JP6591953B2 - 磁気センサ装置および電流センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気センサ装置および電流センサ装置に関する。

従来、磁気センサおよび電流センサといったセンサ装置の検出信号に基づき、種々の処理を実行する処理システムは、センサ装置から検出信号と共に異常検出信号を受け取り、検出信号の異常に基づく処理を更に実行することが知られていた（例えば、特許文献１〜３参照）。また、ホール素子を用いた磁気センサが知られていた（例えば、非特許文献１参照）。
特許文献１ 米国特許出願公開第２０１１／０１９９１３２号明細書
特許文献２ 米国特許出願公開第２０１３／０００９６７８号明細書
特許文献３ 米国特許出願公開第２０１５／０１８５２７９号明細書
非特許文献１ R.S. Popovic著、「Hall Effect Devices」、Inst of Physics Pub Inc、１９９１年５月

しかしながら、センサ装置から出力される検出信号および異常検出信号の受信タイミングにバラツキがあると、処理システムは異常を検知しても異常検知に基づく処理の実行が遅れてしまう場合があった。例えば、過電流等の異常を検出した場合、直ちに処理システムの処理を停止すべきであるが、このように異常検知後の処理が遅れてしまうと、処理システムに設けられるデバイスおよび処理システムに接続されるデバイス等が故障または破壊することがあった。

本発明の第１の態様においては、磁気センサ素子と、磁気センサ素子の出力を増幅して出力する増幅部と、磁気センサ素子の出力または増幅部の出力を閾値と比較する複数の比較部と、複数の比較部のうち対応する比較部が出力する比較結果を遅延してそれぞれ出力する複数の遅延部と、を備える磁気センサ装置を提供する。

本発明の第２の態様においては、計測対象の電流を流す電流路と、電流路に対応して配置され、計測対象の電流に応じて生じる磁場を検知する第１の態様の磁気センサ装置と、を備える電流センサ装置を提供する。

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。

センサ装置１００の検出信号に応じた処理を実行する制御装置１０の構成例を示す。 本実施形態に係る磁気センサ装置２００の構成例を示す。 本実施形態に係る閾値生成部３１０および比較部３２０の構成例を示す。 本実施形態に係る比較部３２０の入力信号および出力信号の第１例を示す。 本実施形態に係る比較部３２０の入力信号および出力信号の第２例を示す。 本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第１変形例を示す。 本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第２変形例を示す。 本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第３変形例を示す。 本実施形態に係る積分部３５２の構成例を示す。 本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第４変形例を示す。 本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第５変形例を示す。 本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第６変形例を示す。 本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第７変形例を示す。 本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第８変形例を示す。 本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第９変形例を示す。 本実施形態に係る磁気センサ装置２００を実装したパッケージ５０と、当該パッケージ５０を備える電流センサ装置３００の構成例を示す。

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。

図１は、センサ装置１００の検出信号に応じて、予め定められた処理を実行する制御装置１０の構成例を示す。センサ装置１００は、入力する磁場を検出する磁気センサであってよく、これに代えて、入力する電流を検出する電流センサであってもよい。センサ装置１００は、外部から入力する磁場または電流の大きさに応じた検出信号を出力する。

制御装置１０は、センサ装置１００が出力する検出信号に応じて、当該制御装置１０に接続される装置等を制御する。制御装置１０の制御対象は、センサ装置１００が出力する検出信号に応じて制御する装置であれば、モーター、アクチェータ、移動ステージ、およびエンジン等でよい。本実施形態において、制御装置１０は、モーターに接続され、モーターの駆動を制御する例を説明する。この場合、センサ装置１００は、当該モーターの駆動電流を検出し、制御装置１０は、検出された駆動電流に応じたフィードバック制御を実行する。即ち、制御装置１０、モーター、およびセンサ装置１００は、モーターを駆動する処理システムを構成する。センサ装置１００は、ＣＰＵ２０と、過電流処理回路３０と、を備える。

ＣＰＵ２０は、センサ装置１００が出力する検出信号に応じて、モーターの駆動を制御する。ＣＰＵ２０は、一例として、インバータ回路等を介してモーターに接続され、インバータ回路を制御する制御信号を供給することで、モーターを駆動する。ＣＰＵ２０は、予め定められたアルゴリズム等に基づき、モーターの駆動を制御してよい。ＣＰＵ２０は、ベクトル制御、またはＰＩＤ制御等を実行してモーターを駆動してよい。

ＣＰＵ２０は、過電流処理回路３０が、検出信号の異常を検出したことに応じて、制御をモーター、インバータ回路の保護制御への変更、または、制御を中止または中断する。例えば、過電流処理回路３０は、これらを実行させる割り込み信号をＣＰＵ２０へ送ってよい。また、ＣＰＵ２０が過電流処理回路３０を有してもよく、その場合、センサ装置１００が出力する検出信号を割り込み信号として直接ＣＰＵ２０が受けてよい。モーターを駆動する電流が基準値を超えた過電流となった場合、当該モーターが加熱されることがあり、動作不良、故障、および破壊等に至る場合がある。また、駆動回路等に短絡が生じた場合、回路および／またはモーターの動作不良、故障、および破壊等に至る場合がある。そこで、過電流処理回路３０は、検出信号の振幅値の大きさ等に基づき、当該検出信号の異常を検出する。

過電流処理回路３０は、検出信号が第１基準値以上になったことに応じて、モーターの駆動電流が過電流であると判断してよい。また、過電流処理回路３０は、検出信号が第２基準値以下となったことに応じて、短絡が生じたと判断してよい。ここで、第１基準値および第２基準値は、予め定められた値でよく、これに変えて、外部から指定される値でもよい。なお、図１において、過電流処理回路３０が検出信号に基づいて異常を検出する例を説明したが、これに代えて、センサ装置１００が異常を検出し、検出した結果を過電流処理回路３０が受け取ってもよい。

以上の処理システムにおいて異常が検出された場合、過電流処理回路３０は、直ちにＣＰＵ２０へ制御の割り込みを実行し、ＣＰＵ２０がモーター、インバータ回路の制御を調整し、電流が過剰に流れないような保護制御への変更を行うか、制御の中止または中断させることが望ましい。しかしながら、信号配線の長さ、寄生抵抗、および寄生容量等によって、過電流処理回路３０が受け取る検出信号の応答時間にはバラツキが生じることがあった。即ち、センサ装置１００から出力される検出信号をＣＰＵ２０および過電流処理回路３０がそれぞれ受信する受信タイミングにバラツキが生じてしまい、過電流処理回路３０が異常を検知しても、ＣＰＵ２０がモーター、インバータ回路の保護制御への変更、または、制御の中止若しくは中断を直ちに実行できない場合があった。

また、一例として、センサ装置１００が単一のデバイスとして形成される場合、制御装置１０の内部において、ＣＰＵ２０および過電流処理回路３０の受信タイミングおよび制御タイミングを調整しなければならず、設計、製作、動作試験、異常検出および改良等のコストが上昇していた。そこで、本実施形態に係るセンサ装置は、センサ装置内部で検出信号および検出信号の異常を検知する検知信号の出力タイミングを調整可能に出力する。このようなセンサ装置について、まず、磁場を検出する磁気センサ装置を例に述べる。

図２は、本実施形態に係る磁気センサ装置２００の構成例を示す。磁気センサ装置２００は、入力する磁場の大きさに応じた磁場検出信号を第１出力として出力する。また、磁気センサ装置２００は、入力する磁場が基準範囲外となった場合に、異常を通知する検知信号を第２出力として出力する。磁気センサ装置２００は、磁気センサ素子２１０と、増幅部１１０と、検知部１２０と、入出力部１５０と、設定部１６０と、クロック生成部１７０と、を備える。

磁気センサ素子２１０は、当該磁気センサ装置２００に入力する磁場の大きさに応じた検出信号を出力する。磁気センサ素子２１０は、例えば、基板等の表面に形成され、当該平面に略垂直な方向の磁場を検出する。本実施形態に係る磁気センサ素子２１０は、ホール素子を有する例を説明する。ここで、基板表面をＸＹ平面とし、ＸＹ平面に垂直な方向をＺ軸とすると、ホール素子は、Ｘ軸方向に電流を流すとＺ軸方向に入力する磁場に応じたＹ軸方向の起電力を発生させる（ホール効果）素子である。磁気センサ素子２１０は、ＸＹ平面において、十字形状に形成されてよい。磁気センサ素子２１０は、半導体等で形成されてよい。

磁気センサ素子２１０は、端子２１２および端子２１４を含む第１端子対および端子２１６および端子２１８を含む第２端子対を有する。磁気センサ素子２１０は、一例として、第１端子対および第２端子対が基板表面に形成され、基板に略垂直に入力する磁場を検出する。即ち、磁気センサ素子２１０は、第１端子対に電流を流すと、入力する磁場に応じて第２端子対から磁場に応じた起電力を発生させる。また、磁気センサ素子２１０は、第２端子対に電流を流すと、入力する磁場に応じて第１端子対から磁場に応じた起電力を発生させる。

このような磁気センサ素子２１０は、出力信号に素子固有のオフセット信号を含めて出力することがある。このようなオフセット信号を低減すべく、非特許文献１に記載されているスピニングカレント法等を利用してよい。当該スピニングカレント法は、第１位相と第２位相を繰り返すスピニングカレントクロックに基づき、ホール素子に流す電流の方向を切り換え、磁場入力に応じた信号成分とオフセットによる信号成分の極性を反転させる。

例えば、第１位相において、＋Ｚ方向の磁場入力Ｂに対して、端子２１２から端子２１４（＋Ｘ方向とする）へと通電した磁気センサ素子２１０は、端子２１８（＋Ｙ方向側とする）からホール起電力信号＋Ｖ_Ｓを発生する（−Ｙ方向側の端子２１６からホール起電力信号−Ｖ_Ｓを発生する）と共に、＋Ｙ方向のオフセット電圧＋Ｖ_Ｏを出力する。この場合、磁気センサ素子２１０は、同じ＋Ｚ方向の磁場入力に対して、第２位相において端子２１８から端子２１６（−Ｙ方向）へと通電すると、＋Ｘ方向側の端子２１４からホール起電力信号＋Ｖ_Ｓを発生する（−Ｘ方向側の端子２１２からホール起電力信号−Ｖ_Ｓを発生する）と共に、＋Ｘ方向のオフセット電圧＋Ｖ_Ｏを出力する。

