JP2018040763A - 電流センサ及び感度調整方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電流センサにおいて、コイル等の磁気発生部自体の構造を変更することなく、組み付け精度による測定値への影響を軽減する。
【解決手段】被測定電流を測定する電流センサであって、被測定電流から生じた磁場を測定する磁気センサと、磁場を磁気センサに与える磁気発生部と、磁気センサの位置において磁気発生部から生じる磁場が被測定電流から生じた磁場を打ち消すように、磁気センサの出力に応じた信号を磁気発生部に出力するフィードバック部と、磁気センサ、磁気発生部、及び、フィードバック部により形成されるフィードバックループの外に設けられ、電流センサの感度を調整する調整部と、を備える電流センサを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電流センサ及び感度調整方法に関する。

従来から、磁気平衡式電流センサが知られている。磁気平衡式電流センサは、被測定電流が作った磁場を打ち消すように、コイルにフィードバック電流を流してキャンセル用の磁場を発生させる。磁場が打ち消されて０となる場合においてコイルに流れるフィードバック電流が、電圧変換されて出力される。

被測定電流が同じであっても、磁気センサ、被測定電流が流れる導体、及びコイルの各部材の位置関係によっては、キャンセル用の磁場を発生させるためのフィードバック電流が異なる。したがって、各部材を実装するときの組み付け精度によって、電流の測定精度が影響を受ける。

組み付け精度による電流の測定精度への影響を軽減するために、コイルの巻数を切り換える電流センサが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、コイルを磁気コアのほぼ全周に形成することによって、導体の位置に起因する測定誤差を少なくする電流センサが知られている（例えば、特許文献２）。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］ 特開２０１１−２３２１８９号公報
［特許文献２］ 特開２０１６−３３５０５号公報

電流センサにおいて、コイル等の磁気発生部自体の構造を変更することなく、組み付け精度による測定値への影響を軽減することができることが好ましい。

本発明の第１の態様においては、被測定電流を測定する電流センサであって、被測定電流から生じた磁場を測定する磁気センサと、磁場を磁気センサに与える磁気発生部と、磁気センサの位置において磁気発生部から生じる磁場が被測定電流から生じた磁場を打ち消すように、磁気センサの出力に応じた信号を磁気発生部に出力するフィードバック部と、磁気センサ、磁気発生部、及び、フィードバック部により形成されるフィードバックループの外に設けられ、電流センサの感度を調整する調整部と、を備える電流センサを提供する。

本発明の第２の態様においては、被測定電流を測定する電流センサの感度調整方法であって、電流センサは、被測定電流から生じた磁場を測定する磁気センサと、磁場を磁気センサに与える磁気発生部と、磁気センサの位置において磁気発生部から生じる磁場が被測定電流から生じた磁場を打ち消すように、磁気センサの出力に応じた信号を磁気発生部に出力するフィードバック部と、磁気センサ、磁気発生部、及び、フィードバック部により形成されるフィードバックループの外に設けられ、電流センサの感度を調整する調整部と、を備え、感度調整方法は、調整部によって、電流センサの感度を調整する調整ステップを備える、感度調整方法を提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

第１実施形態の電流センサ１００の構成の概要を示す。 第１実施形態の電流センサ１００の構成の一例を示す。 第２実施形態の電流センサ１００の構成の一例を示す。 第２実施形態の電流センサ１００における抵抗素子４９を選択する選択部５１の一例を示す。 第３実施形態の電流センサ１００の構成の概要を示す。 増幅率を調整することによる電流センサ１００の感度調整方法の一例を示す。 増幅率設定の処理フローの一例を示す。 増幅率を調整することによる電流センサ１００の感度調整方法の他例を示す。 第４実施形態の電流センサ１００の構成の概要を示す。 第４実施形態の電流センサ１００の構成の一例を示す。 第５実施形態の電流センサ１００の構成の一例を示す。 第５実施形態の電流センサ１００における電流制御部６０の一例を示す。 電流制御部６０を変更することによる電流センサ１００の感度調整方法の一例を示す。 電流制御部６０を変更することによる電流センサ１００の感度調整方法の他例を示す。 第６実施形態の電流センサ１００の構成の概要を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態の電流センサ１００の構成の概要を示す。電流センサ１００は、磁気平衡式電流センサであり、被測定電流Ｉ_ｐを測定する。電流センサ１００は、磁気センサ１０、フィードバック部２０、磁気発生部３０、及び調整部４０を備える。本例の電流センサ１００は、被測定電流Ｉ_ｐが流れる導体２を備える。導体２は、一次導体であってよい。但し、本例と異なり、電流センサ１００自体が、必ずしも導体２を備えていなくてよい。この場合、電流センサ１００が外部の導体を流れる被測定電流Ｉ_ｐを測定する。

磁気センサ１０は、被測定電流Ｉ_ｐから生じた磁場Ｂ_ｐを測定する。磁気発生部３０は、磁場Ｂ_ｐを打ち消すためのキャンセル磁場Ｂ_ｆを磁気センサ１０に与える。したがって、磁気センサ１０は、被測定電流Ｉ_ｐから生じた磁場Ｂ_ｐと磁気発生部３０から生じたキャンセル磁場Ｂ_ｆとの合成磁場を測定する。本例において、磁気発生部３０は、コイルを有する。本例のフィードバック部２０は、磁気センサ１０の位置において、磁気発生部３０から生じる磁場Ｂ_ｆが、被測定電流Ｉ_ｐから生じた磁場Ｂ_ｐを打ち消すように、磁気センサ１０の出力に応じた信号を磁気発生部３０に出力する。

