(57)【要約】【課題】被測定電流を測定する電流センサを提供する。【解決手段】被測定電流が流れる第１導体および第２導体と、予め定められた第１の方向に感磁軸を有し、第１導体および第２導体に流れる被測定電流により生じた磁場を検出する第１抵抗素子と、第１の方向に感磁軸を有し、第１導体および第２導体に流れる被測定電流により生じた磁場を検出する第２抵抗素子とを備え、第２導体の重心は、断面視で、第１導体の重心を通り、第１の方向に延びる第１仮想直線上に位置せず、第２抵抗素子は、断面視で、第１仮想直線と、第２導体の重心を通り、第１の方向に延びる第２仮想直線との間の領域に設けられる電流センサを提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電流が流れる第１導体および第２導体と、
予め定められた第１の方向に感磁軸を有し、前記第１導体および前記第２導体に流れる前記被測定電流により生じた磁場を検出する第１抵抗素子と、
前記第１の方向に感磁軸を有し、前記第１導体および前記第２導体に流れる前記被測定電流により生じた磁場を検出する第２抵抗素子と
を備え、
前記第２導体の重心は、断面視で、前記第１導体の重心を通り、前記第１の方向に延びる第１仮想直線上に位置せず、
前記第２抵抗素子は、断面視で、前記第１仮想直線と、前記第２導体の重心を通り、前記第１の方向に延びる第２仮想直線との間の領域に設けられる
電流センサ。
【請求項２】
前記第２抵抗素子は、前記第１導体の重心と前記第２導体の重心との中点を通り、前記第１導体の重心と前記第２導体の重心とを結ぶ第３仮想直線の垂線上に配置される
請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１抵抗素子および前記第２抵抗素子は、断面視で、前記第１抵抗素子および前記第２抵抗素子を通る第４仮想直線が、前記第１の方向と平行となるように配置される
請求項１又は２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記第１抵抗素子および前記第２抵抗素子は、断面視で、前記第４仮想直線が、前記電流センサの基板平面と平行となるように配置される
請求項３に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記第１抵抗素子および前記第２抵抗素子は、前記第４仮想直線が、前記電流センサの基板平面と傾斜するように配置される
請求項３に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記被測定電流により生じた磁場を、前記第１抵抗素子においてキャンセルする磁場を生成する第１フィードバックコイルと、
前記被測定電流により生じた磁場を、前記第２抵抗素子においてキャンセルする磁場を生成する第２フィードバックコイルと
を更に備える
請求項１から５のいずれか一項に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記第１フィードバックコイルおよび前記第２フィードバックコイルに流れる電流量から前記被測定電流を算出する算出部を更に備える
請求項６に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記第１抵抗素子の出力信号と前記第２抵抗素子の出力信号との差分を取ることにより、一様な外乱磁場による影響をキャンセルし、前記被測定電流を算出する算出部を更に備える
請求項１から７のいずれか一項に記載の電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ホール素子や磁気抵抗素子等の磁気センサを用いた電流センサが知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１  特開２００５−２８３４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の電流センサでは、電流の検出精度が十分ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第１の態様においては、被測定電流が流れる第１導体および第２導体と、予め定められた第１の方向に感磁軸を有し、第１導体および第２導体に流れる被測定電流により生じた磁場を検出する第１抵抗素子と、第１の方向に感磁軸を有し、第１導体および第２導体に流れる被測定電流により生じた磁場を検出する第２抵抗素子とを備える電流センサを提供する。第２導体の重心は、断面視で、第１導体の重心を通り、第１の方向に延びる第１仮想直線上に位置せず、第２抵抗素子は、断面視で、第１仮想直線と、第２導体の重心を通り、第１の方向に延びる第２仮想直線との間の領域に設けられてよい。
