JP6826994B2 - 電流センサ - Google Patents
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Description
図10は、Z軸グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサの構造図であり、Z軸グラジオメータ13およびリードフレーム一次コイル15を含む。リードフレーム一次コイル15は、Z軸グラジオメータ13の上または下に直接配置された細長い電流検出帯151を含み、他の電流リード部分(図10には不図示)を更に含んでもよい。Z軸グラジオメータ13は、図7に示す磁気抵抗Z軸勾配センサである。これに含まれる2つの細長い軟磁性磁束コンセントレータA1およびB1は、電流方向17に沿って細長い電流検出帯151の中心線18の両側に対称に配置される。ピンパッド16およびZ軸グラジオメータ13は、リードを介して接続される。ピンパッド16およびリードフレーム一次コイル15はともにリードフレーム14を構成する。
Claims (11)
- グラジオメータと第1コイルと第2コイルと信号処理回路とを備え、
前記グラジオメータは、基板と、2つの細長い板状の軟磁性磁束コンセントレータA1および軟磁性磁束コンセントレータB1と、4つの磁気抵抗センサストリングとを有し、前記磁気抵抗センサストリングは、TMR型の複数の磁気抵抗検知ユニットにより構成され、
前記第1コイルは、リードフレームで形成された単一の細長い電流検出帯を有し、
前記第2コイルは、直列に接続された、反対の巻き方向を有する2つのサブコイルを有し、
前記基板の表面に直交する軸をZ軸、前記Z軸に直交する軸をX軸、前記X軸と前記Z軸とに直交する軸をY軸としたとき、
前記第1コイルと前記グラジオメータとは、前記Z軸の方向に積層され、
前記電流検出帯は、前記Y軸に沿って第1電流が流れるように、長軸が前記Y軸と平行になるように配置され、
前記軟磁性磁束コンセントレータA1および前記軟磁性磁束コンセントレータB1は、前記基板の表面又は前記基板の表面から離間したXY平面内において、前記電流検出帯の前記X軸方向に関する中心位置を通るYZ平面を挟んだ両側の対称な位置であって、前記X軸方向に離間勾配特徴間隔Lgを隔てた位置に、長軸が前記Y軸と平行になり、短軸が前記X軸と平行になる向きにそれぞれ配置され、
前記4つの磁気抵抗センサストリングのうち2つの磁気抵抗センサストリングは、前記軟磁性磁束コンセントレータA1の表面又は裏面の、前記軟磁性磁束コンセントレータA1の幅中央を通り前記Y軸に平行な中心線から等距離な位置にそれぞれ設けられ、
前記4つの磁気抵抗センサストリングのうち残りの2つの磁気抵抗センサストリングは、前記軟磁性磁束コンセントレータB1の表面又は裏面の、前記軟磁性磁束コンセントレータB1の幅中央を通り前記Y軸に平行な中心線から等距離な位置にそれぞれ設けられ、
前記磁気抵抗検知ユニットの全ては、前記X軸に平行な磁界感応方向を有し、前記磁気抵抗センサストリングは、前記グラジオメータのセンサブリッジを構成するように電気的に接続され、
前記電流検出帯に流れる第1電流により発生された前記Z軸に平行な方向の磁界は、前記軟磁性磁束コンセントレータA1及び前記軟磁性磁束コンセントレータB1において前記X軸に平行な向きに歪められ、前記磁気抵抗検知ユニットの全てにより検出され、
前記2つのサブコイルのうち一方は、前記軟磁性磁束コンセントレータA1の幅中央を通るYZ平面を挟んだ両側に対称に配置された2本の直線ワイヤを有し、前記信号処理回路により前記2本の直線ワイヤには互いに逆向きに第2電流が流され、
前記2つのサブコイルのうち他方は、前記軟磁性磁束コンセントレータB1の幅中央を通るYZ平面を挟んだ両側に対称に配置された2本の直線ワイヤを有し、前記信号処理回路により前記2本の直線ワイヤには互いに逆向きに前記第2電流が流され、
前記信号処理回路は、前記サブコイルに流す前記第2電流の値に基づいて前記第1電流の値を決定する、電流センサ。 - 前記サブコイルは、前記基板と前記磁気抵抗センサストリングとの間に配置される、または前記磁気抵抗センサストリングと前記軟磁性磁束コンセントレータとの間に配置される、請求項1に記載の電流センサ。
- 前記センサブリッジは、フルブリッジ構造またはハーフブリッジ構造である、請求項1に記載の電流センサ。
- 前記第2コイルにおける前記第2電流によって前記磁気抵抗検知ユニットにおいて生じる第2磁界の方向は、前記第1コイルにおける前記第1電流によって前記磁気抵抗検知ユニットにおいて生じる第1磁界の方向と反対である、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の電流センサ。
- 前記信号処理回路は負帰還回路であり、信号増幅器と、電力コントローラと、電流検出器とを備え、前記グラジオメータは前記第1コイルに流れた前記第1電流により発生された第1磁界を検出し、前記第1磁界に応じた電圧信号を発生し、前記グラジオメータにより発生された電圧信号は、前記信号増幅器による信号増幅の後、前記第2コイルに接続された前記電力コントローラへ帰還信号として入力され、前記電力コントローラは、前記磁気抵抗検知ユニットにおける前記第1磁界および前記第2磁界が相殺し合い、前記グラジオメータにより発生された電圧信号が0になるように、前記第2コイルにおける前記第2電流を調整し、前記電流検出器は前記電力コントローラにより調整された前記第2電流を検出し、前記検出した第2電流の値に基づいて、前記第1電流の値を決定する、請求項4に記載の電流センサ。
- 前記信号処理回路はASICチップである、請求項5に記載の電流センサ。
- パッケージ時、前記第1コイルおよび前記グラジオメータが一体にパッケージ材によりパッケージされる、または、前記第1コイル、前記グラジオメータ、前記第2コイル、および前記ASICチップが一体にパッケージ材によりパッケージされる、請求項6に記載の電流センサ。
- 前記パッケージ材の、前記グラジオメータを挟んで前記第1コイルの反対側に位置する部分には、外部磁界からの干渉を遮断するための軟磁性遮蔽物が設けられる、請求項7に記載の電流センサ。
- 前記第1電流の振幅は5A〜50Aの範囲である、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の電流センサ。
- 前記軟磁性磁束コンセントレータは、Co、Fe、およびNiのうち1または複数の元素を含む軟磁性合金で形成される、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の電流センサ。
- 前記第2コイルは、Au、Cu、Ag、またはAlで形成される、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の電流センサ。
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