本例では、磁気センサ１０の出力Ｖ_ｉに応じた信号として、フィードバック電流Ｉ_ｆが磁気発生部３０に流れる。フィードバック電流Ｉ_ｆは、キャンセル電流とも呼ばれる。フィードバック電流Ｉ_ｆが大きくなるほど、磁気発生部３０によって生じるキャンセル磁場Ｂ_ｆは大きくなる。したがって、被測定電流Ｉ_ｐが大きくなると、被測定電流Ｉ_ｐから生じた磁場Ｂ_ｐが大きくなり、この磁場Ｂ_ｐを打ち消すためのキャンセル磁場Ｂ_ｆも大きくなるため、フィードバック電流Ｉ_ｆが大きくなる。フィードバック部２０は、磁気センサ１０の出力を増幅して磁気発生部３０に出力する信号増幅回路であってよい。フィードバック部２０の増幅率Ｇは、適宜に定められてよい。

磁気センサ１０、フィードバック部２０、及び磁気発生部３０は、フィードバックループ４を形成する。磁気センサ１０の出力端１２は、フィードバック部２０の入力端に電気的に接続される。フィードバック部２０の出力端２２は、磁気発生部３０の一端部３２に電気的に接続される。フィードバック部２０の出力端２２から磁気発生部３０にフィードバック電流Ｉ_ｆが流れることによって、キャンセル磁場Ｂ_ｆが生じる。これにより、磁気発生部３０と磁気センサ１０とが磁気的に結合される。

磁気発生部３０の他端部３４には、出力抵抗Ｒ_ｏの一端部が接続されてよい。出力抵抗Ｒ_ｏの他端部は、ＧＮＤ端子に接続されてよい。出力抵抗Ｒ_ｏは、フィードバック電流Ｉ_ｆを制限するとともに、電流を電圧に変換するための電圧変換部としても機能する。出力抵抗Ｒ_ｏは、フィードバック抵抗とも呼ばれる。出力抵抗Ｒ_ｏは、温度特性及び抵抗値の絶対値が比較的高精度であるディスクリート抵抗（単体抵抗素子）であってよく、外付け抵抗部品であってよい。

調整部４０は、電流センサ１００の感度を調整する。調整部４０は、フィードバックループ４の外に設けられる。本明細書において「フィードバックループ４の外」とは、磁気センサ１０の出力端１２から磁気発生部３０の他端部３４に至る電気的な経路の一部を形成していないことを意味する。また、「フィードバックループ４の外」は、調整部４０の動作または出力が、フィードバックループ４内に帰還していないことを意味してよい。

本例では、調整部４０は、フィードバック部２０からの入力Ｖ_１を増幅して出力Ｖ_２を出力する増幅部４２を有する。増幅部４２は、入力Ｖ_１を増幅するときの増幅率Ｇ_ｖを設定可能である。増幅部４２は、フィードバックループ４の外に配置される。増幅部４２の入力端は、フィードバックループ４の一部に接続されているが、増幅部４２の出力端は、フィードバックループ４の一部に接続されていない。それゆえ、増幅部４２は、磁気センサ１０の出力端１２から磁気発生部３０の他端部３４に至る電気的な経路の一部を形成していない。増幅部４２の動作または出力は、フィードバックループ４内に帰還しておらず、フィードバックループ４に影響しない。

図２は、第１実施形態の電流センサ１００の構成の一例を示す。電流センサ１００は、磁気センサ１０としてホール素子１１を備える。ホール素子１１の駆動方式は、定電流駆動であってもよく、定電圧駆動であってもよい。図２は、一例として、ホール素子１１が定電流駆動される場合を示す。本例の電流源５０は、ホール素子１１に駆動電流Ｉ_ｈを供給する。ホール素子１１は、検出された磁場に応じた検出信号を出力する。本例では、ホール素子１１の出力端１２ａ及び１２ｂ間の電圧Ｖ_ｉが検出信号として、フィードバック部２０に入力される。ホール素子１１が定電圧駆動される場合も、ホール素子１１は、検出された磁場に応じた検出信号をフィードバック部２０に入力する。

フィードバック部２０は、磁気センサ１０からの検出信号である電圧Ｖ_ｉを増幅率Ｇで増幅して出力信号として電圧Ｖ_１を生成する。フィードバック部２０は、生成した電圧Ｖ_１を出力する。フィードバック部２０の出力端２２からフィードバック電流Ｉ_ｆが磁気発生部３０であるコイルに流れる。コイルに流れるフィードバック電流Ｉ_ｆは、フィードバック部２０の出力端２２の電圧Ｖ_１と、磁気発生部３０に接続される出力抵抗Ｒ_ｏとに依存する。

本例では、フィードバックループ４の外に配置される増幅部４２は、出力部４３及び記憶部４４を有する。記憶部４４は、増幅部４２における増幅率Ｇ_ｖについての情報を書き込み可能である。出力部４３は、磁気センサ１０の出力に応じた信号Ｖ_１を、記憶部４４に書き込まれた情報に対応する増幅率Ｇ_ｖで増幅して出力する。増幅率Ｇ_ｖについての情報は、増幅率Ｇ_ｖ自体であってもよく、増幅率Ｇ_ｖを決定するための情報であってよい。増幅率Ｇ_ｖについての情報は、増幅率Ｇ_ｖを決定する抵抗値または複数の抵抗間の抵抗比であってよい。

調整部４０としての増幅部４２が存在しない場合には、電流センサ１００の出力は、出力Ｖ_１となる。出力Ｖ_１は、以下のとおりに算出される。但し、ホール感度をＳとし、導体２の電磁変換係数をαとし、磁気発生部３０（フィードバック用のコイル等）の電磁変換係数をβとし、フィードバック部２０の増幅率をＧとし、フィードバック部２０に入力される電圧をＶ_ｉとし、出力抵抗をＲ_ｏとし、被測定電流をＩ_ｐとし、導体２に流れる被測定電流Ｉ_ｐによって生成された磁気センサ１０の位置での磁場をＢ_ｐとし、磁気発生部３０に流れるフィードバック電流Ｉ_ｆによって生成された磁気センサ１０の位置での磁場をＢ_ｆとし、ホール駆動電流をＩ_ｈとする。