【０００５】
第２抵抗素子は、第１導体の重心と第２導体の重心との中点を通り、第１導体の重心と第２導体の重心とを結ぶ第３仮想直線の垂線上に配置されてよい。
【０００６】
第１抵抗素子および第２抵抗素子は、断面視で、第１抵抗素子および第２抵抗素子を通る第４仮想直線が、第１の方向と平行となるように配置されてよい。
【０００７】
第１抵抗素子および第２抵抗素子は、断面視で、第４仮想直線が、電流センサの基板平面と平行となるように配置されてよい。
【０００８】
第１抵抗素子および第２抵抗素子は、第４仮想直線が、電流センサの基板平面と傾斜するように配置されてよい。
【０００９】
被測定電流により生じた磁場を、第１抵抗素子においてキャンセルする磁場を生成する第１フィードバックコイルと、被測定電流により生じた磁場を、第２抵抗素子においてキャンセルする磁場を生成する第２フィードバックコイルとを更に備えてよい。
【００１０】
第１フィードバックコイルおよび第２フィードバックコイルに流れる電流量から被測定電流を算出する算出部を更に備えてよい。
【００１１】
第１抵抗素子の出力信号と第２抵抗素子の出力信号との差分を取ることにより、一様な外乱磁場による影響をキャンセルし、被測定電流を算出する算出部を更に備えてよい。
【００１２】
なお、上記の発明の概要は、本発明の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。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】電流センサ１００の構成の概要を示す上面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの電流センサ１００をＢ−Ｂ線で切断した場合の側面図である。
【図２】実施例１に係る電流センサ１００の構成の一例を示す。
【図３】実施例１に係る電流センサ１００の磁場変換係数を示す。
【図４】実施例１に係る電流センサ１００のより具体的な構成の一例を示す。
【図５】実施例２に係る電流センサ１００の構成の一例を示す。
【図６】実施例３に係る電流センサ１００の構成の一例を示す。
【図７】実施例４に係る電流センサ１００の構成の一例を示す。
【図８】比較例１に係る電流センサ５００の構成を示す。
【図９】比較例１に係る電流センサ５００の磁場変換係数を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１Ａは、電流センサ１００の構成の概要を示す上面図である。図１Ｂは、図１Ａの電流センサ１００をＢ−Ｂ線で切断した場合の側面図である。電流センサ１００は、一次導体１０、磁気センサ２０、リードフレーム３０および封止部７０を備える。封止部７０は、樹脂等の絶縁材料で形成されており、一次導体１０、磁気センサ２０およびリードフレーム３０の周囲を覆って形成される。
【００１６】
一次導体１０は、金属等の導電材料で形成され、被測定電流ＩＰが流れる。本例の一次導体１０は、封止部７０から露出する２つの端部を有する。一方の端部から被測定電流ＩＰが入力され、他方の端部から被測定電流ＩＰが出力される。本例の封止部７０は直方体形状を有しており、一次導体１０の２つの端部は、封止部７０の同一の面において露出する。本例の一次導体１０は、上面図においてＵ字形状を有する。ただし、一次導体１０の形状は図１Ａに示す形状に限定されない。
【００１７】
一次導体１０は、第１導体１１および第２導体１２を備える。本例の第１導体１１および第２導体１２は、一次導体１０が２つに分岐した電流経路であるが、第１導体１１および第２導体１２が別個の電流経路として設けられてもよい。一次導体１０は、第１導体１１と第２導体１２との間に開口部を有する。一次導体１０に入力された被測定電流ＩＰは、第１導体１１と第２導体１２とに分流される。本例の第１導体１１および第２導体１２には、それぞれＩＰ／２の電流が流れる。
