して構成されるオペアンプ１８を備えた差動アンプ回路を含む。差動アンプ回路は、二次電流に比例する値を有する出力電圧Ｖ_ＯＵＴを提供する。二次電流は、ドライバ回路１４の閉ループ動作によって一次インダクタ又は巻線４を流れる一次電流Ｉ_ＰＲＩに比例する。差動アンプ回路がアナログデジタルコンバータ又は他の適切な回路要素で置き換えられるなど、他の実装が可能である。

この例では、制御回路要素２４は、閉ループ電流感知モード、或いは消磁又は脱磁モードのいずれかでの選択的動作のためモード制御信号又は値２４ｄ（ＭＯＤＥ）に従って、コイルインターフェイス回路のスイッチング回路要素２６及び２８を動作させるようスイッチ制御信号２４ａ及び２４ｂを提供する。一実装では、制御回路要素２４は、ＭＯＤＥ信号２４ｄが連続的に１つの段階（例えばハイ）である場合、スタートアップの間自動消磁動作が開始されるように構成され、制御回路要素２４は、消磁モードに入り、消磁を終了し、それ以降後続のスタートアップ動作まで電流感知動作のため制御を閉ループ信号経路に内部的に切り替える。この例では、スイッチ２６及び２８は、上述したような動作のためドライバ回路１４の出力を補償コイルリード１６ａ及び１６ｂに接続するための閉ループ電流感知動作のため上側位置に設定される。この構成では、ドライバ回路１４は、例えば磁気センサ８の出力をゼロ又は何らかの他の所定の値に駆動するよう、一次コイル４を流れる一次電流Ｉ_ＰＲＩに関連付けられるコア６における磁気効果を相殺するように、補償又は二次コイル電流Ｉ_ＳＥＣをレギュレートする。閉ループ電流感知回路要素は、任意の電気的オフセット及び他の基準に適合するようにキャリブレーションされ得る。

消磁又は脱磁モードにおいて、制御回路要素２４は、対応する出力２６ａ及び２８ａをパルス電圧供給ノードＶＤＤ（図１に示す中間位置の対応するスイッチ）に又は共通ノードＧＮＤ（下側位置の対応するスイッチ）に接続するように、個々のスイッチング回路２６及び２８を選択的に制御する。スイッチング回路２６及び２８は、消磁モードにおいて、二次コイルリード１６ａ及び１６ｂを個別に同じ電圧に効果的に結合するように、或いは、リード１６ａ及び１６ｂの両端に正又は負の電圧を提供するように動作可能である。従って、閉ループ電流感知応用例において、本明細書で説明するような消磁モード動作についてのコイルインターフェイス回路要素特徴は、代替として、ドライバ回路１４によって提供され得る。この例では、一連のパルスをパルスサイクルの対応するセットにおいて提供することによって制御回路要素２４によって脱磁動作が実装される。ここで、個々のパルスサイクルは、第１の状態（パルス印加）及び第２の状態（測定）を含む。第１の状態において、制御回路要素２４は、パルス電圧供給ノードＶＤＤに第１及び第２の出力２６ａ及び２６ｂの所与の一方を接続し、同時に、共通ノードＧＮＤに他方の出力を接続する。第２状態において、制御回路要素２４は、インターフェイス回路要素出力２６ａ及び２６ｂをいずれも同じ電位に、例えば共通ノードＧＮＤに、接続する。

消磁動作のパルスサイクルの一部又は全部に対し、制御回路要素２４は、コンパレータ出力２２ａの状態によって示されるように、励起及び感知回路要素１２におけるセンサ８から得られる直近の測定によって示される磁化極性に従って、供給ノードＶＤＤに接続されるべき所与の出力２６ａ及び２８ａを選択又は選抜する。この目的のため、消磁論理及びタイミング制御回路要素２４は、コンパレータ出力２２ａの状態に基づいて現在のコア磁化の極性を確認し、また、消磁論理及びタイミング制御回路要素２４は、コア６の磁化をコア６の直近に測定された磁化極性とは反対の方向に変化させるために、正の供給電圧ＶＤＤ（５Ｖなど）に接続されるべき出力２６ａ、２８ａの一方を選抜するように構成されている。このようにして、制御回路要素２４は、個々のパルスの極性を、コア６の測定された磁化の反対となるように制御し、コア６の脱磁又はコア６における現在の磁化の量の低減が促進される。

また、制御回路要素２４は、下記で説明するような継続的（successive）近似技術などの離散フィードバックアルゴリズムに基づいて消磁の間提供される個々のパルスのエネルギーを制御する。この例では、印加されるパルスのエネルギーは、継続的パルスサイクルにおける第１の状態の期間を制御することによって制御され得る。幾つかの実装では、制御回路要素２４は、継続的パルスサイクルについて第１の状態における期間Ｔ_Ｎを、直前のパルスサイクルにおける第１の状態の期間Ｔ_Ｎ−１より短くなるように制御する。この技術は、フィードバックに基づくパルス極性決定と組み合わせると、コア磁化をゼロに向けて駆動するために消磁パルスの量及び方向の継続的近似を提供し、そのため、制御回路要素２４は閉ループ離散フィードバックアルゴリズムを実装する。継続的近似レジスタアナログ−デジタル変換技術に類似する、後続パルスの期間（及び同様にエネルギー）が、先行するパルスの期間の約半分であるバイナリ実装が可能である。ただし、継続的パルスサイクルにおける第１の状態の期間Ｔ_Ｎを、先行するサイクルにおいて用いられる期間Ｔ_Ｎ−１の半分より長く設定することによって（例えば、Ｔ_Ｎ−１＞Ｔ_Ｎ＞０．５Ｔ_Ｎ−１）特定の利点が促進され、幾つかの実装において約０．７５Ｔ_Ｎ−１の期間値Ｔ_Ｎが用いられ得る。

開ループ脱磁技術は、自動化されるか否かに関わらず、磁気的に影響を受け易い材料の磁化を低減し得るが、コア磁化がゼロになることは保証されない。例えば、増加周波数又は減少振幅の交番パルスが開ループ式で以前に用いられていたが、これは、最終的なコア磁化が大きく改善されることは保証しない。閉ループ電流感知応用例では、コア６の磁化によりシステム動作に磁気オフセットが生じ、それによって出力電圧Ｖ_ＯＵＴにオフセット誤差が生じ、したがって、一次導体４における一次電流Ｉ_ＰＲＩの量を測定又は評価する際に全体的なシステムの精度が制限される。閉ループ離散フィードバックアルゴリズム、並びに、センサ８、回路要素１２、及びコンパレータ２２を介して得られる磁化極性情報を用いることによって、コア６の磁化状態の急速な低減が促進され、磁化を継続的に下げる閉ループ経路が提供され、これにより、従来の開ループ消磁技術より短い時間でよりよい結果が容易に得られる。