磁気平衡式の電流センサ１００によれば、被測定電流Ｉ_ｐに比例した電圧Ｖ_１が得られる。さらに、電圧Ｖ_１は_、ホール素子１１のホール感度Ｓに依存しないので、高精度な電流センサ性能が得られる。ここで、出力電圧Ｖ_１を被測定電流の値Ｉ_ｐで除算した（α／β）・Ｒ_ｏが、増幅部４２が存在しない場合の電流センサ１００の感度となる。同じ被測定電流Ｉ_ｐであっても、導体２とホール素子１１との距離ｄ_１が短ければ、ホール素子１１の位置におけるＢ_ｐが大きくなる。すなわち、導体２と磁気センサ１０（ホール素子１１）との距離ｄ_１が短くなると、電磁変換係数αが大きくなる。したがって、増幅部４２が存在しない場合の電流センサ１００の感度は高くなる。

一方、磁気発生部３０と磁気センサ１０との距離ｄ_２が短くなると、電磁変換係数βが大きくなり、増幅部４２が存在しない場合の電流センサ１００の感度は低くなる。したがって、調整部４０としての増幅部４２が存在しない場合における電流センサ１００の出力Ｖ_１は、電磁変換係数α及び電磁変換係数βに影響を受ける。ここで、導体２と磁気センサ１０との位置関係が電磁変換係数αを決定し、磁気発生部３０と磁気センサ１０との位置関係が電磁変換係数βを決定する。したがって、導体２と磁気センサ１０との位置関係、及び磁気発生部３０と磁気センサ１０との位置関係に誤差が生じた場合、電流センサ１００の感度が変動する。

フォトパターニング技術で、フィードバックコイル等のコイルである磁気発生部３０、ホール素子１１、及び導体２を積層する方式の電流センサ１００の場合には、位置決め精度は比較的高い。一方、電流センサ１００が、ハイブリッド型電流センサの場合には、磁気発生部３０、ホール素子１１、及び導体２を別個に基板上に貼り付けて金属配線に連結して一体として機能するよう構成する。したがって、その組み立て工程上、各部品の位置誤差が生じやすい。

本例の電流センサ１００は、調整部４０としての増幅部４２を有する。そして、増幅部４２の出力Ｖ_２を電流センサ１００の出力端子ＯＵＴに出力する。この結果、増幅部４２の増幅率をＧ_ｖとすると、本例の電流センサ１００の出力Ｖ_２は、以下の数式１１で与えられる。

したがって、本例の電流センサ１００において、出力電圧Ｖ_２を被測定電流の値Ｉ_ｐで除算したＧ_ｖ・（α／β）・Ｒ_ｏが電流センサ１００の感度となる。

本例の電流センサ１００によれば、増幅部４２の増幅率Ｇ_ｖを調整することによって、磁気センサ１０と導体２との位置関係の誤差、及び磁気センサ１０と磁気発生部３０との位置関係の誤差による出力への影響を補償することができる。特に、本例の電流センサ１００がハイブリッド型電流センサである場合において、各部品の位置関係が製品個体ごとに異なる場合であっても、増幅部４２の増幅率Ｇ_ｖを調整することによって、個体ごとの組み付け精度によらずに、電流センサ１００の感度のバラツキを予め定められた範囲内に収めることが可能となる。

増幅部４２は、変換係数α及び変換係数βの変動を補償するように増幅率Ｇ_ｖを調整する。一例において、導体２と、磁気センサ１０としてのホール素子１１との間の位置関係に少なくとも部分的に基づいた増幅率Ｇ_ｖを設定する。増幅部４２は、一例において、コイル等の磁気発生部３０と、ホール素子１１との位置関係に少なくとも部分的に基づいた増幅率Ｇ_ｖを設定する。増幅部４２は、導体２とホール素子１１との間の位置関係、及び磁気発生部３０とホール素子１１との間の位置関係の双方に基づいた増幅率Ｇ_ｖを設定してもよい。増幅部４２は、磁気センサ１０、導体２、及び磁気発生部３０を実装するときの組み付け精度よる出力Ｖ_１への影響を低減して、出力Ｖ_２を生成する。

例えば、記憶部４４は、出荷テスト工程において、電流センサ１００の個体ごとに最適な増幅率Ｇ_ｖについての情報を記憶する。この場合、電流センサ１００の個体差が解消される。本例の電流センサ１００は、実動作時において、適用する増幅率Ｇ_ｖについての情報を記憶部４４から読み出す。出力部４３は、記憶部４４から読み出された情報に対応する増幅率Ｇ_ｖで信号を増幅して出力する。これにより、本例の電流センサ１００は、特にコイル等の磁気発生部３０に特別な構成を採用することなく、部品の組み付け精度による測定値への影響を軽減することができる。

［第２実施形態］
図３は、第２実施形態の電流センサ１００の構成の一例を示す。本例の電流センサ１００は、増幅部４２を除いて、図２の第１実施形態の電流センサ１００と同様の構造を有する。本例の増幅部４２も、出力部４３及び記憶部４４を有する。出力部４３は、例えばオペアンプ等の増幅器であってよい。本例において、出力部４３には、第１抵抗部４５及び第２抵抗部４６が接続されている。第１抵抗部４５及び第２抵抗部４６は、可変抵抗であってよい。出力部４３の増幅率Ｇ_ｖは、第１抵抗部４５と第２抵抗部４６との抵抗比で決定される。

本例では、出力部４３の出力端子である端子４７と出力部４３の第１入力端子（負極端子）である端子４８との間に、第１抵抗部４５が接続されている。本例では、端子４８とグランド端子ＧＮＤとの間に第２抵抗部４６が接続されている。図３においては、出力部４３が、非反転増幅回路である場合が示されている。但し、本例の出力部４３は、この場合に限られず、複数の抵抗の抵抗比で増幅率Ｇ_ｖが決定される増幅器であればよい。