【００１８】
なお、図１Ａは、電流センサ１００の上面を示しており、一次導体１０の上面と垂直な方向をＺ軸方向とし、第１導体１１および第２導体１２において被測定電流Ｉｐが流れる方向をＹ軸方向とし、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の両方と垂直な方向をＸ軸方向とする。ＸＹ面は、一次導体１０の上面と平行である。
【００１９】
磁気センサ２０は、第１抵抗素子２１と、第２抵抗素子２２とを備える。本例の磁気センサ２０は、２つの抵抗素子を備えるが、３つ以上の抵抗素子を備えてもよい。第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、Ｘ軸方向に感磁軸を有する磁気抵抗素子である。本明細書において、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２の感磁軸の方向を感磁軸方向と称する。感磁軸方向は、第１の方向の一例である。第１導体１１、第２導体１２および第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２の具体的な配置方法は後述する。
【００２０】
また、磁気センサ２０は、リードフレーム３０上において、Ｚ軸方向からみて一次導体１０の開口部と重なる位置に設けられる。ただし、磁気センサ２０は、一次導体１０とは接触していない。磁気センサ２０は、Ｚ軸方向からみて全体が開口部と重なるように配置されてよい。本例の磁気センサ２０は、開口部と対向する、リードフレーム３０の面上に配置される。磁気センサ２０は、被測定電流ＩＰにより生じた磁場を検出することで、被測定電流ＩＰを検出する。
【００２１】
リードフレーム３０は、金属等の導電材料で形成され、一次導体１０とは電気的に分離して設けられる。リードフレーム３０の材料は、一次導体１０の材料と同一であってよい。リードフレーム３０および一次導体１０の間は、封止部７０により絶縁される。本例のリードフレーム３０は、封止部７０から露出する少なくとも１つの端部を有する。
【００２２】
本例の電流センサ１００は、リードフレーム３０上に設けられ、磁気センサ２０が出力する信号を処理する算出部５０を更に備える。算出部５０は、シリコン等の半導体基板に形成された集積回路である。算出部５０は、磁気センサ２０を動作させるための信号または電力を供給してもよい。また、磁気センサ２０が出力する信号に対して補正や演算を行い、一次導体１０に流れる電流値を算出してもよい。図１Ａにおいては、一次導体１０と重なる算出部５０の外形を破線で示している。なお、算出部５０は、電流センサ１００の外部に設けられてもよい。
【００２３】
［実施例１］
図２は、実施例１に係る電流センサ１００の構成の一例を示す。同図は、電流センサ１００の上面図と側面図の両方を示している。
【００２４】
第１導体１１および第２導体１２は、Ｚ軸方向において異なる重心位置を有する。例えば、第１導体１１および第２導体１２は、段差を設けて一次導体１０を分岐させることにより形成される。本例の第２導体１２は、第１導体１１よりも高い位置に設けられるが、これに限られない。第１導体１１および第２導体１２には、同一方向に被測定電流Ｉｐに応じた電流が流れる。第１導体１１および第２導体１２の断面は、同一形状を有することが好ましい。但し、第１導体１１と第２導体１２の断面形状が異なっていてもよい。
【００２５】
第１抵抗素子２１は、感磁軸をＸ軸に有し、第１導体１１および第２導体１２に流れる被測定電流Ｉｐ／２に応じた磁場が入力される。第１抵抗素子２１では、第１導体１１および第２導体１２に流れる被測定電流Ｉｐ／２に応じた磁場が相殺する方向に入力される。本例の第１抵抗素子２１は、Ｚ軸方向において、第２抵抗素子２２と同一の位置に設けられる。即ち、本例の第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、基板平面上に並んで配列されている。
【００２６】
第２抵抗素子２２は、第１導体１１の重心から第２導体１２の重心までの線分の中心に配置される。言い換えると、第１導体１１および第２導体１２は、第２抵抗素子２２を中心として対称に設けられる。