印加されるパルスの期間を制御することに加え、幾つかの実施形態での制御回路要素２４は、個々のパルスサイクルにおける第２の状態の期間を制御する。例えば、制御回路要素２４は、コンパレータ出力２２ａを評価する前に補償コイル１６の電流をゼロ又は実質的にゼロにし得るために充分な時間にわたって第２の状態（この状態では、補償コイル１６の２つの端部が共に接続される）における動作を維持するように構成される。したがって、後に続く第１の状態にわたって正の電圧ＶＤＤが印加される出力２６ａ及び２８ａの所与の一方の選択は、二次電流が実質的に存在しないときの測定に基づいてなされる。コア６の磁化がセンサ８を介して測定されるとき一次電流Ｉ_ＰＲＩが一次導体４内を流れていないことが好ましくい。この目的のため、ホストシステムが、制御回路要素２４を消磁又は脱磁モードに切り替えるタイミングを制御し得、この動作モードの間一次電流が一次導体４内を流れていないことを保証し得る。幾つかの実施形態では、制御回路要素２４は、（信号２４ｄを介した要求に応じて）閉ループ電流感知モード動作と消磁モード動作との間で切り替えるように動作可能であり、装置２０はまた、電源投入時に消磁又は脱磁動作を実装するように構成され得、ホストシステムは、消磁動作を促進するために一次電流Ｉ_ＰＲＩが電源投入時に特定の時間量にわたって本質的にゼロであることが保証されるように構成される。したがって、消磁動作の様々な実装が比較的迅速に（例えば数十ミリ秒で）実装され得、電源投入時の消磁を実装しながら、ホストシステムの電源がタイミングよく投入されることが促進される。

また、図１に示すように、幾つかの実施形態での制御回路要素２４は、消磁動作の間コア６に印加される個々のパルスの極性を表すブール符号２４ｃを提供する。様々な実装において、制御回路要素２４は、一連のパルスを所与の消磁動作の対応するパルスサイクルにおいて提供するように動作し、所定の終了条件が満たされたとき、コイルインターフェイス回路要素２６及び２８にパルスをコア６に印加させることを終了又は停止し得る。一例では、制御回路要素２４は、パルスの所定数の反復、例えば１２パルス、を実装するように、及び消磁動作の間正又は負のパルスの提供をそれぞれ示す「１」又は「０」の値を有するブール符号２４ｃを報知又は提供するように構成される。したがって、ホストシステムは、消磁前にコア６の磁気状態を評価又は推定するために符号２４ｃを用い得る。これは、符号２４ｃが、コア６の磁気状態を理想状態に近付けるために必要とされる消磁を表すからである。また、下記でさらに詳しく述べるような消磁装置２０及び消磁方法の幾つかの実装は、コア６の初期状態を推定するための値として、前の消磁動作からの符号２４ｃを用い得、したがって、次に来る消磁動作を符号２４ｃに従って適合し得、場合によっては後続の消磁動作において費やされる時間量が低減される。

図２は、図１のコア６などの磁気コアを自動的に消磁するための方法又はプロセス３０を示す。この方法又はプロセスでは、少なくとも部分的な脱磁において助けとなるようにパルスが補償コイル１６に印加され、パルスの少なくとも一部のエネルギーが、離散フィードバックアルゴリズムに従って閉ループ式で制御される。また、方法３０は、所与の個々のパルスの極性の自動制御を、補償コイル１６において実質的に電流が流れない間において、直前のパルスに続く時間期間の間測定されるコア６の磁化極性に少なくとも部分的に従って提供する。幾つかの実施形態では、制御回路要素２４は、概して、プロセス３０、又は図３及び図４に関連して下記で説明するプロセス５０及び７０に従って動作する。

図２の方法３０は有利にも、最初のパルスを印加する前に初期コア磁化を測定し、測定されたコア磁化極性に従って初期脱磁パルスの極性を選択的に決定する。方法３０は、図２の３２において始まり、３４において補償コイルの両端を接地することによるなど、補償コイル１６の両端を共に接続することを提供する。一実装では、制御回路要素２４は、図２の３４において、スイッチング回路２６に第１の出力２６ａを接地又は共通端子ＧＮＤに接続させるようにスイッチング制御信号２４ａを提供し、スイッチング回路２８に第２の出力２８ａを同様にＧＮＤに接続させるように信号２４ｂを提供する。３６において、例えば磁気センサ８の出力に基づいて、例示の励起及び感知回路１２、及び補償コイルの両端が共に接続される間コア６の磁化の極性を示すコンパレータ出力信号２２ａを提供するコンパレータ２２を用いて、コア６の磁化極性が測定され、一次導体４を流れる一次電流Ｉ_ＰＲＩは好ましくはゼロである。幾つかの実施形態では、制御回路要素２４は、３６において測定がなされるとき補償コイル１６を流れる電流が実質的にゼロであることが保証されるよう、３４において補償コイルの両端が共に接続されてから充分な時間が経過するように、３６における測定のタイミングを制御する。

測定されたコア磁化極性に基づいて、制御回路要素２４は、図２の３８において、好ましくは一次導体４を流れる一次電流Ｉ_ＰＲＩがゼロの状態で、コイルインターフェイス回路要素２６及び２８に、測定された磁化極性と反対の極性のパルスを補償コイル１６に印加させる。図１の実施形態では、制御回路要素２４は、対応する出力２６ａ又は２８ａを供給電圧ＶＤＤに接続するよう回路２６及び２８の所与の一方を切り替えることにより、及び共通ノードＧＮＤへの他方の出力の接続を維持することにより、パルスを印加する。ここで、消磁論理及びタイミング制御回路要素２４は、３６で得られた直前のコア磁化極性測定に従って回路２６及び２８の所与の一方を選択する。一実装では、制御回路要素２４は、２０ミリ秒などの所定の初期パルス期間値に従って、３８においてパルスを印加するための第１の段階の期間を制御する。このようにして、３８において、先行するコア磁化状態を低減するように選択された極性を有する、所定のエネルギーの初期パルスが印加される。

３８における初期パルスに続いて、４０において補償コイルの両端が再度接地され、４２において、好ましくはゼロ一次電流フローＩ_ＰＲＩで、コア磁化極性が測定される。４４において、パルスが補償コイル１６を介してコア６に印加され、制御回路要素２４は、回路２６及び２８のいずれがその出力を対応する制御信号２４ａ又は２４ｂを介してＶＤＤに接続するかを、コンパレータ出力２２ａによって示される直近の磁化測定の極性に基づいて選択することによって、パルス極性を制御する。また、４４において印加されるパルスの期間は、前のパルスの期間より短くなるように制御回路要素２４によって制御され、幾つかの実装では好ましくは前のパルスの期間の半分より長い。

図２の４６において、あらかじめ定義された終了条件が満たされたか否かについて判定が制御回路要素２４によってなされる。例えば、コントローラは、あらかじめ定義される数（例えば１２）のパルス印加を実装し得、印加（４６においてＹＥＳ）の後、制御回路要素２４は、図２の４８において消磁動作３０を終える。別の例において、制御回路要素２４は、励起及び感知回路要素１２からの出力信号１２ａ（又は図１の信号１２ｂ）に関連付けられる大きさを評価し得る。磁化の大きさが所定の閾値未満である（例えば、現在のコア磁化レベルが充分にゼロに近いことを示す）と判定される場合、制御回路要素２４は、４８において消磁動作３０を終える。これらの及び／又はその他の終了条件が様々な実施形態において、単独又は組み合わせて、用いられ得る。