本例の電流センサ１００によれば、抵抗値の絶対値ではなく、抵抗比によって増幅率Ｇ_ｖが決定される。したがって、抵抗値の絶対値における誤差、及び抵抗値の温度変化による増幅率Ｇ_ｖの変動を軽減することができる。第１抵抗部４５及び第２抵抗部４６は、それぞれ複数の抵抗素子を有してよい。複数の抵抗素子から少なくとも一つの抵抗素子が選択してトリミングすることにより、第１抵抗部４５及び第２抵抗部４６の抵抗比を変更してよい。

図４は、第２実施形態の電流センサ１００における抵抗素子４９を選択する選択部５１の一例を示す。図４は、第１抵抗部４５における選択部５１を示しているが、第１抵抗部４５に代えて、あるいは第１抵抗部４５と共に、第２抵抗部４６が図４に示される選択部５１を有してもよい。増幅部４２は、端子４７と端子４８の間に、直列に接続された複数の抵抗素子４９（４９‐１、４９‐２、及び４９‐３）を含む。なお、複数の抵抗素子４９が含まれる数は、３つの場合に限れず、２つでもよく、４つ以上であってもよい。抵抗素子４９の数が多くなるほど、第１抵抗部４５の抵抗を細かく調整できる。

増幅部４２は、選択部５１を備える。選択部５１は、記憶部４４内に書き込まれた情報に基づいて、複数の抵抗素子４９から、少なくとも一つの抵抗素子４９を選択する。選択部５１は、トリミング回路であってよい。出力部４３は、選択された抵抗素子４９に関係づけられた増幅率Ｇ_ｖにより、磁気センサ１０の出力に応じた信号を増幅する。

選択部５１は、スイッチ部５６（５６−１、５６−２、及び５６−３）、トリミング回路本体５４（５４−１、５４−２、及び５４−３）、及び制御部５２を含んでよい。スイッチ部５６−１、５６−２、及び５６−３は、複数の抵抗素子４９‐１、４９‐２、及び４９‐３にそれぞれ並列に接続される。トリミング回路本体５４−１、５４−２、及び５４−３は、内部にヒューズ抵抗が組み込まれてよい。トリミング回路本体５４−１、５４−２、及び５４−３は、ヒューズ抵抗の切断の有無に応じて、スイッチ部５６−１、５６−２、及び５６−３をオンまたはオフさせる。

制御部５２は、記憶部４４内に書き込まれた情報に基づいて、複数のトリミング回路本体５４のうちから、一部のトリミング回路本体５４内のヒューズ抵抗を選択的に切断する。これにより、一部のスイッチ部５６がオンまたはオフされる。すなわち、両端がスイッチ部５６によって短絡される抵抗素子４９が選択される。両端が短絡される抵抗素子４９の数によって端子４７と端子４８との間の内部抵抗が調整される。選択部５１は、図４に示される場合に限られず、第１抵抗部４５及び第２抵抗部４６をトリミングできるものであればよい。

本例の電流センサ１００は、記憶部４４内に書き込まれた情報に基づいて選択部５１が複数の抵抗素子４９から抵抗素子４９を選択する場合に限れない。調整者が、手動で、複数の抵抗素子４９の中から、端子４７と端子４８との間に接続される抵抗素子４９を選択してもよい。

［第３実施形態］
図５は、第３実施形態の電流センサ１００の構成の概要を示す。本例の電流センサ１００は、調整部４０が、磁気発生部３０の他端部３４と出力抵抗Ｒ_ｏの一端部との接続点に、接続されている。本例の他の構造は、図１から図４に示した第１実施形態及び第２実施形態の電流センサ１００と同様である。

本例においても、調整部４０は、フィードバックループ４の外に設けられている。フィードバック電流Ｉ_ｆは、出力抵抗Ｒ_ｏによって、電圧Ｖ_１＝Ｉ_ｆＲ_ｏに変換される。調整部４０は、増幅部４２の増幅率Ｇ_ｖを調整することによって、磁気センサ１０と導体２との位置関係の誤差、及び磁気センサ１０と磁気発生部３０との位置関係の誤差による出力への影響を低減することができる。

図６は、増幅率Ｇ_ｖを調整することによる電流センサ１００の感度調整方法の一例を示す。電流センサ１００は、第１から第３実施形態において説明した電流センサ１００であってよい。

感度調整方法は、磁気センサ１０、導体２、磁気発生部３０、及びフィードバック部２０等の部品をチップ又は基板に実装した後に（ステップＳ１１０）、調整ステップを実行することができる。感度調整方法は、調整部４０によって、電流センサ１００の感度であるＧ_ｖ・（α／β）・Ｒ_ｏを調整する調整ステップ（ステップＳ１２０からステップＳ１５０）を備える。具体的には、調整ステップは、増幅部４２の増幅率Ｇ_ｖを調整することで、電流センサ１００の感度を調整する。

以上のように、本例の感度調整方法によれば、各部品を実装した後に、増幅部４２の増幅率Ｇ_ｖを調整することによって電流センサ１００の感度が調整される。したがって、各部品の位置関係の影響を考慮した増幅率Ｇ_ｖを設定することができる。具体的には、被測定電流が流れる導体２と磁気センサ１０との個体ごとの位置関係に少なくとも部分的に基づいた増幅率Ｇ_ｖを設定することができる。同様に、磁気発生部３０と磁気センサ１０との個体ごとの位置関係に少なくとも部分的に基づいた増幅率Ｇ_ｖを設定することができる。