【００２７】
これにより、第２抵抗素子２２に入力される信号磁場が相殺される。よって、第２抵抗素子２２において被測定電流Ｉｐに応じた磁場が実質的に０となる。即ち、第２抵抗素子２２では外乱磁場だけが残る。一方、第１抵抗素子２１は、第１導体１１および第２導体１２からの被測定電流Ｉｐ／２に応じた磁場が相殺し合うものの、第１導体１１および第２導体１２のうち遠い方の磁場強度が弱くなるので、顕著な影響を受けない。結果として、被測定電流Ｉｐを検出するために用いられるＲ１−Ｒ２の信号強度が大きくなる。
【００２８】
第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、断面視で、同一の高さに設けられる。本例の第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、第１導体１１および第２導体１２と高さｚだけ異なる位置に設けられる。つまり、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、Ｚ軸方向において、第１導体１１および第２導体１２の重心の中間に設けられる。また、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、平面視で、第１導体１１と第２導体１２との間において、基板２５上に設けられる。基板２５には、算出部５０が設けられてもよい。基板２５は、ＸＹ面と平行な基板平面を有する。
【００２９】
また、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、相互の間隔を大きくすることにより、それぞれの抵抗素子に入力される磁場の強度差が大きくなる。これにより、電流センサ１００による被測定電流Ｉｐの測定精度が高められる。但し、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２の間隔を大きくするとチップサイズが大きくなり、コストアップに繋がる。そのため、第１抵抗素子２１と第２抵抗素子２２に入力される磁場の強度差を大きくしつつ、センササイズを小さくすることが好ましい。
【００３０】
ここで、電流センサ１００には、第１導体１１および第２導体１２からの被測定電流Ｉｐ／２に応じた磁場の他に、一様な外乱磁場と、傾斜のある外乱磁場が入力される場合がある。例えば、一様な外乱磁場とは、地磁気等の外乱磁場であり、傾斜のある外乱磁場とは、近接する電流経路等からの一様でない外乱磁場である。電流センサ１００は、外乱磁場の影響を排除した上で、被測定電流Ｉｐに応じた磁場のみを検出することにより、精度良く被測定電流Ｉｐを検出できる。
【００３１】
電流センサ１００は、１組の第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２を有する場合、第１抵抗素子２１の出力信号Ｒ１と、第２抵抗素子２２の出力信号Ｒ２の差分Ｒ１−Ｒ２を取ることにより、一様な外乱磁場の成分をキャンセルできる。これにより、被測定電流Ｉｐに応じた成分が、一様な外乱磁場による成分から分離される。ここで、第１抵抗素子２１と第２抵抗素子２２との距離ｄを大きくとれば、Ｒ１−Ｒ２の差は大きくなるが、磁気センサ２０の素子サイズも大きくなる。なお、抵抗素子の出力信号とは、抵抗素子に入力される磁場を示す信号であればよく、抵抗素子に対応するフィードバックコイルに流れる電流に対応する信号等であってもよい。
【００３２】
以上の通り、電流センサ１００は、第２抵抗素子２２に入力される被測定電流Ｉｐに応じた磁場を実質的にキャンセルすることにより、コンパクトで且つ電流検出精度の高い電流センサを実現できる。
【００３３】
図３は、実施例１に係る電流センサ１００の磁場変換係数の一例を示す。図３では、電流センサ１００における磁場変換係数α１と、磁場変換係数α２と、磁場変換係数の差分α１−α２とを示す。縦軸は磁場変換係数［ｍＴ／Ａ］を示し、横軸は一次導体１０の重心のＺ座標［ｍｍ］を示す。一次導体１０のＺ座標とは、第１導体１１又は第２導体１２の重心と第２抵抗素子２２からのＺ軸上における距離を指す。
【００３４】
磁場変換係数α１は、第１抵抗素子２１における磁場変換係数を示す。被測定電流Ｉｐが第１抵抗素子２１の位置に作る感磁軸方向の磁場Ｂｘ１は、磁場変換係数α１を用いて次式で示される。