したがって、第１位相において磁気センサ素子２１０のＹ軸方向の第２端子対から出力電圧Ｖ_ｈ1を取得し、第２位相において磁気センサ素子２１０のＸ軸方向の第１端子対から出力電圧Ｖ_ｈ２を取得することで、磁気センサ素子２１０の磁場Ｂの検出信号は次式のように示される。なお、次式は、端子２１８および端子２１２を正側として符号を付与した例を示す。
（数１）
Ｖ_ｈ１＝＋２Ｖ_Ｓ＋Ｖ_Ｏ
Ｖ_ｈ２＝−２Ｖ_Ｓ＋Ｖ_Ｏ

このように、通電方向を切り換えることにより、（数１）式のように、ホール素子の検出信号のうち、ホール起電力信号Ｖ_Ｓの信号成分の符号を、第１位相と第２位相において反転させることができる。即ち、スピニングカレント法は、スピニングカレントクロックによってホール起電力信号Ｖ_Ｓを変調して変調信号にすると共に、オフセット電圧Ｖ_ＯをＤＣ信号出力とするので、周波数領域で２つの信号を分離することができ、理想的には、フィルタ等を用いて当該オフセット信号を除去することができる。

増幅部１１０は、このように、磁気センサ素子２１０の駆動電流を切り換えて供給しつつ、磁気センサ素子２１０の変調された検出信号を受け取り、当該検出信号を復調して第１出力として出力する。また、増幅部１１０は、内部に増幅回路を有し、磁気センサ素子２１０の出力を増幅して出力する。増幅部１１０は、切換部２３０と、第１増幅回路２４０と、復調部２５０と、第２増幅回路２６０と、第３増幅回路２７０と、を有する。

切換部２３０は、磁気センサ素子２１０の第１端子対および第２端子対の間で駆動電流を流す端子対および磁気センサ素子２１０の出力をセンスする端子対を、外部から供給される第１クロックに応じて切り換える。切換部２３０は、例えば、第１クロックの第１位相において、電源の電位Ｖ_ＤＤを端子２１２に、基準電位Ｖ_ＳＳを端子２１４にそれぞれ接続して、第１端子対に駆動電流を供給する。この場合、切換部２３０は、第１クロックの第２位相において、電源を端子２１８に、基準電位Ｖ_ＳＳを端子２１６にそれぞれ接続して、第２端子対に駆動電流を供給する。なお、基準電位Ｖ_ＳＳは、一例として、０Ｖである。

また、切換部２３０は、例えば、第１クロックの第１位相において、端子２１６および端子２１８を検出用の端子とし、当該検出用の端子を後段の第１増幅回路２４０に接続する。この場合、切換部２３０は、第１クロックの第２位相において、端子２１２および端子２１４を検出用の端子とし、当該検出用の端子を後段の第１増幅回路２４０に接続する。なお、切換部２３０は、端子２１８および端子２１２を正側の検出用端子としてよい。

第１増幅回路２４０は、切換部２３０から供給される磁気センサ素子２１０の出力信号を増幅する。第１増幅回路２４０は、差動増幅回路でよい。また、第１増幅回路２４０は、電圧を電流に変換するトランジスタ差動対でもよい。第１増幅回路２４０は、例えば、第１クロックの第１位相において、（数１）式に示す第２端子対からの出力電圧Ｖ_ｈ1を増幅し、第１クロックの第２位相において、第１端子対からの出力電圧Ｖ_ｈ２を増幅する。第１増幅回路２４０は、増幅した信号を復調部２５０に供給する。

復調部２５０は、入力する信号の正負を予め定められたタイミングで反転する。復調部２５０は、切換部２３０の切り換えタイミングと同期したタイミングで、信号の正負を反転してよい。即ち、復調部２５０は、外部から供給される第１クロックに応じて、信号の正負を反転してよい。

復調部２５０は、例えば、入力信号を２つの信号線を用いた差動信号として第１増幅回路２４０から受けとり、２つの信号線を用いた差動信号として出力する。この場合、復調部２５０は、入力信号線の一方を出力信号線の一方に接続し、かつ、入力信号線の他方を出力信号線の他方に接続するか、入力信号線の一方を出力信号線の他方に接続し、かつ、入力信号線の他方を出力信号線の一方に接続するか、を切り換えてよい。

これにより、復調部２５０の第１位相の出力信号Ｖ_ｏ１および第２位相の出力信号Ｖ_ｏ２は、次式で示される。なお、次式において、Ａは、第１増幅回路２４０の増幅率を示す。
（数２）
Ｖ_ｏ１＝＋Ａ（２Ｖ_Ｓ＋Ｖ_Ｏ）
Ｖ_ｏ２＝＋Ａ（２Ｖ_Ｓ−Ｖ_Ｏ）

復調部２５０は、入力信号を第１クロックに同期して反転させることで、ホール起電力信号Ｖ_Ｓを直流成分にし、オフセット電圧Ｖ_Ｏを変調信号成分とする。復調部２５０は、（数２）式に示すような出力信号を第２増幅回路２６０に供給する。

第２増幅回路２６０は、復調部２５０から供給される出力信号を増幅する。第２増幅回路２６０は、差動増幅回路でよい。また、第２増幅回路２６０は、電流電圧変換回路でもよい。第２増幅回路２６０は、増幅した信号を第３増幅回路２７０に供給する。また、第２増幅回路２６０は、増幅信号を検知部１２０に供給する。

第３増幅回路２７０は、第２増幅回路２６０から供給される出力信号を増幅する。第３増幅回路２７０は、バッファアンプでよい。また、第３増幅回路２７０は、差動増幅回路でよい。第３増幅回路２７０は、アナログ信号を出力してよい。第３増幅回路２７０は、増幅した信号を増幅部１１０の第１出力として外部に供給してよい。なお、第２増幅回路２６０の出力信号が増幅部１１０の第１出力として出力できる場合、第３増幅回路２７０は、無くてもよい。

以上の本実施形態に係る増幅部１１０は、直流成分のホール起電力信号Ｖ_Ｓと、変調信号成分のオフセット電圧Ｖ_Ｏと、を有する磁気センサ素子２１０の磁場検出信号を第１出力として出力する。なお、増幅部１１０は、フィルタ等を更に有し、オフセット電圧Ｖ_Ｏを低減させた磁場検出信号を出力してもよい。ここで、増幅部１１０が、磁気センサ素子２１０の出力を受け取ってから、第１出力を出力するまでの遅延量を第１遅延量とする。第１遅延量は、一例として、５μｓである。

検知部１２０は、増幅部１１０から受け取った増幅信号と、閾値とを比較して、異常を検知する。検知部１２０は、検知結果を第２信号として出力する。ここで、検知部１２０は、第２信号の遅延時間を変更可能とする。検知部１２０は、閾値生成部３１０と、比較部３２０と、遅延部３３０とを有する。

閾値生成部３１０は、増幅部１１０から検知部１２０に入力する信号の閾値を生成する。閾値生成部３１０は、外部からの指示に応じた閾値を生成してよい。閾値生成部３１０は、磁気センサ素子２１０の出力の上限値および下限値に対応する閾値を生成してよい。閾値生成部３１０は、生成した基準値を比較部３２０に供給する。

比較部３２０は、磁気センサ素子２１０の出力または増幅部１１０の出力を閾値生成部３１０が生成した閾値と比較する。比較部３２０は、例えば、増幅部１１０の出力が、上限を超えたか否か、および、下限を下回ったか否かを、比較結果として出力する。このような比較結果を用いることで、増幅部１１０の出力が上限を超えた場合、または下限を下回った場合に応じて、磁気センサ素子２１０の出力異常を検知できる。また、増幅部１１０の出力が上限および下限の間の範囲にある場合、磁気センサ素子２１０の出力が正常であることを検知できる。比較部３２０は、第１クロックとは少なくとも位相が異なる第２クロックに応じて、磁気センサ素子２１０の出力を閾値と比較してよい。比較部３２０は、比較結果を遅延部３３０に供給する。

遅延部３３０は、比較部３２０が出力する比較結果を遅延して出力する。遅延部３３０は、グリッチフィルタ３３２と、可変遅延回路３３４とを有する。グリッチフィルタ３３２は、比較部３２０が出力する比較結果のグリッチを除去する。グリッチフィルタ３３２は、過渡的なノイズ等により発生する比較部３２０の誤判定を低減させる。グリッチフィルタ３３２は、ローパスフィルタ、サンプルホールド回路、および／またはフリップフロップ等で構成されてよい。また、グリッチフィルタ３３２は、第２クロックに応じて動作してよく、第２クロックに応じてグリッチ数をカウント（比較部３２０が出力する比較結果をカウント）してグリッチであるかどうかを判定し、グリッチを除去してよい。

可変遅延回路３３４は、グリッチフィルタ３３２を通過した比較結果を遅延して出力する。可変遅延回路３３４は、第２クロックに応じて、比較結果を遅延させてよい。可変遅延回路３３４は、外部から設定された遅延量で、比較結果を遅延させて出力する。可変遅延回路３３４は、当該検知部１２０の遅延量が第１遅延量と同等または超える範囲程度まで調節可能としてよい。一例として、当該検知部１２０の入力から可変遅延回路３３４に至るまでの遅延量が１μｓの場合、可変遅延回路３３４は、０から５μｓの範囲で遅延量を可変する。可変遅延回路３３４は、シフトレジスタ、カウンタ、フリップフロップ、および／または、複数のディレイラインと切換スイッチの組み合わせ等で構成されてよい。遅延部３３０は、このようにグリッチフィルタ３３２および可変遅延回路３３４を構成することにより、不要なグリッチを除去しつつ、遅延の時間を詳細に調整できる。

入出力部１５０は、当該磁気センサ装置２００の外部との信号を授受する。入出力部１５０は、例えば、当該磁気センサ装置２００の内部回路のパラメータ等を設定する信号を受信する。また、入出力部１５０は、外部からの要求等に応じて、内部回路のパラメータ等の情報を外部に供給してよい。また、入出力部１５０は、内部回路の動作状態等を外部に供給してもよい。入出力部１５０は、一例として、外部の制御装置１０と接続され、制御装置１０によって当該磁気センサ装置２００の内部設定および／または動作制御が実行される。