具体的な調整において、電流センサ１００は、導体２に基準電流を流す（ステップＳ１２０）。基準電流は、予め定められた電流値であってよい。電流センサ１００は、被測定電流として基準電流を測定する。電流センサ１００の増幅部４２は、基準電流に対応した基準出力を出力する（ステップＳ１３０）。電流センサ１００は、基準出力に応じて増幅部４２の増幅率Ｇ_ｖについての情報を記録する（ステップＳ１４０）。このように、感度調整方法は、出力ステップＳ１３０と記録ステップＳ１４０とを有してよい。

電流センサ１００は、基準出力が設定範囲内に収まっているかを判断してよい。設定範囲は、基準電流に対応した基準出力の理想的な範囲として予め定められた範囲である。導体２と磁気センサ１０との個体ごとの位置関係、及び磁気発生部３０と磁気センサ１０との個体ごとの位置関係によって、基準出力が設定範囲外になってしまう場合がある。基準出力が設定範囲より高くなる場合には、基準出力が設定範囲内に収まるように、増幅率Ｇ_ｖを小さく設定してよい。一方、基準出力が設定範囲より低くなる場合には、基準出力が設定範囲内となるように、増幅率Ｇ_ｖを大きく設定して調整してよい。

以上のように、基準出力と設定範囲とを比較することによって、増幅部４２の増幅率Ｇ_ｖについての情報が算出されて、算出された情報が記録される。増幅率Ｇ_ｖについての情報は、増幅率Ｇ_ｖ自体であってもよく、増幅率Ｇ_ｖを決定する情報であってよい。情報は、記憶部４４に記録されてよい。

増幅率Ｇ_ｖについての情報に基づいて、増幅率Ｇ_ｖが設定される（ステップＳ１５０）。図７は、増幅率設定の処理フローの一例を示す。例えば、図４で説明したように、制御部５２は、記録された増幅率Ｇ_ｖについての情報を読み込む（ステップＳ１５１）。そして、制御部５２は、記録された増幅率Ｇ_ｖの情報に基づいて、複数の抵抗素子４９から、増幅部４２における増幅率Ｇ_ｖに関係する少なくとも一つの抵抗素子４９を選択する（ステップＳ１５２）。

例えば、増幅率Ｇ_ｖと、選択すべき抵抗素子４９の抵抗値とを対応づける変換テーブルまたは変換式が予め記憶部４４などのメモリに記憶されていてよい。そして、変換テーブルまたは変換式を参照することによって、記録された増幅率Ｇ_ｖの情報に対応する抵抗値の抵抗素子４９を選択してもよい。制御部５２は、読み込まれた情報に応じて、トリミング回路本体５４のヒューズ抵抗を切断してよい。トリミング回路本体５４は、端子４７と端子４８との間の第１抵抗部４５の内部抵抗、または端子４８とＧＮＤ端子との間の第２抵抗部４６の内部抵抗をトリミングする（ステップＳ１５２）。

このように、記録された情報に基づいて、自動的に増幅率Ｇ_ｖを設定することができるので、調整者の負担が軽減される。但し、本例は、この場合に限られない。

図８は、増幅率Ｇ_ｖを調整することによる電流センサ１００の感度調整方法の他例を示す。ステップＳ２１０からステップＳ２３０は、図６のステップＳ１１０からステップＳ１３０と同様である。電流センサ１００は、基準出力が設定範囲内に収まっているかを判断する（ステップＳ２４０）。基準出力が設定範囲内に収まらない場合には（ステップＳ２４０：ＮＯ）、一例において、調整者が第１抵抗部４５を構成する複数の抵抗素子４９から選択された一部の抵抗素子４９を切断してよく、第２抵抗部４６を構成する複数の抵抗素子４９から選択された一部の抵抗素子４９を切断してもよい。これにより、増幅率Ｇ_ｖを決定する抵抗値が変更される（ステップＳ２５０）。

ステップＳ２５０の処理は、調整者の手動操作によらず、自動操作によって実行されてもよい。例えば、基準出力が、設定範囲の上限より高い場合には、選択部５１は、増幅率Ｇ_ｖを低くするために、第１抵抗部４５を構成する複数の抵抗素子４９−１、４９−２、及び４９−３のうち、一つ以上の抵抗素子４９の両端をスイッチ部５６により短絡して、端子４７と端子４８との間の抵抗値を順次に下げる。基準出力が、設定範囲の上限未満となるまで、選択部５１は、同様の処理を繰り返してよい。

一方、基準出力が、設定範囲の下限より低い場合には、増幅率Ｇ_ｖを高くするために、選択部５１は、第２抵抗部４６を構成する複数の抵抗素子４９−１、４９−２、及び４９−３のうち、一つ以上の抵抗素子４９の両端をスイッチ部５６により短絡して、端子４８とＧＮＤ端子との間の抵抗値を順次に下げる。以上のように、図６から図８に示した感度調整方法によれば、電流センサ１００において、コイル等の磁気発生部３０自体を変更することなく、組み付け精度による測定値への影響を軽減することができる。

［第４実施形態］
図９は、第４実施形態の電流センサ１００の構成の概要を示す。第１から第３実施形態の電流センサ１００は、増幅率Ｇ_ｖを調整することによって電流センサ１００の感度を調整する。これに対して、本例の電流センサ１００は、電流制御部６０を変更することによって電流センサ１００の感度を調整する。調整部４０の構成を除いて、本例の電流センサ１００は、第１から第３の実施形態の電流センサ１００と同様の構造を有する。本例の電流制御部６０も、磁気センサ１０の出力端１２から磁気発生部３０の他端部３４に至る電気的な経路の一部を形成していないので、フィードバックループ４の外に設けられている。

本例の電流センサ１００は、調整部４０として、電流制御部６０が接続可能な端子６１及び端子６２を有する。電流センサ１００は、端子６１及び端子６２に接続される電流制御部６０によって、磁気発生部３０に流れる電流を変化させる。端子６１は、磁気発生部３０の他端部３４に接続されてよく、他端部３４自体であってよい。端子６２は、ＧＮＤ端子に接続されてよく、あるいは、ＧＮＤ端子自体であってよい。