Ｂｘ１［ｍＴ］＝α１［ｍＴ／Ａ］・Ｉｐ［Ａ］
磁場変換係数α２は、第２抵抗素子２２における磁場変換係数を示す。被測定電流Ｉｐが第２抵抗素子２２の位置に作る感磁軸方向の磁場Ｂｘ２は、磁場変換係数α２を用いて次式で示される。
Ｂｘ２［ｍＴ］＝α２［ｍＴ／Ａ］・Ｉｐ［Ａ］
【００３５】
ここで、磁場変換係数α２は、第２抵抗素子２２において被測定電流Ｉｐに応じた磁場がキャンセルされるので実質的に０となる。したがって、磁場変換係数の差分α１−α２が磁場変換係数α１と重なる。
【００３６】
図４は、実施例１に係る電流センサ１００のより具体的な構成の一例を示す。本例の第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、感磁軸方向に並んで配列されている。Ｘ軸方向の矢印は、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２の感磁軸方向を指す。
【００３７】
第１導体１１および第２導体１２は、第１導体１１と第２導体１２の重心を結ぶ第３仮想直線Ｖ３が感磁軸方向と異なる方向となるように配置される。本例の第１導体１１および第２導体１２は、互いに異なる高さを有する。
【００３８】
第２抵抗素子２２は、断面視で、第１導体１１の重心を通り、感磁軸方向に延びる第１仮想直線Ｖ１と、第２導体１２の重心を通り、感磁軸方向に延びる第２仮想直線Ｖ２との間の領域に設けられる。なお、本明細書において、断面視とは、第１導体１１に流れる電流の方向の視点を指す。一例において、第２抵抗素子２２は、第２抵抗素子２２の全体が第１仮想直線Ｖ１と第２仮想直線Ｖ２との間に設けられる。また、第２抵抗素子２２の位置は、第２抵抗素子２２の重心位置を基準に判断されてよい。なお、本明細書において、抵抗素子の重心とは、抵抗素子が有する感磁部の重心位置を指す。
【００３９】
第２抵抗素子２２の重心は、第３仮想直線Ｖ３上において、第１導体１１の重心と第２導体１２の重心との中点に設けられる。第１抵抗素子２１の重心は、第４仮想直線Ｖ４が感磁軸方向と平行となるように、第２抵抗素子２２の重心と同じ高さに設けられる。即ち、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、断面視で、第４仮想直線Ｖ４が、感磁軸方向と平行となるように配置される。つまり、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、断面視で、第４仮想直線Ｖ４が、電流センサ１００の基板平面と平行となるように配置される。言い換えると、本例の第４仮想直線Ｖ４は、感磁軸方向と平行な直線となる。
【００４０】
本例の電流センサ１００は、第２抵抗素子２２に入力される被測定電流Ｉｐに応じた磁場を実質的にキャンセルすることにより、第１抵抗素子２１と第２抵抗素子２２との磁場の強度差を大きくできる。これにより、電流センサ１００は、コンパクトで且つ電流検出精度の高い電流センサを実現できる。また、本例の電流センサ１００は、第１導体１１および第２導体１２に段差を設ければ、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２を同一平面上に形成できるので、製造が容易である。
【００４１】
［実施例２］
図５は、実施例２に係る電流センサ１００の構成の一例を示す。本例では、実施例１の電流センサ１００と相違する点について特に説明する。
【００４２】
第２抵抗素子２２は、第１導体１１の重心と第２導体１２の重心との中点を通り、第１導体１１の重心と第２導体１２の重心とを結ぶ第３仮想直線Ｖ３の垂線Ｈ上に重心が配置される。また、第２抵抗素子２２は、断面視で、第１導体１１の重心を通り、感磁軸方向に延びる第１仮想直線Ｖ１と、第２導体１２の重心を通り、感磁軸方向に延びる第２仮想直線Ｖ２との間の領域に設けられる。
【００４３】
第１抵抗素子２１は、第１導体１１の重心と第２導体１２の重心との中点を通る第３仮想直線Ｖ３の垂線Ｈ上以外の領域に設けられてよい。本例では、第１抵抗素子２１が、第１仮想直線Ｖ１と、第２仮想直線Ｖ２との間の領域以外の領域に設けられるが、第１抵抗素子２１が、第１仮想直線Ｖ１と、第２仮想直線Ｖ２との間の領域に設けられてもよい。