設定部１６０は、当該磁気センサ装置２００の内部回路のパラメータ等を設定する。設定部１６０は、入出力部１５０が受信する外部からの指示に応じて、内部回路のパラメータ等を設定してよい。設定部１６０は、記憶部１６２を有し、内部回路のパラメータ等を記憶してよい。また、設定部１６０は、外部からの信号に応じて、内部回路のパラメータ等を記憶してよい。また、設定部１６０は、記憶部１６２に記憶されたデータに基づき、内部回路のパラメータ等を記憶してもよい。

設定部１６０は、外部からの指示に応じて、可変遅延回路３３４の遅延量を設定する。また、設定部１６０は、外部からの指示に応じて、閾値生成部３１０の閾値を設定してよい。また、設定部１６０は、外部からの指示に応じて、クロック生成部１７０のクロック周波数を設定してもよい。また、設定部１６０は、外部からの指示に応じて、グリッチフィルタ３３２のグリッチであることを判定する数、または除去までの時間を設定してよい。

クロック生成部１７０は、第１クロックを生成する。また、クロック生成部１７０は、第１クロックの整数倍の周期を有し、第１クロックのタイミングに対して予め定められた位相差をもつ第２クロック信号を生成する。即ち、第２クロックは、第１クロックの１以上の整数倍の周波数を有する。クロック生成部１７０は、第１クロックおよび第２クロックの周波数を変更可能に生成してよく、この場合、当該周波数は設定部１６０により設定されてよい。クロック生成部１７０は、生成した第１クロックを増幅部１１０に供給し、生成した第２クロックを検知部１２０に供給する。

以上の本実施形態における磁気センサ装置２００は、スピニングカレント法によって、磁気センサ素子２１０の磁気検出成分およびオフセット成分を周波数的に分離して第１出力として出力しつつ、磁気検出成分の異常を検出する検出信号を第２出力として出力する。また、磁気センサ装置２００は、第２出力の遅延量を外部から入出力部１５０を介してプログラマブルに調節できる。

ここで、磁気センサ装置２００は、第１出力の第１遅延量よりも第２出力の遅延量を小さく設定してよい。これにより、当該磁気センサ装置２００に接続する制御装置１０等は、第１出力を受信する前に第２出力を受信し、第２出力が異常を検知した信号であることに応じて、ＣＰＵ２０がインバータ回路の出力を直ちに遮断することができる。これにより、モーター、およびインバータ回路等を保護することを容易に実行できる。この場合、制御装置１０等は、磁気センサ装置２００の第２出力の遅延量を変更できるので、当該制御装置１０の内部回路のタイミング調節等の工数を低減させることができ、製造コストを低減させることができる。このような磁気センサ装置２００の比較部３２０について次に説明する。

図３は、本実施形態に係る閾値生成部３１０および比較部３２０の構成例を示す。図３において、図２に示された本実施形態に係る磁気センサ装置２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。

閾値生成部３１０は、磁気センサ素子２１０の出力の上限値に対応する上方閾値と、下限値に対応する下方閾値とを生成する。図３は、閾値生成部３１０が３つの抵抗を用いて２つの閾値を生成する例を示す。閾値生成部３１０は、電源電圧Ｖ_ＤＤおよび基準電位Ｖ_ＳＳの間に直列に接続される３つの抵抗を有する。一例として、抵抗Ｒ１は一端が電源電圧Ｖ_ＤＤに接続され、抵抗Ｒ２は一端が基準電位Ｖ_ＳＳに接続され、抵抗Ｒ３は抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ２の間に接続される。抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ３は、固定抵抗でよい。抵抗Ｒ２は可変抵抗であり、抵抗値は設定部１６０によって設定可能でよい。

図３は、上方閾値を抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ３の間の電位とし、下方閾値を抵抗Ｒ３および抵抗Ｒ２の間の電位とした例を示す。即ち、設定部１６０が抵抗Ｒ３の抵抗値を設定することにより、閾値生成部３１０は、対応する上方閾値および下方閾値を生成できる。なお、図３に示す閾値生成部３１０は一例であり、本例に限定されることはない。例えば、抵抗Ｒ１、抵抗Ｒ２、および抵抗Ｒ３のうち、少なくとも２つの抵抗が可変抵抗でよく、この場合、設定部１６０は少なくとも２つの可変抵抗の抵抗値を設定する。これにより、設定部１６０は、上方閾値および下方閾値をそれぞれ独立に設定することができる。

比較部３２０は、第１比較回路３２２と、第２比較回路３２４と、論理回路３２６と、を有する。第１比較回路３２２は、第２増幅回路２６０からの出力信号と、上方閾値とを比較する。第１比較回路３２２は、例えば、当該出力信号が上方閾値よりも大きい場合にハイ電位を出力し、当該出力信号が上方閾値以下の場合にロー電位を出力する。即ち、第１比較回路３２２は、磁気センサ素子２１０の出力が設定された上限値を超えたか否かを判定する。

第２比較回路３２４は、第２増幅回路２６０からの出力信号と、下方閾値とを比較する。第２比較回路３２４は、例えば、当該出力信号が下方閾値よりも小さい場合にハイ電位を出力し、当該出力信号が下方閾値以上の場合にロー電位を出力する。即ち、第２比較回路３２４は、磁気センサ素子２１０の出力が設定された下限値を超えたか否かを判定する。第１比較回路３２２および第２比較回路３２４は、コンパレータでよい。

論理回路３２６は、第１比較回路３２２および第２比較回路３２４の出力の論理和を出力する。即ち、論理回路３２６は、磁気センサ素子２１０の出力が上限値を超えたこと、または、下限値を下回ったことに応じて、ハイ電位を出力する。また、論理回路３２６は、磁気センサ素子２１０の出力が上限値および下限値の間の範囲内の場合、ロー電位を出力する。以上の閾値生成部３１０および比較部３２０の動作について次に説明する。

図４は、本実施形態に係る比較部３２０の入力信号および出力信号の第１例を示す。図４の横軸は時間を示し、縦軸は信号電圧を示す。なお、図４は、基準電位Ｖ_ＳＳが０Ｖであり、上方閾値電圧がＶ_ＤＤ／２より大きく、Ｖ_ＤＤ未満であり、下方閾値電圧がＶ_ＳＳより大きく、Ｖ_ＤＤ／２未満である例を示す。比較部３２０は、入力信号に応じて、ハイ電位またはロー電位の出力信号を出力する。

比較部３２０は、例えば、入力信号が上方閾値電圧を超えたことに応じてハイ電位を出力し、また、入力信号が下方閾値電圧未満となったことに応じてハイ電位を出力する。また、比較部３２０は、入力信号が下方閾値電圧以上、上方閾値電圧以下の場合、ロー電位を出力する。以上のように、比較部３２０は、入力信号と閾値を比較することで、磁気センサ素子２１０の出力の異常を検知することができる。また、図４に示すような入力信号に、瞬間的に閾値電圧を超える（または下回る）雑音が混入する場合が生じても、グリッチフィルタ３３２が当該雑音を低下させるので、検知部１２０は、磁気センサ素子２１０の出力異常の誤検知を防止することができる。

図５は、本実施形態に係る比較部３２０の入力信号および出力信号の第２例を示す。図５の横軸は時間を示し、縦軸は信号電圧を示す。図５は、磁気センサ装置２００がスピニングカレント法を実行した場合の、比較部３２０の入力信号および出力信号の一例を示す。即ち、切換部２３０は、クロック生成部１７０が生成する第１クロックをスピニングカレントクロックとし、駆動電流を流す端子および磁気センサ素子２１０の出力をセンスする端子を切り換えてホール起電力信号を変調する。そして、復調部２５０は、当該第１クロックに応じて、変調されたホール起電力信号を復調する。

磁気センサ素子２１０に一定の磁場が入力する場合、比較部３２０の入力信号は、理想的には一定電圧のホール起電力信号となる。しかしながら、切換部２３０が切り換え動作を実行すると、磁気センサ素子２１０が有する浮遊容量成分等により、スパイク状の過渡的な雑音が発生することがある。また、復調部２５０による切り換え動作においてもスパイク状の過渡的な雑音が発生することがある。そこで、比較部３２０は、第１クロックの立ち上がりおよび立ち下がりタイミングに対して異なるタイミングを有する第２クロックを用いて、比較動作を実行する。

これにより、比較部３２０は、第１クロックの立ち上がりおよび立ち下がりタイミングで発生するスパイク状の雑音が低減した期間において、入力信号および閾値を比較することができ、より正確な比較動作を実行することができる。また、比較部３２０は、第１クロックの２倍以上の周波数を有する第２クロックを用いることにより、時間分解能を高くすることができる。

図５は、第１クロックの第１位相の立ち上がりタイミングにおいて、入力信号に正のスパイク雑音が発生し、第２位相の立ち下がりタイミングにおいて、入力信号に負のスパイク雑音が発生した例を示す。そして、比較部３２０は、第１クロックの２倍の周波数を有し、第１クロックの立ち上がりおよび立ち下がりタイミングに対してΔφの位相差を有する第２クロックに応じて、入力信号と閾値とを比較する例を示す。

そして、比較部３２０は、第２クロックに応じて入力信号および閾値を比較した結果を、信号出力とする。図５は、第２クロックの立ち下がりタイミングにおいて、入力信号が上方閾値を超えたことに応じて、比較部３２０が出力信号をハイ電位にした例を示す。また、第２クロックの立ち下がりタイミングにおいて、入力信号が上方閾値以下となったことに応じて、比較部３２０が出力信号をロー電位にした例を示す。

このように、第１クロックのタイミングでスパイク状の雑音を有する入力信号が入力しても、第１クロックとは位相の異なる第２クロックを用いることで、検知部１２０は、磁気センサ素子２１０の出力異常の誤検知を防止することができる。したがって、磁気センサ装置２００は、スピニングカレント法を実行して磁気センサ素子２１０のＤＣ雑音成分を信号成分から周波数的に分離しつつ、正確に磁気センサ素子２１０の出力異常を検知することができる。そして、磁気センサ装置２００は、検知結果である比較部３２０の比較結果を、プログラマブルに遅延させるので、雑音を分離した磁気センサ素子２１０の出力と、正確な検知結果の出力タイミングとを、外部からの指示に応じて設定可能に出力することができる。