本例の電流センサ１００は、調整部４０としての増幅部４２を有していなくてもよい。したがって、フィードバック部２０の出力端２２から出力される電圧Ｖ_１が、そのまま電流センサ１００の出力として出力端子ＯＵＴから出力される。

図１０は、第４実施形態の電流センサ１００の構成の一例を示す。電流センサ１００は、磁気センサ１０としてホール素子１１を備える。ホール素子１１の駆動方式は、定電流駆動であっても、定電圧駆動であってもよい。図１０は、一例として、ホール素子１１が定電流駆動される場合を示す。

電流制御部６０は、磁気発生部３０に直列に接続される出力抵抗Ｒ_ｏであってよい。本例では、電流制御部６０は、出力抵抗Ｒ_ｏとしての外部抵抗素子であってよい。電流制御部６０は、温度特性及び抵抗値の絶対値が比較的高精度であるディスクリート抵抗（単体抵抗素子）であってよく、外付け抵抗部品であってよい。端子６１及び端子６２は、電流制御部６０として外部抵抗素子が交換可能に接続される外部端子であってよい。調整部４０の構成を除いて、本例の電流センサ１００は、図２で説明した電流センサ１００と同様の構造を有する。

本例では、Ｖ_１＝（α／β）・Ｒ_ｏ・Ｉ_ｐ・・・（数式１０）において、出力電圧Ｖ_１を被測定電流の値Ｉ_ｐで除算した（α／β）・Ｒ_ｏが電流センサ１００の感度となる。導体２と磁気センサ１０との位置関係の誤差、及び磁気発生部３０と磁気センサ１０との位置関係の誤差によってα及びβが変化するので、出力Ｖ_１が変動する。本例では、電流制御部６０（出力抵抗Ｒ_ｏ）を交換することによって、α及びβの変化に起因する出力Ｖ_１の影響を補償する。

出荷テスト工程において、電流センサ１００の個体ごとに、複数の外部抵抗素子の中から最適な外部抵抗素子を選んで、端子６１及び端子６２に接続してもよい。この場合、電流センサ１００の個体差が解消される。導体２と磁気センサ１０との位置関係に少なくとも部分的に基づいた抵抗値の外部抵抗素子に交換されてよい。また、磁気発生部３０と磁気センサ１０との位置関係に少なくとも部分的に基づいた抵抗値の外部抵抗素子に交換されてよい。本例の電流センサ１００は、特にコイル等の磁気発生部３０に特別な構成を採用することなく、部品の組み付け精度による測定値への影響を軽減することができる。

［第５実施形態］
図１１は、第５実施形態の電流センサ１００の構成の一例を示す。本例の電流センサ１００は、端子６１と端子６２との間の電流制御部６０の抵抗値が可変に構成されている。図１２は、第５実施形態の電流センサ１００における電流制御部６０の一例を示す。

本例の電流制御部６０は、複数の抵抗素子６４（６４‐１、６４‐２、６４‐３、及び６４‐４）を有する。複数の抵抗素子６４（６４‐１、６４‐２、６４‐３、及び６４‐４）は、端子６１と端子６２との間に接続されている。本例の電流制御部６０では、複数の抵抗素子６４が直列に接続されているが、この場合に限られない。複数の抵抗素子６４が並列に接続されてもよい。複数の抵抗素子６４のうち少なくとも一部の抵抗素子６４には、ヒューズ部６６（６６‐１、６６‐２、及び６６‐３）が並列に接続されてよい。なお、抵抗素子６４の数及びヒューズ部６６の数は、限定されない。複数の抵抗素子６４のすべてにヒューズ部６６が並列に接続されていてもよい。

本例では、ヒューズ部６６がトリミング回路として機能する。ヒューズ部６６がトリミング処理によって切断されると、ヒューズ部６６を通じて電流が流れないので、抵抗素子６４を通じて電流が流れる。したがって、ヒューズ部６６が切断されることによって、切断されたヒューズ部６６に並列接続されている抵抗素子６４が端子６１と端子６２との間に接続される抵抗素子６４として組み込まれることとなる。トリミング回路として機能するヒューズ部６６が、複数の抵抗素子６４のうちの少なくとも一つの抵抗素子６４を電流制御部６０として端子６１及び端子６２に接続するようにトリミングする。

本例においても、磁気センサ１０と導体２との位置関係の誤差、及び磁気センサ１０と磁気発生部３０との位置関係の誤差による出力への影響を低減することができる。

図１３は、電流制御部６０を変更することによる電流センサ１００の感度調整方法の一例を示す。電流センサ１００は、第４及び第５実施形態において説明した電流センサ１００であってよい。

感度調整方法は、磁気センサ１０、導体２、磁気発生部３０、及びフィードバック部２０等の部品を実装した後に（ステップＳ３１０）、調整ステップを実行することができる。感度調整方法は、調整部４０によって電流センサ１００の感度である（α／β）・Ｒ_ｏを調整する調整ステップ（ステップＳ３２０からステップＳ３４０）を備える。具体的には、調整ステップは、端子６１及び端子６２に電流制御部６０として接続する外部抵抗素子Ｒ_ｏを取り換えて電流を変化させることで、電流センサ１００の感度を調整する。

以上のように、本例の感度調整方法によれば、各部品を実装した後に、外部抵抗素子Ｒ_ｏを取り換えることによって電流センサ１００の感度が調整される。したがって、各部品の位置関係の影響を考慮した抵抗値の外部抵抗素子Ｒ_ｏを接続することができる。具体的には、被測定電流が流れる導体２と磁気センサ１０との個体ごとの位置関係に少なくとも部分的に基づいた抵抗値の外部抵抗素子Ｒ_ｏを電流制御部６０として端子６１及び端子６２に接続することができる。同様に、磁気発生部３０と磁気センサ１０との個体ごとの位置関係に少なくとも部分的に基づいた抵抗値の外部抵抗素子Ｒ_ｏを電流制御部６０として端子６１及び端子６２に接続することができる。