【００４４】
第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、第４仮想直線Ｖ４が、電流センサ１００の基板平面と傾斜するように配置される。また、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、抵抗素子の感磁軸方向に対して第４仮想直線Ｖ４が傾斜するように配置される。また、第４仮想直線Ｖ４は、第３仮想直線Ｖ３の垂線Ｈに対して傾斜した線である。
【００４５】
以上の通り、本例の電流センサ１００は、第２抵抗素子２２に入力される被測定電流Ｉｐに応じた磁場を実質的にキャンセルすることにより、第１抵抗素子２１と第２抵抗素子２２との磁場の強度差を大きくできる。また、第１抵抗素子２１の位置は、第１仮想直線Ｖ１と第２仮想直線Ｖ２の間の領域に限られないので、電流センサ１００の設計の自由度が高い。
【００４６】
［実施例３］
図６は、実施例３に係る電流センサ１００の構成の一例を示す。本例の第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、感磁軸方向が基板平面に対して傾くように設けられる。本例では、実施例１の電流センサ１００と相違する点について特に説明する。
【００４７】
第１導体１１および第２導体１２の重心は、同一の高さに設けられる。即ち、第３仮想直線Ｖ３がＸ軸と平行になる。但し、本例の感磁軸が第３仮想直線Ｖ３に対して傾いているので、第１導体１１の重心を通る第１仮想直線Ｖ１および第２導体１２の重心を通る第２仮想直線Ｖ２が第３仮想直線Ｖ３に対して傾いている。
【００４８】
第２抵抗素子２２は、第１導体１１の重心と第２導体１２の重心との中点に重心が設けられる。また、第２抵抗素子２２は、断面視で、第１導体１１の重心を通り、感磁軸方向に延びる第１仮想直線Ｖ１と、第２導体１２の重心を通り、感磁軸方向に延びる第２仮想直線Ｖ２との間の領域に設けられる。
【００４９】
第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、第４仮想直線Ｖ４がＸ軸に対して傾くように設けられてよい。一例において、第１抵抗素子２１が第２抵抗素子２２よりも高くなるように設けられる。例えば、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２は、磁気センサ２０を傾けてマウントすることにより、第４仮想直線Ｖ４が傾けられる。
【００５０】
このような構造であっても、電流センサ１００は、第２抵抗素子２２に入力される被測定電流Ｉｐに応じた磁場を実質的にキャンセルすることにより、第１抵抗素子２１と第２抵抗素子２２との磁場の強度差を大きくできる。これにより、電流センサ１００は、コンパクトで且つ電流検出精度の高い電流センサを実現できる。
【００５１】
［実施例４］
図７は、実施例４に係る電流センサ１００の構成の一例を示す。本例の電流センサ１００は、フィードバックコイル６１、フィードバックコイル６２および算出部５０を備える。本例では、実施例１の電流センサ１００と相違する点について特に説明する。
【００５２】
フィードバックコイル６１およびフィードバックコイル６２は、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２のそれぞれに対応するフィードバックコイルの一例である。フィードバックコイル６１は、被測定電流Ｉｐにより生じた磁場及び外乱磁場を、第１抵抗素子２１においてキャンセルする磁場を生成する。フィードバックコイル６１は、第１フィードバックコイルの一例である。フィードバックコイル６１およびフィードバックコイル６２は、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２における磁場をキャンセルしてゼロ磁場とする。第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２における磁場をゼロ磁場とすることにより、抵抗素子の磁気感度が高くなるので、磁場の検出精度が向上する。
【００５３】