幾つかの実施形態では、制御回路要素２４は、内部レジスタにデジタル（ブール）符号２４ｃ（図１）を記憶し、このような符号を４８における消磁プロセスの終了後の出力として提供する。幾つかの実施形態での符号２４ｃは、消磁プロセス３０の間（例えば図２の４４において）コア６に印加される個々のパルスの極性を表すブール符号である。図１の例では、最上位ビット又はＭＳＢ（図１の左側のビット）は、図２の３８において印加された最初のパルスの極性を表し、磁気センサ８からの読み出しに基づくコア６の初期負方向磁化を示す直前のコンパレータ出力信号２２ａに従って、正の最初のパルスが印加されたことを示す。図１の符号２４ｃを進むと、次の２つのビットはいずれも「１」であり、これは、最初の３つのパルスが同じ（例えば正の）方向に印加されたことを示し、符号２４ｃの残りのビットが後続パルスのそれぞれの極性を示す。この例では、制御回路要素２４は、１２パルス消磁動作を実装し、１２ビットの対応する符号２４ｃを出力する。幾つかの実装では、表される消磁動作が固定パルス数より多いパルスを含み得る場合でも、制御回路要素２４は固定ビット数を有する符号２４ｃを出力し得る。

終了条件が満たされていない（図２の４６においてＮＯ）場合、プロセス３０は前に戻り、４０において再び補償コイルの両端を共に接続し、４２においてコア磁化極性を測定し、４４において別のパルスを印加する。継続的サイクルにおいて、パルス極性は、先行するパルスが印加された後補償コイル電流がゼロである時間の間測定される磁化極性に従って再び制御され、それによって、次の消磁パルスが、コア磁化を現在の磁化極性と反対の方向に変える傾向の極性のものであることが保証される。図５〜図７に関連して下記でさらに説明するように、図２のプロセス３０は、直前の磁化極性測定に基づき、また、パルス極性がサイクル毎に変えられる従来の開ループ技術より速くコア６の磁化をゼロに収束させる傾向となり得る方向で、パルスを補償コイル１６に送るよう閉ループ動作を用いる。方法３０は、場合によっては（例えば、下記の図６）、コア６の磁化状態に応じて、幾つかのパルスを同じ極性のシーケンスで提供し得る。

図３は、消磁方法又はプロセス５０の別の実施形態を示し、消磁方法又はプロセス５０は５２で開始する。この例では、図２の例とは異なり、制御回路要素２４は、５４において、コア６の磁化極性（又は大きさ）を前もって測定せずに、補償コイル１６に最初のパルスを印加する。幾つかの実施形態では、５４において印加される初期パルスの極性は所定の値とすることができ、或いは、他の実施形態において、制御回路要素２４は初期パルスについて極性を無作為に選択し得る。図３の５６において、制御回路要素２４は、コイルインターフェイス回路要素２６及び２８に（この例では補償コイルリード１６ａ及び１６ｂ両方を接地することなどによって）補償コイル１６の両端を互いに接続させ、５８において、上述のようにセンサインターフェイス回路要素１２及び２２を用いてコア磁化極性を測定する。制御回路要素２４は、図３の６０において、測定された磁化極性と反対の極性の、５４において先に印加されたパルスの期間より短い期間のパルスを補償コイル１６に印加する。制御回路要素２４は、６２において、終了条件が満たされたか否かを判定し、満たされていない（６２においてＮＯ）場合、前に戻り、５６において補償コイルの端部が接続された状態で５８において磁化極性を再び測定し、６０において、先行する測定に従って決定された極性で、先行するパルスのエネルギー（例えば、期間）より小さいエネルギーで次のパルスを提供する。終了条件が満たされた（６２においてＹＥＳ）後、制御回路要素２４は、６４において消磁プロセス５０を終え、任意選択で上述のように符号２４ｃを出力し得る。

図４は、図１の制御回路要素２４を介して実装され得る消磁プロセス７０の別の非限定的な例を示す。この場合、プロセスは７２で開始し、制御回路要素２４は、７４において補償コイル１６の両端を接続させる。ただし、７６において、制御回路要素は、センサインターフェイス回路要素１２及び２２を用いて、（例えば、コンパレータ２２の出力を介して）コア磁化極性と、（例えば、図１の励起及び感知回路要素１２の出力１２ａ又は信号１２ｂを介して）磁化の大きさ又は振幅との両方を測定する。７６において磁化の大きさを測定するための１つの技術は、特定の閾値を超えるまでコイル１６を駆動することを含み、磁化の大きさは、駆動信号の期間に従って計算される。別の技術は、感知された磁界振幅に対応する出力を用いる線形磁気センサを用いることである。一実装では、制御回路要素２４は、励起及び感知回路要素１２からの出力信号１２ａの連続的な大きさの値を評価し、７８において、測定された磁化極性と反対の極性の、測定されたコア磁化の大きさに少なくとも部分的に従って設定される期間の後続パルスを、補償コイル１６に印加する。別の非限定的な実施形態において、制御回路要素２４は、感知回路要素１２ａの出力が第１の範囲内にあるか又は第２の範囲内にあるかを識別するように、及びそれに従って、７８において、初期パルスの期間を、対応する第１又は第２の予め定義された期間に設定するように、ウィンドウコンパレータを用い得る。様々な実施形態における任意の適切な磁化大きさ評価と７８において印加される初期パルスの期間の対応する調整とを用いて、他の実施形態が可能である。

７６における大きさ測定及び７８におけるパルス期間制御を介した初期パルス期間の選択的制御は、消磁処理時間の短縮を有利に促進する。例えば、コア６の初期磁化状態がゼロ状態から大きく外れている場合、比較的高いエネルギー値のパルスを補償コイル１６に提供するために、パルス期間は、図４の７８において制御回路要素２４によって自動的にインテリジェントに設定され得、それによって、コア磁化がゼロに向かって迅速に駆動され、場合によっては、所定の終了条件を満たすための反復が少なくなり得る。別の例において、コア６の初期磁化状態がプロセス７０の開始時にゼロに比較的近い場合、制御回路要素２４は、有利に、７８においてこの磁化大きさを評価し得、７８においてパルスの期間（及び補償コイル１６に印加されるパルスのエネルギー）を比較的小さな値に設定することができ、それによって、磁化をゼロにするための目標値を超える過剰な数の反復が避けられる。比較のため、幾つかの従来の開ループ技術では、初期パルスエネルギーは、消磁されるコイルの初期磁化状態に関わらず、一定である。