以上の本実施形態に係る磁気センサ装置２００は、比較部３２０および遅延部３３０を１組有する例を説明したが、これに限定されることはない。磁気センサ装置２００は、比較部３２０および遅延部３３０を複数備えてよい。この場合、磁気センサ装置２００は、磁気センサ素子２１０の出力または増幅部１１０の出力を閾値と比較する複数の比較部３２０と、複数の比較部３２０のうち対応する比較部３２０が出力する比較結果を遅延してそれぞれ出力する複数の遅延部３３０と、を備える。このような磁気センサ装置２００の例を次に説明する。

図６は、本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第１変形例を示す。第１変形例の磁気センサ装置２００において、図２に示された本実施形態に係る磁気センサ装置２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第１変形例の磁気センサ装置２００は、比較部３２０および遅延部３３０の組を複数備える。

ここで、複数の遅延部３３０は、可変遅延回路３３４をそれぞれ有する。設定部１６０は、外部からの指示に応じて可変遅延回路３３４の遅延量のそれぞれを設定する。複数の遅延部３３０は、複数の比較部３２０のうち対応する比較部３２０が出力する比較結果のグリッチをそれぞれ除去する複数のグリッチフィルタ３３２を更に有してよい。この場合、可変遅延回路３３４のそれぞれは、複数のグリッチフィルタ３３２のうち対応するグリッチフィルタ３３２を通過した比較結果を遅延して出力する。

また、複数の比較部３２０のそれぞれは、第２クロックに応じて磁気センサ素子２１０の出力または増幅部１１０の出力を閾値と比較する。また、複数の遅延部３３０のそれぞれは、第２クロックに応じて、対応する比較部３２０が出力する比較結果を遅延させる。即ち、第１変形例の磁気センサ装置２００は、検知部１２０を複数備える。図６は、磁気センサ装置２００が第２出力を出力する検知部１２０と、第３出力を出力する検知部１３０と、を備える例を示す。

設定部１６０は、検知部１２０の閾値生成部３１０に設定する閾値と、検知部１３０の閾値生成部３１０に設定する閾値とを、異なる値に設定可能でよい。例えば、複数の比較部３２０および遅延部３３０の組のうち、第１の組の比較部３２０は、磁気センサ素子２１０の出力または増幅部１１０の出力を第１閾値と比較する。また、複数の比較部３２０および遅延部３３０の組のうち、第２の組の比較部３２０は、磁気センサ素子２１０の出力または増幅部１１０の出力を第１閾値とは異なる第２閾値と比較する。なお、図６において、検知部１２０は、比較部３２０および遅延部３３０の第１の組の一例であり、また、検知部１３０は、比較部３２０および遅延部３３０の第２の組の一例である。

そして、設定部１６０は、検知部１２０の比較部３２０に第１閾値を設定し、検知部１３０の比較部３２０に第２閾値を設定する。ここで、第１閾値は、磁気センサ素子２１０の予め定められた第１出力範囲を示す第１上方閾値および第１下方閾値を有してよく、第２閾値は、磁気センサ素子２１０の予め定められた第２出力範囲を示し、第１上方閾値よりも小さい第２上方閾値と、第１下方閾値よりも大きい２下方閾値とを有してよい。

これにより、第１変形例の磁気センサ装置２００に接続する制御装置１０等は、検知部１２０の第２出力と検知部１３０の第３出力とを、異なる用途で用いることができる。一例として、制御装置１０は、検知部１２０の閾値を第１出力の定格出力電圧程度、または第１出力の定格出力範囲程度に設定し、第２出力がハイ電位になったことに応じて、ＣＰＵ２０がインバータ回路の出力を遮断する。例えば、第１出力の定格出力電圧の、高電圧側が４．５Ｖ、低電圧側が０．５Ｖである場合に、検知部１２０の閾値の、高電圧側を４．４Ｖ、低電圧側を０．６Ｖとしてよい。

また、一例として、制御装置１０は、磁気センサ素子２１０に入力する磁場の大きさを制御するフィードバック回路等を有する場合、検知部１３０の閾値の範囲を検知部１２０の閾値の範囲よりも狭く設定してよい。つまり、検知部１３０の上方閾値電圧は、検知部１２０の上方閾値電圧よりも小さくする。また、検知部１３０の下方閾値電圧は、検知部１２０の下方閾値電圧よりも大きくする。この場合、制御装置１０は、第３出力がハイ電位になったことに応じて、磁気センサ素子２１０の出力が正常な動作範囲となるように当該フィードバック回路を動作させてよい。これにより、制御装置１０は、第３出力を用いて、磁気センサ素子２１０の出力に応じて入力磁場を制御しつつ、第２出力を用いて、磁気センサ素子２１０が深刻な異常を示す出力信号の範囲になった場合に、動作を停止させることができる。

ここで、設定部１６０は、検知部１２０の遅延時間と、検知部１３０の遅延時間とを、異なる値に設定可能でよい。即ち、第１の組の遅延部３３０は、第２の組の遅延部３３０とは異なる遅延量を有してよい。この場合、第１の組の遅延部３３０は、第２の組の遅延部３３０よりも小さい遅延量を有してよい。これに代えて、第１の組の遅延部３３０は、第２の組の遅延部３３０よりも大きい遅延量を有してもよい。

一例として、制御装置１０は、検知部１２０の遅延部３３０の遅延時間を検知部１３０の遅延部３３０の遅延時間よりも短く設定する。これにより、制御装置１０は、第２出力から磁気センサ素子２１０の出力が深刻な異常を示す範囲になったか否かを第３出力よりも早く受け取ることができ、直ちに動作を停止させることができる。また一例として、制御装置１０は、検知部１２０の遅延時間を検知部１３０の遅延時間よりも長く設定する。これにより、制御装置１０は、磁気センサ素子２１０の出力が急激に変化し、検知部１２０と検知部１３０の比較部３２０とが同時にハイ電位を出力しても、第２出力による保護制御を開始する前に、第３出力による保護制御を実行する時間を確保できる。つまり、このように、検知部１２０および検知部１３０の遅延時間を異なる値に設定することにより、制御装置１０の細やかな制御を実現できる。

図７は、本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第２変形例を示す。第２変形例の磁気センサ装置２００において、図２に示された本実施形態に係る磁気センサ装置２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第２変形例の磁気センサ装置２００は、積算部３５０と、積算通知部３６０と、を更に備える。図７は、検知部１２０が、積算部３５０および積算通知部３６０を有する例を示す。

積算部３５０は、比較部３２０が出力する比較結果または遅延部３３０が出力する遅延された比較結果を積算する。図７は、積算部３５０が遅延部３３０の出力する遅延された比較結果を積算する例を示す。積算部３５０は、比較部３２０のハイ電位の比較結果に応じてカウント数をアップさせてよく、ロー電位の比較結果に応じてカウント数をダウンさせてよい。これに代えて、積算部３５０は、比較部３２０のハイ電位の比較結果に応じてカウント数をアップさせる第１カウンタと、ロー電位の比較結果に応じてカウント数をアップさせる第２カウンタとを有してもよい。

ここで、設定部１６０は、外部からの指示に応じて、積算部３５０の基準範囲を設定してよい。例えば、設定部１６０は、積算部３５０のハイ電位およびロー電位の上限カウント値を設定する。

積算通知部３６０は、積算部３５０の積算結果が基準範囲外となったことを外部に通知する。例えば、積算通知部３６０は、指定されたカウント数を超える回数のハイ電位の比較結果を比較部３２０が出力したことに応じて、外部にハイ電位の通知信号を出力する。また、積算通知部３６０は、指定されたカウント数を超える回数のロー電位の比較結果を比較部３２０が出力したことに応じて、外部にロー電位の通知信号を出力する。これにより、第２変形例の磁気センサ装置２００は、例えば、磁気センサ素子２１０の出力が異常を示す状態が継続した場合に、通知信号を外部に供給することができる。

第２変形例の磁気センサ装置２００においても、図６で説明したように、比較部３２０および遅延部３３０を複数備えてよい。この場合、磁気センサ装置２００は、複数の比較部３２０のうち対応する比較部３２０が出力する比較結果、または、複数の遅延部３３０のうち対応する遅延部３３０が出力する遅延された比較結果を積算する一または複数の積算部３５０を備える。また、磁気センサ装置２００は、一または複数の積算部に対応し、対応する積算部３５０の積算結果が基準範囲外となったことを外部に通知する一または複数の積算通知部３６０を備える。即ち、磁気センサ装置２００は、複数の検知部１２０を備え、当該複数の検知部１２０のうち、少なくとも一の検知部１２０が、積算部３５０および積算通知部３６０を備えてよい。

図８は、本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第３変形例を示す。第３変形例の磁気センサ装置２００において、図２に示された本実施形態に係る磁気センサ装置２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第３変形例の磁気センサ装置２００は、第３増幅回路２７０に代えて、ＡＤ変換部２７２を備える。また、磁気センサ装置２００は、積分部３５２と、積分通知部３６２と、を更に備える。図８は、増幅部１１０がＡＤ変換部２７２を有し、検知部１２０が積分部３５２および積分通知部３６２を有する例を示す。

ＡＤ変換部２７２は、第２増幅回路２６０から供給される出力信号をデジタル信号に変換する。即ち、第３変形例の増幅部１１０は、磁気センサ素子２１０の出力を増幅してデジタル信号に変換し、第１出力として出力する。なお、ＡＤ変換部２７２は、変換したデジタル信号を、入出力部１５０から出力してもよい。

積分部３５２は、比較部３２０が出力する比較結果または遅延部３３０が出力する遅延された比較結果が予め定められた論理値であることに応じて、増幅された磁気センサ素子２１０の出力を積分する。図８は、積分部３５２が遅延部３３０の出力する遅延された比較結果を積分する例を示す。積分部３５２は、比較部３２０の比較結果がハイ電位であることに応じて、ＡＤ変換部２７２からの出力を積分する。積分部３５２は、ＡＤ変換部２７２の出力信号を積分することで、磁気センサ素子２１０に入射する磁場を発生させるモーター等に流れる電流量の総量、および当該モーター等に入力される電力量等を算出することができる。また、積分部３５２は、ＡＤ変換部２７２の出力信号を二乗に積分してもよく、この場合もモーターに入力される電力量等を算出することができる。