具体的な調整において、電流センサ１００は、導体２に基準電流を流す（ステップＳ３２０）。電流センサ１００は、被測定電流として基準電流を測定する。電流センサ１００は、基準電流に対応する基準出力を出力する。具体的には、電流センサ１００のフィードバック部２０の出力端２２が、基準電流に対応した基準出力を出力する（ステップＳ３３０）。次いで、基準出力に基づいて、端子６１及び端子６２に接続する外部素子抵抗を取り換える（ステップＳ３４０）。電流センサ１００は、基準出力が設定範囲内に収まっているかを判断してよい。設定範囲は、基準電流に対応した基準出力の理想的な範囲して予め定められた範囲である。

導体２と磁気センサ１０との個体ごとの位置関係、及び磁気発生部３０と磁気センサ１０との個体ごとの位置関係によって、基準出力が設定範囲外になってしまう場合がある。基準出力が設定範囲より高くなる場合には、基準出力が設定範囲内に収まるように、より小さい抵抗値の外部抵抗素子Ｒ_ｏを電流制御部６０として接続する。一方、基準出力が設定範囲より低くなる場合には、基準出力が設定範囲内となるように、より大きい抵抗値の外部抵抗素子Ｒ_ｏを電流制御部６０として接続する。基準出力と設定範囲との比較結果から、取り換えるべき外部抵抗素子Ｒ_ｏの抵抗値を算出し、算出された抵抗値に基づいて、外部抵抗素子Ｒ_ｏを選択してもよい。

図１４は、電流制御部６０を変更することによる電流センサ１００の感度調整方法の他例を示す。ステップＳ４１０からステップＳ４３０は、図１３のステップＳ３１０からステップＳ３３０と同様である。電流センサ１００は、基準出力が設定範囲内に収まっているかを判断する（ステップＳ４４０）。基準出力が設定範囲内に収まっていない場合には（ステップＳ４４０：ＮＯ）、電流制御部６０の抵抗値をトリミングにより変更する（ステップＳ５０）。

例えば、初期状態において、図１２に示されるように、複数の抵抗素子６４と、各抵抗素子６４に並列に接続される複数のヒューズ部６６が備えられる。基準出力が設定範囲よりも小さくなるように、ヒューズ部６６の数を設定しておく。複数のヒューズ部６６のうち１つのヒューズ部６６を切断することによって、一つの抵抗素子６４が端子６１と端子６２との間に接続される。基準出力が設定範囲の下限を超えるまで、ヒューズ部６６を一つずつ切断する処理を繰り返すことによって、適切な抵抗値が選択される。

ステップ４５０の処理は、調整者の手動操作によらず、自動操作によって実行されてもよい。自動操作を採用する場合は、複数の抵抗素子６４のそれぞれの抵抗素子６４の各両端に、ヒューズ部６６に代えて、図４に示したスイッチ部５６が接続される。図４に示される選択部５１と同様の構成が採用されてよい。例えば、選択部５１は、初期状態において、抵抗素子６４（６４−１、６４−２、６４−３、及び６４−４）の各両端をそれぞれスイッチ部５６により短絡しておく。

基準出力が、設定範囲の下限より低い場合には、制御部５２は、抵抗素子６４（６４−１、６４−２、６４−３、及び６４−４）のうちから一つずつ選んで、トリミング回路本体５４内のヒューズ抵抗を切断してスイッチ部５６のオン・オフを順次に切り替えて、一つの抵抗素子６４の両端が短絡していない状態に変化させる。基準出力が設定範囲の下限を超えるまで、ヒューズ部６６を一つずつ切断する処理を繰り返すことによって、適切な抵抗値が選択される。自動的に抵抗値をトリミングすることができるので、調整者の負担が軽減される。

図１５は、第６実施形態の電流センサ１００の構成の概要を示す。本例の電流センサ１００の調整部４０は、増幅部４２と、端子６１及び端子６２とを備える。増幅部４２は、第１から第３実施形態において説明したように、入力Ｖ_１を増幅するときの増幅率Ｇ_ｖを設定可能である。また、端子６１及び端子６２は、第４および第５実施形態において説明したように、電流制御部６０が接続可能な端子である。したがって、本例の電流センサ１００によれば、調整部４０は、増幅部４２の増幅率Ｇ_ｖ及び電流制御部６０の双方によって、電流センサ１００の感度を調整することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。本明細書における各実施形態は、適宜組み合わせることができる。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順序で実施することが必須であることを意味するものではない。

２・・・導体、４・・・フィードバックループ、１０・・・磁気センサ、１１・・・ホール素子、１２・・・出力端、２０・・・フィードバック部、２２・・・出力端、３０・・・磁気発生部、３２・・・一端部、３４・・・他端部、４０・・・調整部、４２・・・増幅部、４３・・・出力部、４４・・・記憶部、４５・・・第１抵抗部、４６・・・第２抵抗部、４７・・・端子、４８・・・端子、４９・・・抵抗素子、５０・・・電流源、５１・・・選択部、５２・・・制御部、５４・・・トリミング回路本体、５６・・・スイッチ部、６０・・・電流制御部、６１・・・端子、６２・・・端子、６４・・・抵抗素子、６６・・・ヒューズ部、１００・・・電流センサ

Claims (22)