図４におけるプロセス７０は、制御回路要素２４が、上述のように、８０において、再度、コイルインターフェイス回路要素２６及び２８に補償コイル１６の両端を互いに接続させること、及び８２において、励起及び感知回路要素１２及びコンパレータ２２を介してコア磁化極性を測定することで継続する。８４において、制御回路要素２４は、測定された磁化極性と反対の極性を有し、前のパルスの期間より短い期間の次のパルスを、補償コイル１６に印加する。８６において、所定の終了条件（例えば、あらかじめ設定される印加パルス数）が満たされたか否かについて制御回路要素２４によって判定がなされる。満たされていない（８６においてＮＯ）場合、先に説明したように、８０〜８４において、さらなる測定が行われ、パルスが提供される。終了条件が満たされた（８６においてＹＥＳ）後、制御回路要素２４は、８８において消磁プロセスを完了し、先に説明したように任意選択で符号２４ｃを出力し得る。

図１の閉ループ電流センサシステム２では、自動消磁装置２０は、モード選択入力信号２４ｄの状態に基づいて、消磁モード及び電流感知モードの両方で動作する。幾つかの実施形態では、先に説明したように、制御回路要素２４は、システム電源投入で消磁モード動作を自動的に開始及び実施し得、任意選択でホストシステムに符号２４ｃを報知するか、又は、他の方式でホストシステムに対しこのような符号２４ｃを利用可能とする。その後、ホストシステムは、装置２０を介して別の消磁動作を開始するため、適宜、モード選択信号２４ｄをアサートし得る。幾つかの実装では、制御回路要素２４は有利にも、符号２４ｃを記憶し得、前の消磁動作に対応する符号２４ｃに少なくとも部分的に従って初期的に印加されるパルスの期間を選択的に制御し得る。このようにして、装置２０は有利にも、所与の応用例における磁化状態の推論学習、及び所与の応用例における磁化状態への適合を促進し、また、予期されるコア磁化の最良の推定に従って設定されるエネルギー及び／又は極性のパルスを用いて脱磁処理を開始することによって、改善された及び／又はより迅速な消磁を促進し得る。このさらなる概念は、従来の開ループ消磁技術を用いては実現可能性が低かった。これは、それらのプロセスの最終結果が、所与のシステムについて実際に指定される脱磁の量を示す充分な情報又は符号をもたらさなかったためである。

上述の又は他の離散フィードバックアルゴリズムを用いると、有利にも、装置２０を、カスタム化をせずに、様々な異なるサイズ及び形状並びに磁気特性のコア構造６とともに用いるために適切とすることができる。したがって、パルスエネルギーの選択的制御、及び上述した離散フィードバックアルゴリズムによるパルスエネルギーの漸進的な低減により、システムが、所与のコア６についての大小の量の初期磁化に対処するように、また、比較的容易に消磁されるコア６や消磁するためにより多くのエネルギーを必要とするコアとともに用いられるように動作可能となる。これらの例では、補償コイル１６にパルスが印加される各パルスサイクルの第１の状態の期間の時間制御を用い、アルゴリズムは、装置２０が接続される特定のコア６の初期磁化状態に関係なく、経時的に、消磁の所与の許容範囲（例えば、コア６の最終的な磁化値の許容範囲）に向かって収斂し得る。

また、コイルインターフェイス回路要素２６及び２８は、コイル両端の互いに対する接続が介在する状態で、補償コイル１６に異なる極性のパルスを選択的に提供するように動作するので、この機能は、他の実施形態において図１のシステム２などの閉ループ電流感知システムにおいて効果的に実装され得、こういった他の実施形態において、例えば、スイッチング回路要素２６及び２８が省かれ、それらの機能が、システム２の閉ループ電流感知動作に対して通常用いられるドライバ回路要素１４を用いて実装され、制御回路要素２４が、コンパレータ２２の出力を介して磁化極性を評価し、消磁モードにおいてドライバ回路要素１４を動作させるよう適切な制御シグナリングを提供して、通常の電流感知モードにおいてドライバ回路要素１４の通常の閉ループ動作を可能にする。

図５〜図７も参照し、例示の消磁動作を示す。グラフ９０（図５）は、磁束密度（例えば、単位がトールである「Ｂ」）に対応する垂直方向に、及び磁界強度（例えば、単位がヘンリーである「Ｈ」）に対応する水平方向に、例示のコア構造６についてのヒステリシスを有する曲線９２に沿う磁化遷移を示す。グラフ９０の遷移は、グラフ９４（図６）の曲線９６で示されるように印加されるパルスに対応し、対応する磁束曲線９９をグラフ９８（図７）に示す。図５〜図７の例では、コア６は、初めに、図５及び図７において「Ｍ０」として示される或る磁化極性（負）及び大きさ（例えば、約−１０８ｍＴ）で始まる。図２の上述の処理を用いて、制御回路要素２４は、初期的に、この場合は負である磁化状態Ｍ０の極性を測定し、それに従って、期間Ｔ１にわたって補償コイル１６の第１の端部を正電圧ＶＤＤに選択的に接続することにより及びコイル１６の他方の端部をＧＮＤに接続することにより、図６に示すように約２０ミリ秒の第１の状態の（オン時間）期間Ｔ１を有する正の第１パルスＰ１を印加する。

図５及び図７に示すように、この第１のパルスの印加は、コア磁化を、電圧パルスＰ１を取り去った後の第２の状態におけるレベルＭ１まで変化させる。この例では、磁化状態Ｍ１は依然として負であるが、初期状態Ｍ０よりゼロに近い。この状況で、制御回路要素２４は、磁化が依然として負であると判定し、それに従って後続の正のパルスＰ２を提供する。パルスＰ２は、期間Ｔ１より短く、好ましくはＴ１の５０％より長い、期間Ｔ２を有する。パルスＰ２に続いて、磁化状態Ｍ２において得られる測定は再び負の磁化極性を示し、制御回路要素２４は、それに従って第３の正のパルスＰ３を提供し、それによって、Ｍ３において測定される正の磁化の最初の兆候となる。各後続パルスに対する５０％の厳密なバイナリ低減が、図５のＢ−Ｈ曲線９０において示す非線形関係と良好に相関しないことがある。したがって、直前のパルスの期間Ｔ_Ｎ−１より短いが、０．５Ｔ_Ｎ−１より長い期間Ｔ_Ｎ（及び同様にエネルギー）を有する各継続的パルスによって、次の印加パルスの方向を決定するために極性測定を用いて、比較的ロバストな離散フィードバックアルゴリズムが提供される。例えば、第１のパルスＰ１は、約２０ミリ秒の期間提供され得、一実装での第２のパルスＰ２は、約１５ミリ秒の期間提供され得る。図５〜図７に示すように、消磁処理は、残りのパルスＰ４〜Ｐ１４の後続の印加が、対応して短くなる第１の状態の（オン時間）期間Ｔ４〜Ｔ１４で進行し、それによって、コア６の磁化状態は、合理的なパルス数の後、首尾よくゼロまで（又は実質的にゼロまで）低減される。