ここで、設定部１６０は、外部からの指示に応じて、積分部３５２の基準範囲を設定してよい。例えば、設定部１６０は、積分部３５２の電流量の総量、および／または出力電力の上限値等を設定する。

積分通知部３６２は、積分部３５２の積分結果が基準範囲外となったことを外部に通知する。例えば、積分通知部３６２は、ＡＤ変換部２７２が指定された電流量の総量を超えて出力したことに応じて、外部にハイ電位の通知信号を出力する。また、積算通知部３６０は、ＡＤ変換部２７２が指定された電流量の総量未満の第１出力を出力したことに応じて、外部にロー電位の通知信号を出力する。これにより、第３変形例の磁気センサ装置２００は、例えば、磁気センサ素子２１０の出力が異常を示す状態が継続した場合に、通知信号を外部に供給することができる。

なお、ＡＤ変換部２７２が第１出力を出力するタイミングと、比較部３２０または遅延部３３０が比較結果を出力するタイミングとは、異なる場合が多い。例えば、ＡＤ変換部２７２が第１出力を出力する更新レートが１２．５μｓであり、遅延部３３０の更新レートが２μｓの場合、１０．５μｓの間に積算されるべきＡＤ変換部２７２の出力が積分量に不足することになる。

そこで、積分部３５２は、積分を開始する場合、比較結果がハイ電位になってから最初にＡＤ変換部２７２の出力が更新された時間ｔ_０における出力値Ｖ_ＡＤ（ｔ_０）に、ＡＤ変換部２７２および遅延部３３０の更新レートの差分を乗じた値を、積分値に加算してよい。このような積分部３５２について、次に説明する。

図９は、本実施形態に係る積分部３５２の構成例を示す。積分部３５２は、カウント部４１０と、乗算部４２０と、演算部４３０と、比較部４４０とを含む。カウント部４１０は、遅延部３３０から供給される遅延された比較部３２０の比較結果を受け取る。カウント部４１０は、一例として、比較部３２０の比較結果がハイ電位になってからカウントを開始し、当該比較結果がハイ電位になってからの経過時間を計測する。

乗算部４２０は、比較結果がハイ電位になってからＡＤ変換部２７２の出力が更新された時間ｔ_０以降の当該ＡＤ変換部２７２の出力Ｖ_ＡＤ（ｔ）を取得する（ｔ＝ｔ_０，ｔ_１，ｔ_２，...）。乗算部４２０は、ＡＤ変換部２７２の出力が更新された時間ｔ_０における出力値Ｖ_ＡＤ（ｔ_０）に、比較結果がハイ電位になってからＡＤ変換部２７２の出力が更新されるまでにカウント部４１０がカウントした時間ｔ_ｃｎｔを乗じる。乗算部４２０の乗算結果ｔ_ｃｎｔ・Ｖ_ＡＤ（ｔ_０）は、ＡＤ変換部２７２が第１出力を更新する間に積算されるべきＡＤ変換部２７２の出力に略一致する。

演算部４３０は、時刻ｔ_０以降のＡＤ変換部２７２の出力Ｖ_ＡＤ（ｔ_ｋ）にＡＤ変換部２７２のサンプリング間隔Δｔを乗じた値を積算し、当該積算結果に、乗算部４２０の乗算結果ｔ_ｃｎｔ・Ｖ_ＡＤ（ｔ_０）を加算する。演算部４３０の演算結果Ｓは、次式で示される。積分部３５２は、演算結果Ｓを積分結果とする。
（数３）
Ｓ＝ｔ_ｃｎｔ・Ｖ_ＡＤ（ｔ_０）＋ΣＶ_ＡＤ（ｔ_ｋ）・Δｔ

比較部４４０は、演算結果Ｓと、設定部１６０から受け取る上限値とを比較する。これにより、比較部４４０は、積算されるべきＡＤ変換部２７２の出力を加算した演算結果Ｓと、上限値とを比較することができ、より正確な比較を実行することができる。

第３変形例の磁気センサ装置２００においても、図６で説明したように、比較部３２０および遅延部３３０を複数備えてよい。この場合、磁気センサ装置２００は、複数の比較部３２０のうち対応する比較部３２０が出力する比較結果、または、複数の遅延部３３０のうち対応する遅延部３３０が出力する遅延された比較結果が、予め定められた論理値であることに応じて、増幅された磁気センサ素子２１０の出力を積分する一または複数の積分部３５２を備える。また、磁気センサ装置２００は、一または複数の積分部３５２に対応し、対応する積分部３５２の積分結果が基準範囲外となったことを外部に通知する一または複数の積分通知部３６２を備える。即ち、磁気センサ装置２００は、複数の検知部１２０を備え、当該複数の検知部１２０のうち、少なくとも一の検知部１２０が、積分部３５２および積分通知部３６２を備えてよい。

図１０は、本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第４変形例を示す。第４変形例の磁気センサ装置２００において、図２および図８に示された本実施形態に係る磁気センサ装置２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第４変形例の磁気センサ装置２００は、自己の故障を判定すべく、第１故障判定部３７０を備える。また、磁気センサ装置２００は、第３増幅回路２７０に代えて、ＡＤ変換部２７２を備える。図１０は、増幅部１１０がＡＤ変換部２７２を有し、検知部１２０が第１故障判定部３７０を有する例を示す。

第１故障判定部３７０は、デジタル信号が、比較部３２０が出力する比較結果または遅延部３３０が出力する遅延された比較結果の論理値に対応する値でないことに応じて、故障を判定する。図１０は、第１故障判定部３７０が遅延部３３０の出力する遅延された比較結果を取得し、ＡＤ変換部２７２からのデジタル信号と対応するか否かを判定する例を示す。

ここで、設定部１６０は、閾値生成部３１０に設定する閾値に対応する閾値のデジタル値を、第１故障判定部３７０に供給してよい。第１故障判定部３７０は、当該閾値のデジタル値と、ＡＤ変換部２７２の出力とを比較する。そして、第１故障判定部３７０は、自己の当該比較結果と、比較部３２０の比較結果とが対応しなかった場合、磁気センサ装置２００が故障したと判定する。第１故障判定部３７０は、故障を判定した場合、判定結果を外部に通知してよい。

なお、ＡＤ変換部２７２の出力タイミングと、比較部３２０または遅延部３３０の比較結果の出力タイミングが異なる場合、第１故障判定部３７０は、タイミング差に対応する時間以上の時間が経過するまで、故障の判定を継続してよい。第１故障判定部３７０は、継続した時間の間に、自己の当該比較結果と、比較部３２０の比較結果とが対応することがなかった場合、磁気センサ装置２００が故障したと判定してよい。以上のように、第４変形例の磁気センサ装置２００は、装置内部の故障を判定することができる。

第４変形例の磁気センサ装置２００においても、図６で説明したように、比較部３２０および遅延部３３０を複数備えてよい。この場合、磁気センサ装置２００は、増幅部１１０が出力するデジタル信号が、複数の比較部３２０のうち対応する比較部３２０が出力する比較結果、または、複数の遅延部３３０のうち対応する遅延部３３０が出力する遅延された比較結果の論理値に対応する値でないことに応じて、故障を判定する一または複数の第１故障判定部３７０を備える。即ち、磁気センサ装置２００は、複数の検知部１２０を備え、当該複数の検知部１２０のうち、少なくとも一の検知部１２０が、第１故障判定部３７０を備えてよい。

図１１は、本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第５変形例を示す。第５変形例の磁気センサ装置２００において、図２および図６に示された本実施形態に係る磁気センサ装置２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第５変形例の磁気センサ装置２００は、自己の故障を判定すべく、複数の検知部と、第２故障判定部３８０と、を備える。また、磁気センサ装置２００は、第３増幅回路２７０に代えて、ＡＤ変換部２７２を備える。図１１は、磁気センサ装置２００が第２出力を出力する検知部１２０と、第３出力を出力する検知部１３０と、を備え、増幅部１１０がＡＤ変換部２７２を有する例を示す。

第２故障判定部３８０は、比較部３２０および遅延部３３０の第１の組における比較部３２０が出力する比較結果または遅延部３３０が出力する遅延された比較結果と、比較部３２０および遅延部３３０の第２の組における比較部３２０が出力する比較結果または遅延部３３０が出力する遅延された比較結果とを比較した結果に応じて、故障を判定する。図１１は、第２故障判定部３８０が検知部１２０の遅延部３３０の出力する遅延された比較結果と、検知部１３０の遅延部３３０の出力する遅延された比較結果とを、比較する例を示す。

ここで、一例として、検知部１２０の上方閾値電圧は、検知部１３０の上方閾値電圧よりも小さいとする。また、検知部１２０の下方閾値電圧は、検知部１３０の下方閾値電圧よりも大きいとする。また、検知部１２０の遅延量は、検知部１３０の遅延量未満とする。この場合、検知部１２０の第２出力よりも、検知部１３０の第３出力の方が時間的に先にハイ電位となることはあり得ない。また、検知部１２０の第２出力が、検知部１３０の第３出力よりも時間的に先にロー電位となることはあり得ない。

したがって、第２故障判定部３８０は、検知部１２０の第２出力よりも、検知部１３０の第３出力の方が時間的に先にハイ電位となったこと、および／または、検知部１２０の第２出力が、検知部１３０の第３出力よりも時間的に先にロー電位となったことに応じて、磁気センサ装置２００が故障したと判定する。第２故障判定部３８０は、故障を判定した場合、判定結果を外部に通知してよい。

また、設定部１６０は、検知部１２０および検知部１３０の閾値生成部３１０にそれぞれ設定する閾値に対応する閾値のデジタル値を、第２故障判定部３８０に供給してよい。第２故障判定部３８０は、当該閾値のデジタル値と、ＡＤ変換部２７２の出力とを比較する。そして、第２故障判定部３８０は、自己の当該比較結果と、検知部１２０および検知部１３０の比較部３２０の比較結果とが対応しなかった場合、磁気センサ装置２００が故障したと判定する。第２故障判定部３８０は、故障を判定した場合、判定結果を外部に通知してよい。