1. 被測定電流を測定する電流センサであって、
   前記被測定電流から生じた磁場を測定する磁気センサと、
   磁場を前記磁気センサに与える磁気発生部と、
   前記磁気センサの位置において前記磁気発生部から生じる磁場が前記被測定電流から生じた磁場を打ち消すように、前記磁気センサの出力に応じた信号を前記磁気発生部に出力するフィードバック部と、
   前記磁気センサ、前記磁気発生部、及び、前記フィードバック部により形成されるフィードバックループの外に設けられ、前記電流センサの感度を調整する調整部と、
   を備える電流センサ。
2. 前記調整部は、前記フィードバック部からの入力を増幅して出力し当該増幅の増幅率を設定可能な増幅部を有する、
   請求項１に記載の電流センサ。
3. 前記増幅部は、前記被測定電流が流れる導体と前記磁気センサとの位置関係に少なくとも部分的に基づいた前記増幅率を設定する、
   請求項２に記載の電流センサ。
4. 前記増幅部は、前記磁気発生部と前記磁気センサとの位置関係に少なくとも部分的に基づいた前記増幅率を設定する、
   請求項２又は３に記載の電流センサ。
5. 前記増幅部は、
   前記増幅率についての情報を書き込み可能な記憶部と、
   前記磁気センサの出力に応じた信号を、前記記憶部に書き込まれた情報に対応する増幅率で増幅して出力する出力部と、
   を有する、
   請求項２から４のいずれか１項に記載の電流センサ。
6. 前記増幅部は、前記記憶部に書き込まれた前記情報に基づいて、複数の抵抗素子から少なくとも一つの抵抗素子を選択する選択部を備え、
   前記出力部は、前記選択された抵抗素子に関係づけられた増幅率により、前記磁気センサの出力に応じた信号を増幅する、
   請求項５に記載の電流センサ。
7. 前記フィードバック部は、前記磁気センサの出力を増幅して前記磁気発生部に出力する、
   請求項２から６のいずれか１項に記載の電流センサ。
8. 前記磁気発生部は、コイルを有する、
   請求項２から７のいずれか１項に記載の電流センサ。
9. 前記被測定電流が流れる導体を備える、
   請求項２から８のいずれか１項に記載の電流センサ。
10. 前記調整部は、電流制御部が接続可能な端子を有し、前記端子に接続される前記電流制御部によって、前記磁気発生部に流れる電流を変化させる、
    請求項１から９のいずれか１項に記載の電流センサ。
11. 前記端子は、前記電流制御部として外部抵抗素子が交換可能に接続される、
    請求項１０に記載の電流センサ。
12. 複数の抵抗素子から少なくとも一つの抵抗素子を前記電流制御部として前記端子に接続するようにトリミングするトリミング回路を備える、
    請求項１０に記載の電流センサ。
13. 被測定電流を測定する電流センサの感度調整方法であって、
    前記電流センサは、前記被測定電流から生じた磁場を測定する磁気センサと、磁場を前記磁気センサに与える磁気発生部と、前記磁気センサの位置において前記磁気発生部から生じる磁場が前記被測定電流から生じた磁場を打ち消すように、前記磁気センサの出力に応じた信号を前記磁気発生部に出力するフィードバック部と、前記磁気センサ、前記磁気発生部、及び、前記フィードバック部により形成されるフィードバックループの外に設けられ、前記電流センサの感度を調整する調整部と、を備え、
    前記感度調整方法は、前記調整部によって、前記電流センサの感度を調整する調整ステップを備える、
    感度調整方法。
14. 前記調整部は、前記フィードバック部からの入力を増幅して出力し当該増幅の増幅率を設定可能な増幅部を有し、
    前記調整ステップは、前記増幅部の増幅率を調整する、
    請求項１３に記載の感度調整方法。
15. 前記電流センサによって前記被測定電流として基準電流を測定し、前記基準電流に対応する基準出力を前記増幅部から出力する出力ステップを更に備え、
    前記調整ステップは、前記基準出力に応じた増幅率についての情報を前記増幅部の増幅率についての情報として記録する記録ステップを有する、
    請求項１４に記載の感度調整方法。
16. 前記調整ステップは、前記被測定電流が流れる導体と前記磁気センサとの個体ごとの位置関係に少なくとも部分的に基づいた前記増幅率を設定する、
    請求項１４または１５に記載の感度調整方法。
17. 前記調整ステップは、前記磁気発生部と前記磁気センサとの個体ごとの位置関係に少なくとも部分的に基づいた前記増幅率を設定する、
    請求項１４から１６のいずれか１項に記載の感度調整方法。
18. 前記調整ステップは、前記電流センサを構成する複数の部品を実装した後に、前記記録ステップにおいて記録された前記情報に基づいて、複数の抵抗素子から、前記増幅部における増幅率に関係する少なくとも一つの抵抗素子を選択する選択ステップを備える、
    請求項１５に記載の感度調整方法。
19. 前記調整部は、電流制御部が接続可能な端子を有し、
    前記調整ステップは、前記端子に接続される前記電流制御部によって、前記磁気発生部に流れる電流を変化させる、
    請求項１３に記載の感度調整方法。
20. 前記電流センサによって前記被測定電流として基準電流を測定し、前記基準電流に対応する基準出力を前記電流センサから出力する出力ステップと、
    前記基準出力に応じた抵抗値の外部抵抗素子を前記電流制御部として前記端子に接続する接続ステップと、を備える、
    請求項１９に記載の感度調整方法。
21. 前記接続ステップは、前記被測定電流が流れる導体と前記磁気センサとの個体ごとの位置関係に少なくとも部分的に基づいた抵抗値の外部抵抗素子を前記電流制御部として前記端子に接続する、
    請求項２０に記載の感度調整方法。
22. 前記接続ステップは、前記磁気発生部と前記磁気センサとの個体ごとの位置関係に少なくとも部分的に基づいた抵抗値の外部抵抗素子を前記電流制御部として前記端子に接続する、
    請求項２０に記載の感度調整方法。

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