図１０〜図１２も参照すると、別の例示の閉ループ電流感知システム２が例示の実施形態の消磁装置２０を有して示されている。この場合、上述したように、補償コイル１６へのパルス及び他の消磁シグナリングの提供は、消磁モードにおいてドライバ回路１４を用いて実装され、ドライバ回路要素１４は、通常の閉ループ電流感知モードにおいても用いられ、ドライバ回路１４の動作モードは、上述したように信号２４ａ及び２４ｂを介して消磁論理及びタイミング制御回路要素２４によって制御される。また、図１０の消磁装置２０は、励起及び感知回路出力線１２ａとコンパレータ回路２２への入力との間の接続を選択的に切り替えるように（例えば、コンパレータ２２に印加される信号の極性を反転するように）動作可能なスイッチング回路２３を含み得る。このようにして、消磁装置２０は、単一のコンパレータ回路２２を用いてセンサ出力信号１２ａを複数の閾値と比較することができる。例えば、図１０に示すように、幾つかの実施形態における回路要素２２は、第１の（例えば正の）閾値（図１２におけるＴＨ＋）、ゼロ電圧閾値、及び第２の又は負の閾値（図１２におけるＴＨ−）など、この例ではＶ_ＴＨ１〜Ｖ_ＴＨｎとして示される、整数「ｎ」個の閾値参照電圧とともに提供され得る。

図１１Ａ及び図１１Ｂのプロセス２００も参照すると、幾つかの実施形態における制御回路要素２４は、センサ８の出力に少なくとも部分的に従って、閉ループ消磁の他の形態を実装し得る。こういった他の形態には、例えば、非パルス形態の信号印加及びモニタリングを用いる連続的プロセス、パルスベースの離散フィードバックアルゴリズムタイプのプロセス、又はこれらの組合せが含まれる。プロセス２００において、制御回路要素２４は有利にも、粗い消磁を実施するよう初期連続的（例えば非離散）フィードバックアルゴリズムを実装し、より精密な又は「微細な」消磁のため離散閉ループ（例えばパルスベース）消磁フェーズの開始がそれに続く。有利にも、センサ８及びコンパレータ回路要素２２を介してコア磁化を測定しモニタリングする一方で、１つ又は複数の連続的信号を初期的に用いることによって、全体的な消磁動作が迅速化され得る。

プロセス２００は図１１Ａの２０２で始まり、図１１Ａの２０４において、制御回路要素２４は補償コイル１６に第１の極性の連続的信号を印加し、２０６において、コア磁化が（好ましくは一次電流Ｉ_ＰＲＩがゼロの状態で）測定される。測定された磁化は、連続的な第１のパルスの印加の間、概して連続的な方式で第１の閾値と比較される。下記の説明では、第１の極性が正であり、対応する第１の閾値が正の磁化閾値であると仮定している。初期又は第１の極性が負となるよう選択され、第１の閾値がコア６の負の方向の磁化を表す他の実施形態が可能である。

制御回路要素２４は、２０８において、第１の閾値が満足されたか否かについて判定する。図１２のＢ−Ｈグラフ２３０に示すように、初期コア磁化が先の例のように負の方向であったと仮定し、２０４において連続的信号が正の方向に印加される仮定すると、制御回路要素２４は、コア磁化測定が図１２に示す第１の閾値ＴＨ−を満たさない（２０８においてＮＯ）限り、２０４においてこの信号を印加し、２０６においてセンサ８の出力を連続的にモニタリングする。２０４、２０６、及び２０８におけるこの信号の連続的印加の間、コア磁化は、測定されたコア磁化が、図１２において測定Ｍ１として示される第１の閾値ＴＨ＋を満足する（２０８においてＹＥＳ）まで、図１２のＢ軸の左（負の磁界強度又はＨ）に破線で示す経路２３２に沿って上向きに進む。

この例では、第１の閾値ＴＨ＋が満足された（２０８においてＹＥＳ）後、制御回路要素２４は、２１０において第２の（例えば負の）極性の連続的信号を印加する一方で、２１２においてコア磁化を（好ましくは一次電流がゼロの状態で）測定し、測定された磁化を図１２においてＴＨ−として示す第２の閾値と比較することによって、２１０〜２１４における処理を継続する。第２の連続的信号の印加の間であり第２の閾値が満足される（２１４においてＮＯ）前、制御回路要素２４は、この信号を印加すること及びセンサ８の出力に基づく測定された磁化をモニタリングすることを継続する。第２の閾値が満足された（図１２におけるＭ２、図１１Ａの２１４におけるＹＥＳ）後、制御回路要素２４は、例えば上述の技術を用いて、自動的にコイルインターフェイス回路（例えば、図１のシステム２の回路２６及び２８、又は図１０の例におけるドライバ回路１４を介して）に、パルスを補償コイル１６を介してコア６に印加させ、及び、図１１Ａ〜図１１Ｂの２１６〜２２６において閉ループ式でコア６を完全に又は少なくとも部分的に消磁するようにセンサ出力信号１２ａ及び１２ｂに従って個々のパルスの極性及びエネルギーを制御させる。図１１Ａの破線で示すように、幾つかの実施形態での制御回路要素２４は、第１の閾値が満足された（２０８においてＹＥＳ）直後、離散フィードバックアルゴリズムを用いてパルスの印加を開始し得るが、この例は、第２の閾値が満足される（２１４においてＹＥＳ）まで、２１０〜２１４において自動的にコイルインターフェイス回路要素に第２の反対の極性の連続的信号を印加させる。

図１１Ａの２１６において、制御回路要素２４は、信号２４ａ及び２４ｂを適切な様式で提供して、コイルインターフェイス回路要素２６、２８、又は１４に、前に印加された信号と反対の極性の、満足された閾値に従って設定されるパルス期間を有するパルスを補償コイル１６に、やはり好ましくは一次導体４を流れる一次電流がゼロの状態で、印加させる。２０４において正の連続的信号が印加され、２１０において後続の負の信号が印加されるこの例では、２１６において印加されるパルスは正の方向であり、２１６における初期パルスの期間は、直近に満足された閾値、この例ではＴＨ−、の磁化の大きさに従って設定される。図１２に示すように、２１６におけるパルスの印加は磁化をＭ２から破線に沿って移動させ、制御回路要素２４は、図１１Ｂの２１８において補償コイル１６の両端を接地し、２２０において、図１２で測定Ｍ３として示されるコア磁化極性を測定する。その後、制御回路要素は、図１１Ｂの２２２において、Ｍ３における測定から、コアの磁化が正であると判定し、それに従って、２２２において、２１６において印加された初期パルスの期間より短い期間を有するパルスを負の方向で印加する。制御回路要素２４は、２２４において、終了条件が満たされたか否かを判定する。満たされていない（２２４においてＮＯ）場合、制御回路要素２４は、前に戻り、再度、２１８において補償コイル端を接地し、２２０においてコア磁化極性を測定する。図１２の例では、これによりＭ４において負の測定が得られ、図１２において後続の測定Ｍ５及びＭ６で示されるように、プロセス２００は、予め定義された終了条件が満たされる（２２４においてＹＥＳ）まで継続され、その後２２６においてプロセス２００は終了する。