なお、ＡＤ変換部２７２の出力タイミングと、検知部１２０および検知部１３０の比較部３２０または遅延部３３０の比較結果の出力タイミングが異なる場合、図１０で説明したように、第２故障判定部３８０は、タイミング差に対応する時間以上の時間が経過するまで、故障の判定を継続してよい。以上のように、第５変形例の磁気センサ装置２００は、装置内部の故障を判定することができる。

以上の本実施形態に係る磁気センサ装置２００は、比較部３２０が出力する比較結果を遅延部３３０が遅延して出力する例を説明した。これに加えて、磁気センサ装置２００は、比較部３２０に入力する信号を遅延させてもよい。このような磁気センサ装置２００の例を次に説明する。

図１２は、本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第６変形例を示す。第６変形例の磁気センサ装置２００において、図６に示された本実施形態に係る磁気センサ装置２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第６変形例の磁気センサ装置２００は、遅延回路５１０を更に備える例を示す。

遅延回路５１０は、磁気センサ素子２１０の出力を遅延させる。遅延回路５１０は、遅延量が固定の遅延回路でよく、これに代えて、遅延量が可変の遅延回路でもよい。遅延回路５１０は、バッファアンプおよび／またはディレイライン等を有してよい。

また、遅延回路５１０は、雑音を低減するフィルタを有してよい。この場合、フィルタは、ローパスフィルタを形成して、リップル等の除去に用いてもよい。また、遅延回路５１０は、アンチエイリアスフィルタ、バンドパスフィルタ、および／またはノッチフィルタ等を有してもよい。なお、遅延回路５１０は、抵抗値が固定の抵抗および／または抵抗値を変更できる可変抵抗を有してよい。また、遅延回路５１０は、容量が固定のキャパシタおよび／または容量を変更できる可変キャパシタを有してよい。

図１２において、遅延回路５１０は、増幅部１１０に設けられる例を示す。また、図１２は、遅延回路５１０が第２増幅回路２６０および第３増幅回路２７０の間に設けられる例を示す。そして、複数の比較部３２０および遅延部３３０の組のうち、第１の組の比較部３２０は、遅延回路５１０の入力と、第１閾値とを比較する。また、複数の比較部３２０および遅延部３３０の組のうち、第２の組の比較部３２０は、遅延回路５１０の出力と第２閾値とを比較する。

即ち、図１２は、検知部１２０の比較部３２０が第２増幅回路２６０の出力と第１閾値とを比較し、検知部１３０の比較部３２０が遅延回路５１０の出力と第２閾値とを比較する例を示す。これにより、検知部１３０は、検知部１２０が増幅部１１０から増幅信号を受け取る時刻よりも、遅延回路５１０が有する遅延時間遅れて当該増幅信号を増幅部１１０から受け取ることになる。

これにより、第６変形例の磁気センサ装置２００は、検知部１２０および検知部１３０における閾値との比較動作のタイミングを調節することができる。また、磁気センサ装置２００は、遅延回路５１０にフィルタ等を設けることにより、信号を遅延させると共にノイズを低減させることができる。したがって、磁気センサ装置２００は、高速に処理すべき制御に対して第２増幅回路２６０の出力を用いるので、比較部３２０の比較動作を高速に実行させることができる。また、磁気センサ装置２００は、遅延させて処理する制御に対して遅延回路５１０を通して低ノイズ化させた信号を用いるので、比較部３２０の比較動作を精度よく実行させることができる。

例えば、磁気センサ装置２００は、計測対象となる電流の磁場に応じて、過電流等の深刻な異常を示す出力信号の範囲を判定する動作を検知部１２０の比較部３２０に高速に実行させる。これにより、磁気センサ装置２００は、深刻な異常の検出をより高速に動作させて、破壊、劣化等を防止できる。また、磁気センサ装置２００は、磁気センサ素子２１０の出力を正常な動作範囲となるようにフィードバック制御する場合、遅延回路５１０を通して低ノイズ化させた信号を用い、より精度の高い比較動作を用いることができる。

また、第６変形例の磁気センサ装置２００は、検知部１２０が出力する第２出力と検知部１３０が出力する第３出力との出力タイミングを、遅延回路５１０が有する遅延時間を用いて調節することができる。したがって、第６変形例の磁気センサ装置２００は、検知部１２０の遅延部３３０および検知部１３０の遅延部３３０が設定できる遅延時間の差よりも大きい時間範囲で、第２出力および第３出力の出力タイミングを調節することができる。また、第６変形例の磁気センサ装置２００は、増幅部１１０に遅延回路５１０を設けるので、ノイズを低減させた第１出力を増幅部１１０から出力することができる。

図１３は、本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第７変形例を示す。第７変形例の磁気センサ装置２００において、図１２に示された本実施形態に係る磁気センサ装置２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第７変形例の磁気センサ装置２００は、遅延回路５１０が検知部１３０に設けられる例を示す。

図１３は、遅延回路５１０が第２増幅回路２６０および検知部１３０の比較部３２０の間に設けられる例を示す。この場合においても、複数の比較部３２０および遅延部３３０の組のうち、第１の組の比較部３２０は、遅延回路５１０の入力と、第１閾値とを比較し、第２の組の比較部３２０は、遅延回路５１０の出力と第２閾値とを比較することになる。

したがって、第７変形例の磁気センサ装置２００は、第６変形例の磁気センサ装置２００と同様に、検知部１２０および検知部１３０における閾値との比較動作のタイミングを調節することができる。また、第７変形例の磁気センサ装置２００は、検知部１３０に遅延回路５１０を設けるので、増幅部１１０からの第１出力に遅延を生じさせずに出力することができる。また、磁気センサ装置２００は、遅延回路５１０にフィルタ等を含めることで、第２の組の比較部３２０の比較動作を精度よく実行させることができる。

図１４は、本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第８変形例を示す。第８変形例の磁気センサ装置２００において、図１１および図１２に示された本実施形態に係る磁気センサ装置２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第８変形例の磁気センサ装置２００は、遅延回路５１０および第２故障判定部３８０を備える例を示す。

遅延回路５１０は、図１２で説明したように、検知部１２０および検知部１３０における閾値との比較動作のタイミングを調節する。遅延回路５１０は、図１４に示す例のように、増幅部１１０に設けられてよく、これに代えて、検知部１３０に設けられてもよい。検知部１３０に遅延回路５１０を設ける場合は、比較部３２０の前に遅延回路５１０を設けてもよい。

第２故障判定部３８０は、図１１で説明したように、検知部１２０の第２出力および検知部１３０の第３出力を比較した結果に応じて、故障を判定する。第２故障判定部３８０は、第２出力および第３出力のハイ電位またはロー電位が出力されるタイミングを検出することで、磁気センサ装置２００の故障を簡便に判定することができる。

図１５は、本実施形態に係る磁気センサ装置２００の第９変形例を示す。第９変形例の磁気センサ装置２００において、図１１および図１２に示された本実施形態に係る磁気センサ装置２００の動作と略同一のものには同一の符号を付け、説明を省略する。第９変形例の磁気センサ装置２００は、遅延回路５１０および第２故障判定部３８０を備える例を示す。

また、第９変形例の磁気センサ装置２００は、第３増幅回路２７０に代えて、ＡＤ変換部２７２を備える。ＡＤ変換部２７２は、遅延回路５１０の出力をデジタル信号に変換して出力する。

遅延回路５１０は、図１２で説明したように、検知部１２０および検知部１３０における閾値との比較動作のタイミングを調節する。遅延回路５１０は、図１４に示す例のように、増幅部１１０に設けられてよく、これに代えて、検知部１３０に設けられてもよい。検知部１３０に遅延回路５１０を設ける場合は、比較部３２０の前に遅延回路５１０を設けてもよい。

第２故障判定部３８０は、図１１で説明したように、検知部１２０の第２出力および検知部１３０の第３出力を比較した結果に応じて、故障を判定する。第２故障判定部３８０は、第２出力および第３出力のハイ電位またはロー電位が出力されるタイミングを検出することで、磁気センサ装置２００の故障を簡便に判定することができる。

また、設定部１６０は、検知部１２０および検知部１３０の閾値生成部３１０にそれぞれ設定する第１閾値および第２閾値にそれぞれ対応するデジタル値を、第２故障判定部３８０に供給してよい。第２故障判定部３８０は、当該閾値のデジタル値と、ＡＤ変換部２７２の出力とを比較する。そして、第２故障判定部３８０は、自己の当該比較結果と、検知部１２０および検知部１３０の比較部３２０の比較結果とが対応しなかった場合、磁気センサ装置２００が故障したと判定する。第２故障判定部３８０は、故障を判定した場合、判定結果を外部に通知してよい。

なお、ＡＤ変換部２７２の出力タイミングと、検知部１２０および検知部１３０の比較部３２０または遅延部３３０の比較結果の出力タイミングが異なる場合、図１０で説明したように、第２故障判定部３８０は、タイミング差に対応する時間以上の時間が経過するまで、故障の判定を継続してよい。以上のように、第９変形例の磁気センサ装置２００は、装置内部の故障を判定することができる。

以上の本実施形態に係る磁気センサ装置２００において、比較部３２０は、増幅部１１０の出力と閾値とを比較する例を説明した。ここで、比較部３２０は、磁気センサ素子２１０の出力異常を検知できればよく、増幅部１１０内部の各部のうちいずれかの出力と閾値とを比較してよい。また、比較部３２０は、磁気センサ素子２１０の出力と閾値とを比較してもよい。

図１６は、本実施形態に係る磁気センサ装置２００を実装したパッケージ５０と、当該パッケージ５０を備える電流センサ装置３００の構成例を示す。本実施形態の電流センサ装置３００に接続された制御装置１０は、図１に示された本実施形態に係るセンサ装置１００に接続された制御装置１０の動作と略同一なので同一の符号を付け、説明を省略する。

パッケージ５０は、磁気センサ装置２００が内部に実装される。パッケージ５０は、増幅部の出力信号を出力する第１出力端子５２および遅延部３３０の出力信号を出力する第２出力端子５４を有する。また、パッケージ５０は、複数の検知部１２０を備える磁気センサ装置２００を実装する場合、複数の検知部１２０に対応して複数の第２出力端子５４を有してよい。即ち、パッケージ５０は、一または複数の第２出力端子５４を有する。当該一または複数の第２出力端子５４は、複数の遅延部３３０のうち対応する遅延部３３０の出力信号を出力する。また、パッケージ５０は、入出力部１５０に対応する入出力端子５６を有してよい。また、パッケージ５０は、電源電圧Ｖ_ＤＤに接続される電源端子と、基準電位Ｖ_ＳＳに接続される基準電位端子とを更に有してよい。

これにより、制御装置１０は、パッケージ化された磁気センサ装置２００の設定を指示する信号を供給し、当該指示に応じて磁気センサ装置２００が出力する第１出力および第２出力等を受け取ることができる。また、磁気センサ装置２００は、パッケージ５０に実装されることにより、小型および軽量化した磁気センサとして、外部の装置等に容易に搭載することができる。

また、パッケージ５０は、計測対象の電流を流す電流路に接続されてよい。図１６は、電流路４０および電流路４２の間にパッケージ５０が接続される例を示す。即ち、磁気センサ装置２００は、電流路４０および電流路４２に対応して配置され、計測対象の電流に応じて生じる磁場を検知する。これによって、電流路４０、電流路４２、および磁気センサ装置２００は、電流センサ装置３００を構成することができる。

したがって、制御装置１０がモーター等を駆動する場合、駆動電流をモーターに供給する電流路に当該電流センサ装置３００を設けることにより、電流センサ装置３００は、駆動電流の変動を検出することができる。また、電流センサ装置３００は、駆動電流が過大または過小になったことを制御装置１０に通知することができる。制御装置１０は、駆動電流の変動、過大電流、および過小電流の検出結果に基づき、モーター駆動を安定に制御することができる。

なお、以上の実施の形態の説明において、グリッチフィルタ３３２と可変遅延回路３３４を分けて説明したが、グリッチフィルタ３３２の機能を可変遅延回路３３４が備えていてもよい。この場合も、外部からの指示に応じて、可変遅延回路３３４が除去するグリッチの除去までの判定数、または除去までの時間を設定してよい。

また、以上の実施の形態の説明において、比較部３２０、グリッチフィルタ３３２と可変遅延回路３３４は第２クロックに応じて動作することを説明したが、これに代えて、グリッチフィルタ３３２および可変遅延回路３３４へ、第２クロックと異なる第３クロックを供給して動作させてもよい。第３クロックは、第２クロックと位相が異なるクロックでよい。これに代えて、またはこれに加えて、第３クロックは、第２クロックの２以上の整数倍の周波数を有してよい。これにより遅延部３３０の遅延をより詳細に調整できる。

例えば、第２クロックが１ＭＨｚであり、第３クロックが１０ＭＨｚの場合、比較部の判定は１μｓ間隔で行われ、遅延部３３０による遅延は１００ｎｓの分解能で調整できる。また、比較部３２０は、第２クロックと関係なく常時動作し、遅延部３３０が第２クロックで動作する形態でもよい。この場合、比較部３２０は、比較動作を常に実行することになる。この場合、比較部３２０は、スパイク状の雑音で判定結果を出力するが、雑音時間分をグリッチフィルタ３３２が除去することにより、スパイク状の雑音を低減させることができる。また、この場合、第２クロックは第１クロックと位相が異なっていなくてもよい。

また、以上の実施の形態の第６から第９変形例（図１２、図１３、図１４、図１５）において、遅延回路５１０は、増幅部１１０、または、検知部１３０に設けられる例を説明したが、それらに限らず、検知部１２０と検知部１３０の比較部３２０の前に遅延回路５１０をそれぞれ設けてもよい。これにより、磁気センサ装置２００は、遅延回路５１０にフィルタ等を含めることで、第１および第２の組の比較部３２０の比較動作を精度よく実行させることができる。

また、検知部１２０と検知部１３０の比較部３２０の前に遅延回路５１０をそれぞれ設ける場合には、遅延部３３０を設けなくてもよい。この場合においても、例えば遅延回路の遅延量をそれぞれ異なる値とすることにより、制御装置１０の細やかな制御を実現できる。

また、以上の実施の形態の第２から第５、第８、および第９変形例（図７、図８、図１０、図１１、図１４、図１５）において、磁気センサ装置２００は、通知信号を入出力部１５０から外部に出力してもよい。また、磁気センサ装置２００は、通知信号の出力値を第１出力の定格出力範囲外で外部に供給してもよい。例えば、第２変形例において、定格出力電圧が４．５Ｖ、０．５Ｖの場合に、４．９Ｖ、０．１Ｖ等で外部に供給してよい。また、第３から第５、および第９変形例において、定格出力範囲のデジタル値以外のデジタル値を外部に供給してよい。これにより、磁気センサ装置２００は、外部との通信において、通知信号を他の信号に重畳させることができ、信号線を増やさずに通知信号を送信することができる。

また、以上の実施の形態の第２から第５、第８、および第９変形例（図７、図８、図１０、図１１、図１４、および図１５）で説明したように、磁気センサ素子２１０の出力の異常状態の診断、装置の故障診断は、車載等の安全要求の厳しい用途に有用である。特にＩＳＯ２６２６２のような機能安全規格に準拠するシステムの構築に有用であり、実施の形態の説明のとおり、車載等の用途に適した磁気センサ装置２００を提供することができる。

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。上記実施の形態に、多様な変更また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。その様な変更また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、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、およ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、およ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。本願によれば、以下の構成もまた開示される。
（項目１）
磁気センサ素子と、
前記磁気センサ素子の出力を増幅して出力する増幅部と、
前記磁気センサ素子の出力または前記増幅部の出力を閾値と比較する比較部と、
前記比較部が出力する比較結果を遅延して出力する遅延部と、
を備える磁気センサ装置。
（項目２）
前記遅延部は、可変遅延回路を有し、
外部からの指示に応じて前記可変遅延回路の遅延量を設定する設定部を更に備える、
項目１に記載の磁気センサ装置。
（項目３）
前記遅延部は、前記比較部が出力する前記比較結果のグリッチを除去するグリッチフィルタを更に有し、
前記可変遅延回路は、前記グリッチフィルタを通過した前記比較結果を遅延して出力する、
項目２に記載の磁気センサ装置。
（項目４）
前記磁気センサ素子は、第１端子対および第２端子対を有するホール素子であり、
前記増幅部は、前記第１端子対および前記第２端子対の間で駆動電流を流す端子対および前記磁気センサ素子の出力をセンスする端子対を第１クロックに応じて切り換える切換部を有する、
項目１から３のいずれか一項に記載の磁気センサ装置。
（項目５）
前記第１クロックの整数倍の周期を有し、前記第１クロックのタイミングに対して予め定められた位相差をもつ第２クロック信号を生成するクロック生成部を更に備える、
項目４に記載の磁気センサ装置。
（項目６）
前記比較部は、前記第２クロックに応じて前記磁気センサ素子の出力または前記増幅部の出力を前記閾値と比較する項目５に記載の磁気センサ装置。
（項目７）
前記遅延部は、前記第２クロックに応じて前記比較結果を遅延させる項目５または６に記載の磁気センサ装置。
（項目８）
前記比較部が出力する比較結果または前記遅延部が出力する遅延された比較結果を積算する積算部と、
前記積算部の積算結果が基準範囲外となったことを外部に通知する積算通知部と、
を更に備える項目１から７のいずれか一項に記載の磁気センサ装置。
（項目９）
前記比較部が出力する比較結果または前記遅延部が出力する遅延された比較結果が予め定められた論理値であることに応じて、増幅された前記磁気センサ素子の出力を積分する積分部と、
前記積分部の積分結果が基準範囲外となったことを外部に通知する積分通知部と、
を更に備える項目１から７のいずれか一項に記載の磁気センサ装置。
（項目１０）
前記増幅部は、前記磁気センサ素子の出力を増幅してデジタル信号に変換して出力し、
前記デジタル信号が、前記比較部が出力する比較結果または前記遅延部が出力する遅延された比較結果の論理値に対応する値でないことに応じて故障を判定する第１故障判定部を更に備える、
項目１から９のいずれか一項に記載の磁気センサ装置。
（項目１１）
前記比較部および前記遅延部の組を複数備える項目１から１０のいずれか一項に記載の磁気センサ装置。
（項目１２）
複数の前記比較部および前記遅延部の組のうち、第１の組の前記比較部は、前記磁気センサ素子の出力を第１閾値と比較し、
複数の前記比較部および前記遅延部の組のうち、第２の組の前記比較部は、前記磁気センサ素子の出力を前記第１閾値とは異なる第２閾値と比較する、
項目１１に記載の磁気センサ装置。
（項目１３）
前記第１閾値は、前記磁気センサ素子の予め定められた第１出力範囲を示す第１上方閾値および第１下方閾値を有し、
前記第２閾値は、前記磁気センサ素子の予め定められた第２出力範囲を示し、前記第１上方閾値よりも小さい第２上方閾値と、前記第１下方閾値よりも大きい２下方閾値とを有する、
項目１２に記載の磁気センサ装置。
（項目１４）
前記第１の組の前記遅延部は、前記第２の組の前記遅延部とは異なる遅延量を有する項目１２または１３に記載の磁気センサ装置。
（項目１５）
前記第１の組の前記遅延部は、前記第２の組の前記遅延部よりも小さい遅延量を有する項目１４に記載の磁気センサ装置。
（項目１６）
前記磁気センサ素子の出力を遅延させる遅延回路を更に備え、
前記第２の組の前記比較部は、前記遅延回路の出力と前記第２閾値とを比較する、
項目１２から１５のいずれか一項に記載の磁気センサ装置。
（項目１７）
前記遅延回路は、雑音を低減させるフィルタを有する項目１６に記載の磁気センサ装置。
（項目１８）
前記比較部および前記遅延部の前記第１の組における前記比較部が出力する比較結果または前記遅延部が出力する遅延された比較結果と、前記比較部および前記遅延部の前記第２の組における前記比較部が出力する比較結果または前記遅延部が出力する遅延された比較結果とを比較した結果に応じて故障を判定する第２故障判定部を更に備える、
項目１２から１７のいずれか一項に記載の磁気センサ装置。
（項目１９）
当該磁気センサ装置は、前記増幅部の出力信号を出力する第１出力端子および前記遅延部の出力信号を出力する第２出力端子を有するパッケージに実装される項目１から１８のいずれか一項に記載の磁気センサ装置。
（項目２０）
磁気センサ素子と、
前記磁気センサ素子の出力を増幅して出力する増幅部と、
前記磁気センサ素子の出力を閾値と比較する比較部と、
前記比較部が出力する比較結果が予め定められた論理値であることに応じて、増幅された前記磁気センサ素子の出力を積分する積分部と、
前記積分部の積分結果が基準範囲外となったことを外部に通知する積分通知部と、
を備える磁気センサ装置。
（項目２１）
計測対象の電流を流す電流路と、
前記電流路に対応して配置され、計測対象の電流に応じて生じる磁場を検知する項目１から２０のいずれか一項に記載の磁気センサ装置と、
を備える電流センサ装置。