別の可能な実施形態において、制御回路要素２４が、ゼロ磁化を表す第２の閾値を用いて、厳密に連続的なフィードバック消磁プロセスが実装される。この例では、制御回路要素２４は、第１の閾値が満足されるか又は超えられる（２０８においてＹＥＳ）まで、図１１Ａの２０４において、コイルインターフェイス回路２６及び２８（又は１４）に第１の極性（例えば、正）の連続的な第１の信号を補償コイル１６に印加させ、２０６において、センサ８を介して磁化を測定する。その後、制御回路要素２４は、２１０及び２１２において、コイルインターフェイス２６、２８、及び１４に第２の反対の極性の連続的信号を印加させる一方で、コアの磁化を測定する。第２の閾値が満足されるか又は超えられた（２１４においてＹＥＳ）後、手順２００は終了する。このようにして、自動閉ループ連続的脱磁プロセスが実装される。その後、制御回路要素２４は、システム２を介して閉ループ電流感知を実装するよう制御モードを変更し得、幾つかの実施形態でのホストシステムは、上述のようにＭＯＤＥ信号２４ｄを介して別の消磁動作を開始し得る。幾つかの実装では、制御回路要素２４は、図１１Ａ〜図１１Ｂに示すように第２の閾値が満足されるか又は超えられた後コア６を少なくとも部分的に脱磁するために、自動的にコイルインターフェイス回路要素２６、２８、及び１４に、複数のパルスをコア６に印加させ得、センサインターフェイス回路要素１２及び２２からの出力信号１２ａ及び２２ａに少なくとも部分的に従って個々のパルスのエネルギー及び極性を制御させ得る。このようにして、幾つかの実施形態において、連続的脱磁はセンサ８からのフィードバックに従って閉ループによる「粗い」脱磁調整として用いられ、任意選択の後続の継続的近似パルスベース脱磁が「微細な」脱磁調整を提供する。

また、制御回路要素２４は有利にも、二次電流Ｉ_ＳＥＣを実質的にゼロまで低減するために充分に長く補償コイル１６の両端が互いに接続された時点で、磁化状態（極性及び／又は大きさ）の測定を促進するように測定のタイミングにおいて印加パルス間の第２の状態期間を制御する。これにより、コア６の実際の磁化状態の精密な測定が促進され、コア６を自動的に消磁するための閉ループ離散フィードバックアルゴリズムの性能が高められる。また、この手法により、迅速な消磁動作が促進され、これによって、最小限のシステムダウンタイムのみでコア６を効果的に消磁するために、現在の感知能力に冗長に介入することなく、全体システム（図１及び図１０の閉ループ電流感知システム２など）内で動作する装置２０の能力が高められる。また、この例は、有利にも、既存の磁気センサ８、並びに既存の閉ループ電流感知システム２の励起及び感知回路要素及び接続１０及び１２を用い、また、オンボード自動消磁を備えた閉ループ電流感知ドライバ回路のためのシングルチップソリューションに比較的容易に統合される。

消磁装置２０及び方法は、単独で用いられ得るか又は励起及び感知回路要素１２における電気的オフセットのキャリブレーションとともに用いられ得る、自動消磁を促進する。また、装置２０はセンサ８及び回路要素１２に関連付けられるフィードバック回路要素を用いるので、このような回路要素におけるいかなるキャリブレーションされていないオフセットも、装置２０の自動消磁動作によって補償され得る。したがって、こういった脱磁の概念は、磁化オートゼロ特徴として機能し得、これはまた、いかなる電気的オフセットもキャリブレーション除去する。これは、励起及び感知回路要素１２が閉ループ消磁又は脱磁システム２０に含まれるからである。その結果、別個の電気的キャリブレーションが必ずしも必要とされず、それによって、装置２０及び全体システム２の製造及び動作が容易になる。この利点は、開ループシステムでは実現することが難しい。

また、装置２０は有利にも符号２４ｃを提供する。符号２４ｃから、コア磁化の評価が導出され得るが、閉ループ消磁手法は、初期磁気残余の正確な計算又は推定を必要としない。ただし、幾つかの実施形態では、後続の消磁動作においてこれを用いてプロセスを迅速化し得る。

また、例示の消磁装置２０の補償範囲は時間ドメインにおいて定義され、こういった例示実施形態及び技術を用いて様々な磁気体６を脱磁することができる。各パルスサイクルの第２の状態におけるセトリング時間が、正確な極性測定のためにパルス電流をゼロ又はゼロ近傍まで低下させるために充分に長い場合、磁化をゼロまで又はゼロ近辺の許容公差範囲まで効果的に低減する必要がある限り、反復が有効であり得る。したがって、例示の実施形態の様々な概念が任意の磁気体に関連して用いられ得、残余磁化の任意の初期量が（少なくとも部分的に）消磁され得る。こういった概念は、外部及びオンチップのいずれの磁気センサ８にも関連して実装され得、また、システム２で用いられる磁気センサ８の種類と無関係である。

したがって、例示の実施形態は、自動化された閉ループ式でのコアの完全又は部分的な脱磁のための脱磁又は消磁技術及び装置を含む。一例では、自動消磁装置が、磁気センサとインターフェイスされ、コアの磁化極性を表す出力信号を提供するセンサインターフェイス回路要素と、コアと磁気的に結合される二次又は補償コイルの両端に結合され得る出力を備えたコイルインターフェイスとを含む。また、この装置は制御回路要素を含み、制御回路要素は、自動的にコイルインターフェイスに、補償コイルを介してコアにパルスを選択的に印加させ、離散フィードバックアルゴリズムを用いて閉ループ式でコア消磁又は脱磁を全体的又は部分的に促進するようセンサインターフェイス出力信号に少なくとも部分的に基づいてパルスの極性及びエネルギーを制御させる。一例では、期間又はエネルギーが、離散フィードバックアルゴリズムに従って後続のパルスサイクルにおいて減少され、個々のパルス極性が、直前のパルスに続いて測定されるコア磁化極性に従って設定される。

幾つかの実施形態では、制御回路要素は、コイルインターフェイス出力の所与の一方の、パルス電圧供給ノードへの接続、及び他方の出力の共通ノードへの接続を介して、第１の状態において個々のパルスサイクルを生成し、第２状態において両方の出力を共通ノードに接続する。制御回路要素は、コアの磁化を直近に測定された磁化極性と反対の方向に変えるよう次のパルスを提供するように、直前の第２の状態の間受け取られたセンサインターフェイス回路出力信号に従って、後続の第１の状態のためにこの所与の出力を選抜又は選択する。

幾つかの実施形態では、制御回路要素は、継続的ポールサイクルにおける第１の状態の期間を、直前のパルスサイクルの期間より短く、例えば幾つかの実装では直前のパルスサイクルの期間の半分より長く、なるように制御する。

幾つかの実施形態では、制御回路要素は、後続の第１の状態のために所与の出力を選択する前に、補償コイルにおける電流フローを実質的にゼロまで減少させるように第２の状態の期間を制御し得る。