１０ 制御装置、２０ ＣＰＵ、３０ 過電流処理回路、４０ 電流路、４２ 電流路、５０ パッケージ、５２ 第１出力端子、５４ 第２出力端子、５６ 入出力端子、１００ センサ装置、１１０ 増幅部、１２０ 検知部、１３０ 検知部、１５０ 入出力部、１６０ 設定部、１６２ 記憶部、１７０ クロック生成部、２００ 磁気センサ装置、２１０ 磁気センサ素子、２１２ 端子、２１４ 端子、２１６ 端子、２１８ 端子、２３０ 切換部、２４０ 第１増幅回路、２５０ 復調部、２６０ 第２増幅回路、２７０ 第３増幅回路、２７２ ＡＤ変換部、３００ 電流センサ装置、３１０ 閾値生成部、３２０ 比較部、３２２ 第１比較回路、３２４ 第２比較回路、３２６ 論理回路、３３０ 遅延部、３３２ グリッチフィルタ、３３４ 可変遅延回路、３５０ 積算部、３５２ 積分部、３６０ 積算通知部、３６２ 積分通知部、３７０ 第１故障判定部、３８０ 第２故障判定部、４１０ カウント部、４２０ 乗算部、４３０ 演算部、４４０ 比較部、５１０ 遅延回路

Claims (20)

1. 計測対象の電流を流す電流路と、
   前記電流路に対応して配置され、計測対象の電流に応じて生じる磁場を検知する磁気センサ装置と、
   を備え、
   前記磁気センサ装置は、
   磁気センサ素子と、
   前記磁気センサ素子の出力を増幅して出力する増幅部と、
   前記磁気センサ素子の出力または前記増幅部の出力を閾値と比較する複数の比較部と、
   前記複数の比較部のうち対応する比較部が出力する比較結果を遅延してそれぞれ出力する複数の遅延部と、
   前記複数の比較部のうち対応する比較部が出力する比較結果、または、前記複数の遅延部のうち対応する遅延部が出力する遅延された比較結果を積算する一または複数の積算部と、
   前記一または複数の積算部に対応し、対応する積算部の積算結果が基準範囲外となったことを外部に通知する一または複数の積算通知部と、
   を備える電流センサ装置。
2. 計測対象の電流を流す電流路と、
   前記電流路に対応して配置され、計測対象の電流に応じて生じる磁場を検知する磁気センサ装置と、
   を備え、
   前記磁気センサ装置は、
   磁気センサ素子と、
   前記磁気センサ素子の出力を増幅して出力する増幅部と、
   前記磁気センサ素子の出力または前記増幅部の出力を閾値と比較する複数の比較部と、
   前記複数の比較部のうち対応する比較部が出力する比較結果を遅延してそれぞれ出力する複数の遅延部と、
   前記複数の比較部のうち対応する比較部が出力する比較結果、または、前記複数の遅延部のうち対応する遅延部が出力する遅延された比較結果が、予め定められた論理値であることに応じて、増幅された前記磁気センサ素子の出力を積分する一または複数の積分部と、
   前記一または複数の積分部に対応し、対応する積分部の積分結果が基準範囲外となったことを外部に通知する一または複数の積分通知部と、
   を備える電流センサ装置。
3. 計測対象の電流を流す電流路と、
   前記電流路に対応して配置され、計測対象の電流に応じて生じる磁場を検知する磁気センサ装置と、
   を備え、
   前記磁気センサ装置は、
   磁気センサ素子と、
   前記磁気センサ素子の出力を増幅してデジタル信号に変換して出力する増幅部と、
   前記磁気センサ素子の出力または前記増幅部の出力を閾値と比較する複数の比較部と、
   前記複数の比較部のうち対応する比較部が出力する比較結果を遅延してそれぞれ出力する複数の遅延部と、
   前記デジタル信号が、前記複数の比較部のうち対応する比較部が出力する比較結果、または、前記複数の遅延部のうち対応する遅延部が出力する遅延された比較結果の論理値に対応する値でないことに応じて、故障を判定する一または複数の第１故障判定部と、
   を備える電流センサ装置。
4. 計測対象の電流を流す電流路と、
   前記電流路に対応して配置され、計測対象の電流に応じて生じる磁場を検知する磁気センサ装置と、
   を備え、
   前記磁気センサ装置は、
   磁気センサ素子と、
   前記磁気センサ素子の出力を増幅して出力する増幅部と、
   前記磁気センサ素子の出力または前記増幅部の出力を閾値と比較する複数の比較部と、
   前記複数の比較部のうち対応する比較部が出力する比較結果を遅延してそれぞれ出力する複数の遅延部と、
   を備え、
   前記複数の比較部および前記複数の遅延部における、対応する比較部および遅延部の組のうち、第１の組の前記比較部は、前記磁気センサ素子の出力または前記増幅部の出力を第１閾値と比較し、
   前記対応する比較部および遅延部の組のうち、第２の組の前記比較部は、前記磁気センサ素子の出力または前記増幅部の出力を前記第１閾値とは異なる第２閾値と比較し、
   前記第１閾値は、前記磁気センサ素子の予め定められた第１出力範囲を示す第１上方閾値および第１下方閾値を有し、
   前記第２閾値は、前記磁気センサ素子の予め定められた第２出力範囲を示し、前記第１上方閾値よりも小さい第２上方閾値と、前記第１下方閾値よりも大きい２下方閾値とを有する電流センサ装置。
5. 前記第１の組の前記遅延部は、前記第２の組の前記遅延部とは異なる遅延量を有する請求項４に記載の電流センサ装置。
6. 前記第１の組の前記遅延部は、前記第２の組の前記遅延部よりも小さい遅延量を有する請求項５に記載の電流センサ装置。
7. 前記増幅部は、前記磁気センサ素子の出力を遅延させる遅延回路を更に有し、
   前記第２の組の前記比較部は、前記遅延回路の出力と前記第２閾値とを比較する
   請求項４から６のいずれか一項に記載の電流センサ装置。
8. 前記遅延回路は、雑音を低減させるフィルタを有する請求項７に記載の電流センサ装置。
9. 前記磁気センサ装置は、前記第１の組における前記比較部が出力する比較結果または前記遅延部が出力する遅延された比較結果と、前記第２の組における前記比較部が出力する比較結果または前記遅延部が出力する遅延された比較結果とを、比較した結果に応じて故障を判定する第２故障判定部を更に備える
   請求項４から８のいずれか一項に記載の電流センサ装置。
10. 前記複数の遅延部は、可変遅延回路をそれぞれ有し、
    前記磁気センサ装置は、外部からの指示に応じて前記可変遅延回路の遅延量のそれぞれを設定する設定部を更に備える
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の電流センサ装置。
11. 前記複数の遅延部は、前記複数の比較部のうち対応する前記比較部が出力する前記比較結果のグリッチをそれぞれ除去する複数のグリッチフィルタを更に有する
    請求項１０に記載の電流センサ装置。
12. 前記可変遅延回路のそれぞれは、前記複数のグリッチフィルタのうち対応するグリッチフィルタを通過した前記比較結果を遅延して出力する
    請求項１１に記載の電流センサ装置。
13. 前記可変遅延回路は、前記複数の比較部のうち対応する前記比較部が出力する前記比較結果のグリッチをそれぞれ除去するグリッチフィルタを有する
    請求項１１に記載の電流センサ装置。
14. 前記磁気センサ素子は、第１端子対および第２端子対を有するホール素子であり、
    前記増幅部は、前記第１端子対および前記第２端子対の間で駆動電流を流す端子対および前記磁気センサ素子の出力をセンスする端子対を第１クロックに応じて切り換える切換部を有する
    請求項１から１３のいずれか一項に記載の電流センサ装置。
15. 前記磁気センサ装置は、前記第１クロックの整数倍の周期を有し、前記第１クロックのタイミングに対して予め定められた位相差をもつ第２クロック信号を生成するクロック生成部を更に備える
    請求項１４に記載の電流センサ装置。
16. 前記複数の比較部のそれぞれは、前記第２クロック信号に応じて前記磁気センサ素子の出力または前記増幅部の出力を前記閾値と比較する請求項１５に記載の電流センサ装置。
17. 前記複数の遅延部のそれぞれは、前記第２クロック信号に応じて、対応する前記比較部が出力する前記比較結果を遅延させる請求項１５または１６に記載の電流センサ装置。
18. 前記磁気センサ装置は、前記増幅部の出力信号を出力する第１出力端子と、前記複数の遅延部のうち対応する遅延部の出力信号を出力する一または複数の第２出力端子を有するパッケージに実装される請求項１から１７のいずれか一項に記載の電流センサ装置。
19. 磁気センサ素子と、
    前記磁気センサ素子の出力を増幅して出力する増幅部と、
    前記磁気センサ素子の出力または前記増幅部の出力を閾値と比較する複数の比較部と、
    前記複数の比較部のうち対応する比較部が出力する比較結果が予め定められた論理値であることに応じて、増幅された前記磁気センサ素子の出力を積分する一または複数の積分部と、
    前記一または複数の積分部のうち対応する積分部の積分結果が基準範囲外となったことを外部に通知する一または複数の積分通知部と、
    を備える磁気センサ装置。
20. 計測対象の電流を流す電流路と、
    前記電流路に対応して配置され、計測対象の電流に応じて生じる磁場を検知する請求項１９に記載の磁気センサ装置と、
    を備える電流センサ装置。

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