幾つかの実施形態では、制御回路要素は、測定された極性に従って第１のパルスを印加する前に磁化極性測定値を得る。他の実施形態において、制御回路要素は、コア磁化を測定する前に、予め選択された又は無作為に選択された極性を有する第１のパルスを開始する。

幾つかの実施形態では、センサインターフェイス回路要素は、コアの磁化の大きさ及び磁化極性を示す出力信号を提供し、制御回路要素は、出力信号によって示される磁化の大きさに少なくとも部分的に従って、第１のパルスにおける第１の状態の期間を制御する。このようにして、全消磁動作のための時間が低減され得る。

幾つかの実装では、制御回路要素は、所定の終了条件が満たされたときパルスの印加を停止し得、例えば、自動消磁動作が開始される前のコアの磁化状態をホストシステムが評価し得るように、消磁動作の間印加された個々のパルスの極性を表すブール符号を提供し得る。

幾つかの実施形態では、制御回路要素は、第１のモードにおいて磁気コアを自動的に消磁するように、及び異なる第２のモードにおいて閉ループ電流感知を提供するように、コイルインターフェイス回路におけるセンサインターフェイス回路を動作させ、これは、閉ループ電流センサシステムのコアを消磁する際に動作するための単一の装置の提供を促進する。また、センサインターフェイス回路要素、コイルインターフェイス回路要素、制御回路要素、及びセンサは、単一の集積回路製品に統合される。

磁気コアを消磁するための例示の実施形態のさらなる態様では、自動装置が、コアに近接するセンサから信号を受け取り、コア磁化を示す出力信号を提供するセンサインターフェイスと、補償コイルに第１の極性の信号を印加するため、及び測定されたコア磁化をモニタリングし閉ループにおいて対応する閾値と比較するため、及び、閾値が満足された後、ゼロなどの第２の閾値に到達するまで反対の磁化信号を提供するための、コイルインターフェイス回路及び制御回路とを含む。幾つかの実施形態では、第１の閾値までの磁化に続いて、第２の連続的信号が反対の第２の極性で印加され得、制御回路は、測定された磁化が第２の閾値を満足した後、パルス状の消磁を開始する。これらの技術によって、総消磁時間が低減され得、継続的近似又は他の閉ループフィードバックアルゴリズムが自動化された様式で適用される。

さらなる態様が、磁気コアを自動的に消磁するための閉ループ方法に関する。この方法は、コアと磁気的に結合される補償コイルにパルスを印加すること、離散フィードバックアルゴリズムに従って閉ループ式でパルスエネルギーを自動的に制御すること、及び直前のパルスに続く時間期間の間補償コイルに実質的に電流が流れない間に測定されるコアの磁化極性に少なくとも部分的に従って所与のパルスの極性を自動的に制御することを含む。

この方法の幾つかの実施形態では、複数のパルスサイクルにおいてパルスが印加され、この方法は、補償コイルの両端が共に接続され補償コイルに実質的に電流が流れない間、コアの磁化極性を測定することを含む。測定された磁化極性と反対の極性と、直前のパルスのエネルギーより小さなエネルギーとを有するパルスが、補償コイルに印加される。幾つかの実装では、コア磁化極性を測定する前に、初期又は第１のパルスが印加される。

幾つかの実施形態では、この方法は、パルスを印加する前に、補償コイルの両端を共に接続し、コアの磁化極性及び磁化の大きさを測定すること、及び、測定された磁化極性と反対の極性と、測定されたコアの磁化の大きさに従って決定されるパルスエネルギーとを有する初期パルスを印加することを含む。

様々な実施形態では、この方法は、離散フィードバックアルゴリズムに従って個々のパルスのエネルギーを直前のパルスのエネルギーより小さくなるように自動的に制御することを含む。

特許請求の範囲内で、説明した実施形態において改変が可能であり、他の実施形態が可能である。

Claims (20)

1. 磁気コアを消磁する（degauss）ための自動消磁装置であって、
   前記コアに近接するセンサから信号を受け取るように、及び前記コアの磁化極性を示す出力信号を提供するように構成されるセンサインターフェイス回路要素、
   前記コアと磁気的に結合される補償コイルの対応する第１及び第２の端部と結合可能な第１及び第２の出力を備えたコイルインターフェイス回路要素であって、前記第１及び第２の出力をパルス電圧供給ノードに又は共通ノードに選択的に個別に結合するように構成される、前記コイルインターフェイス回路要素、及び
   自動的に前記コイルインターフェイス回路要素に、前記補償コイルを介して前記コアに複数のパルスを選択的に印加させるように、及び離散フィードバックアルゴリズムを用いて閉ループ式で前記コアを少なくとも部分的に脱磁する（demagnetize）ように前記センサインターフェイス回路要素からの前記出力信号に少なくとも部分的に従ってそれら個々のパルスの極性及びエネルギーを制御させるように構成される制御回路要素、
   を含む、装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、前記制御回路要素が、前記コイルインターフェイス回路要素に、対応する複数のパルスサイクルにおいて前記複数のパルスを選択的に印加させるように構成され、前記個々のパルスサイクルが、
   第１状態における、前記第１及び第２の出力の所与の一方の前記パルス電圧供給ノードへの接続、及び前記第１及び第２の出力の他方の前記共通ノードへの同時接続と、第２の状態における前記第１及び第２の出力両方の前記共通ノードへの接続と、
   を含み、
   前記制御回路要素が、前記パルスサイクルの少なくとも一部に対して、前記コアの磁化を前記コアの直近に測定された磁化極性と反対の方向に変える次のパルスを提供するように、直前の第２の状態の間前記センサインターフェイス回路要素から受け取られた前記出力信号に従って、後続の第１の状態に対して前記第１及び第２の出力の前記所与の一方を選択するように構成され、
   前記制御回路要素が、後続のパルスサイクルにおける前記第１の状態の期間を、直前のパルスサイクルにおける前記第１の状態の期間より短くなるように制御するように構成される、
   装置。
3. 請求項２に記載の装置であって、前記制御回路要素が、後続のパルスサイクルにおける前記第１の状態の前記期間を、前記直前のパルスサイクルにおける前記第１の状態の期間の半分より長くなるように制御するように構成される、装置。
4. 請求項３に記載の装置であって、前記制御回路要素が、前記出力信号に従って前記後続の第１の状態に対して前記第１及び第２の出力の前記所与の一方を選択する前に、前記補償コイルにおける電流を実質的にゼロにし得るように前記個々のパルスサイクルにおける前記第２の状態の期間を制御するように構成される、装置。
5. 請求項４に記載の装置であって、前記制御回路要素が、所定の終了条件が満たされたとき前記コイルインターフェイス回路要素にパルスを前記コアに印加させることを停止するように、及び消磁動作の間前記コアに印加された個々のパルスの極性を表すブール符号を提供するように構成される、装置。
6. 請求項４に記載の装置であって、前記制御回路要素が、前記コイルインターフェイス回路要素に前記第１及び第２の出力両方を前記共通ノードに接続させるように、及び前記コイルインターフェイス回路要素に前記複数のパルスの第１のパルスを前記コアに印加させる前に前記出力信号に従って前記第１及び第２の出力の前記所与の一方を選択するように構成される、装置。
7. 請求項２に記載の装置であって、前記制御回路要素が、前記コイルインターフェイス回路要素に前記複数のパルスの第１のパルスを前記コアに印加させる前に、前記出力信号とは無関係に前記第１及び第２の出力の前記所与の一方を選択するように構成される、装置。
8. 請求項２に記載の装置であって、前記センサインターフェイス回路要素が、前記コアの磁化の大きさ及び前記磁化極性を示す前記出力信号を提供するように構成され、
   前記制御回路要素が、前記コイルインターフェイス回路要素に前記複数のパルスの第１のパルスを前記コアに印加させる前に、前記制御インターフェイス回路要素に前記第１及び第２の出力両方を前記共通ノードに接続させるように、及び前記出力信号によって示される前記磁化極性に従って前記第１及び第２の出力の前記所与の一方を選択するように構成され、
   前記制御回路要素が、前記出力信号によって示される前記磁化の大きさに少なくとも部分的に従って、前記複数のパルスの前記第１のパルスにおける前記第１の状態の前記期間を制御するように構成される、
   装置。
9. 請求項１に記載の装置であって、前記制御回路要素が、所定の終了条件が満たされたとき前記コイルインターフェイス回路要素にパルスを前記コアに印加させることを停止するように、及び消磁動作の間前記コアに印加された個々のパルスの極性を表すブール符号を提供するように構成される、装置。
10. 請求項１に記載の装置であって、前記センサインターフェイス回路要素、前記コイルインターフェイス回路要素、前記制御回路要素、及び前記センサが単一の集積回路に統合される、装置。
11. 請求項１に記載の装置であって、前記制御回路要素が、前記センサインターフェイス回路要素及び前記コイルインターフェイス回路要素を、前記磁気コアを自動的に消磁するよう第１のモードで、及び、閉ループ電流感知を提供するよう第２のモードで動作させるように構成される、装置。
12. 磁気コアを消磁するための自動消磁装置であって、
    前記コアに近接するセンサから信号を受け取るように、及び前記コアの磁化を示す出力信号を提供するように構成されるセンサインターフェイス回路、
    前記コアと磁気的に結合される補償コイルの対応する第１及び第２の端部と結合可能な第１及び第２の出力を備えたコイルインターフェイス回路であって、前記第１及び第２の出力をパルス電圧供給ノードに又は共通ノードに選択的に個別に結合するように構成される、前記コイルインターフェイス回路、及び
    制御回路、
    を含み、
    前記制御回路が、
    前記センサインターフェイス回路からの前記出力信号が第１の閾値を満足するか又は超えるまで自動的に前記コイルインターフェイス回路に第１の極性の連続的信号を前記補償コイルに印加させるように、及び
    前記センサインターフェイス回路からの前記出力信号が前記第１の閾値を満足した後、前記センサインターフェイス回路からの前記出力信号が第２の閾値を満足するか又は超えるまで自動的に前記コイルインターフェイス回路に第２の反対の極性の連続的信号を前記補償コイルに印加させるように、
    構成される、
    装置。
13. 請求項１２に記載の自動消磁装置であって、前記制御回路が、前記センサインターフェイス回路からの前記出力信号が前記第２の閾値を満足した後、
    自動的に前記コイルインターフェイス回路に、複数のパルスを前記補償コイルを介して前記コアに印加させるように、及び前記センサインターフェイス回路からの前記出力信号に少なくとも部分的に従ってそれら個々のパルスの極性及びエネルギーを制御させるように、
    構成される、装置。
14. 請求項１３に記載の装置であって、前記制御回路が、前記コイルインターフェイス回路に、対応する複数のパルスサイクルにおいて前記複数のパルスを選択的に印加させるように構成され、前記複数のパルスサイクルが、
    第１状態における前記第１及び第２の出力の所与の一方の前記パルス電圧供給ノードへの接続、及び前記第１及び第２の出力の他方の前記共通ノードへの同時接続と、第２の状態における前記第１及び第２の出力両方の前記共通ノードへの接続とを含み、
    前記制御回路が、前記パルスサイクルの少なくとも一部に対して、前記コアの磁化を前記コアの直近に測定された磁化極性と反対の方向に変える次のパルスを提供するように、直前の第２の状態の間前記センサインターフェイス回路から受け取られた前記出力信号に従って、後続の第１の状態に対して前記第１及び第２の出力の前記所与の一方を選択するように構成され、
    前記制御回路が、後続のパルスサイクルにおける前記第１の状態の期間を、直前のパルスサイクルにおける前記第１の状態の期間より短くなるよう制御するように構成される、
    装置。
15. 請求項１４に記載の装置であって、前記制御回路が、後続のパルスサイクルにおける前記第１の状態の前記期間を、前記直前のパルスサイクルにおける前記第１の状態の期間の半分より長くなるよう制御するように構成される、装置。
16. 磁気コアを自動的に消磁するための閉ループ方法であって、前記方法が、
    前記コアの少なくとも部分的な脱磁を促進するよう前記コアと磁気的に結合される補償コイルに複数のパルスを印加すること、
    離散フィードバックアルゴリズムに従って閉ループ式で前記パルスの少なくとも一部のエネルギーを自動的に制御すること、及び
    前記複数のパルスの直前のパルスに続く期間の間前記補償コイルにおいて電流が実質的に流れない間に測定される前記コアの磁化極性に少なくとも部分的に従ってそれら個々のパルスの所与の１つの極性を自動的に制御すること、
    を含む、方法。
17. 請求項１６に記載の方法であって、前記複数のパルスを前記補償コイルに印加することが、複数のパルスサイクルの各々において、
    前記補償コイルの両端を共に接続すること、
    前記補償コイルの両端が共に接続されており前記補償コイルに実質的に電流が流れない間に前記コアの磁化極性を測定すること、及び
    前記補償コイルにパルスを印加すること、
    を含み、
    前記印加されるパルスが、前記測定された磁化極性と反対の極性と、直前のパルスのエネルギーより小さなエネルギーとを有する、
    方法。
18. 請求項１７に記載の方法であって、前記コアの前記磁化極性を測定する前に、前記複数のパルスの第１のパルスを印加することを含む、方法。
19. 請求項１６に記載の方法であって、
    前記複数のパルスを印加する前に、前記補償コイルの両端を共に接続すること、
    前記複数のパルスを印加する前に、前記補償コイルの両端が共に接続されて前記補償コイルに実質的に電流が流れない間に前記コアの磁化極性及び磁化の大きさを測定すること、及び
    前記コアの前記測定された磁化極性と反対の極性と、前記測定された磁化の大きさに従って決定されるエネルギーとを有する、前記複数のパルスの第１のパルスを印加すること、
    を含む、方法。
20. 請求項１６に記載の方法であって、前記離散フィードバックアルゴリズムに従って、個々のパルスのエネルギーを直前のパルスのエネルギーより小さくなるように自動的に制御することを含む、方法。

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