フィードバックコイル６２は、被測定電流Ｉｐにより生じた磁場及び外乱磁場を、第２抵抗素子２２においてキャンセルする磁場を生成する。フィードバックコイル６２は、第２フィードバックコイルの一例である。ここで、第２抵抗素子２２において被測定電流Ｉｐに応じた磁場がキャンセルされることにより、第２抵抗素子２２に対応するフィードバックコイル６２に流す電流が少なくて済む。これにより、フィードバックコイル６２によるフィードバックに要する消費電力が低減する。
【００５４】
算出部５０は、フィードバックコイル６１およびフィードバックコイル６２に流れる電流量から被測定電流Ｉｐを算出する。一例において、算出部５０は、フィードバックコイル６１およびフィードバックコイル６２に流れる電流量を検出することにより、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２のそれぞれに入力された磁場を算出する。そして、算出部５０は、第１抵抗素子２１および第２抵抗素子２２に入力された磁場に基づいて、一次導体１０に流れる被測定電流Ｉｐを算出する。
【００５５】
ここで、算出部５０は、第１抵抗素子２１の出力信号と第２抵抗素子２２の出力信号との差分Ｒ１−Ｒ２に応じて、被測定電流Ｉｐを算出する。本例の算出部５０は、各抵抗素子に磁気的なフィードバックを行って閉ループ方式でセンサ出力を読み出す。この場合、センサ位置における磁場強度（即ち、信号磁場と外乱磁場との和）が大きくなるほど信号強度が増すが、フィードバックコイルのフィードバックに要する電流消費が大きくなる。即ち、消費電流の点ではセンサにかかる磁場強度の小さい方が望ましい。
【００５６】
また、算出部５０は、第１抵抗素子２１の出力信号と第２抵抗素子２２の出力信号との差分Ｒ２−Ｒ１を取ることにより、一様な外乱磁場による影響をキャンセルし、被測定電流Ｉｐを算出する。算出部５０は、一様な外乱磁場による影響をキャンセルすることにより、被測定電流Ｉｐの検出精度を高められる。
【００５７】
［比較例１］
図８は、比較例１に係る電流センサ５００の構成を示す。本例の電流センサ５００は、第１導体５１１、第２導体５１２、第１抵抗素子５２１および第２抵抗素子５２２を備える。第１抵抗素子５２１、第２抵抗素子５２２は、基板５２５上に設けられる。電流センサ５００は、断面視で、第１導体５１１の重心を通り、感磁軸方向に延びる第１仮想直線Ｖ１と、第２導体５１２の重心を通り、感磁軸方向に延びる第２仮想直線Ｖ２との間の領域に設けられていない。
【００５８】
第２抵抗素子５２２は、第１導体５１１および第２導体５１２から入力される磁場が強め合う方向に働く。即ち、電流センサ５００は、第２抵抗素子５２２における磁場が打ち消されないので、第１抵抗素子５２１の出力信号と第２抵抗素子５２２の出力信号との差分Ｒ５２１−Ｒ５２２の信号強度が小さくなる。これにより、電流センサ５００の検出精度が低下する。また、電流センサ５００は、第２抵抗素子５２２に対応するフィードバックコイルにおける消費電力を低減できない。
【００５９】
これに対して実施例に係る電流センサ１００は、第２抵抗素子２２における磁場が打ち消されるので、第１抵抗素子２１の出力信号と第２抵抗素子２２の出力信号との差分Ｒ１−Ｒ２の信号強度が大きくなる。これにより、実施例に係る電流センサ１００の検出精度が向上する。
【００６０】
図９は、比較例１に係る電流センサ５００の磁場変換係数の一例を示す。図９では、電流センサ５００における磁場変換係数β１および磁場変換係数β２、および磁場変換係数の差分β１−β２を示す。縦軸は磁場変換係数［ｍＴ／Ａ］を示し、横軸は一次導体１０の重心のＺ座標を示す。
【００６１】
磁場変換係数β１は、第１抵抗素子５２１の磁場変換係数を示す。被測定電流Ｉｐが第１抵抗素子２１の位置に作る感磁軸方向の磁場Ｂｘ１は、磁場変換係数β１を用いて次式で示される。
Ｂｘ１［ｍＴ］＝β１［ｍＴ／Ａ］・Ｉｐ［Ａ］
磁場変換係数β２は、第２抵抗素子５２２の磁場変換係数を示す。被測定電流Ｉｐが第２抵抗素子２２の位置に作る感磁軸方向の磁場Ｂｘ２は、磁場変換係数β２を用いて次式で示される。
Ｂｘ２［ｍＴ］＝β２［ｍＴ／Ａ］・Ｉｐ［Ａ］
【００６２】
ここで、磁場変換係数β２は、第２抵抗素子５２２において被測定電流Ｉｐに応じた磁場がキャンセルされない。したがって、磁場変換係数の差分β１−β２が磁場変換係数β１と重ならない。また、磁場変換係数の差分β１−β２が図３で示した磁場変換係数の差分α１−α２よりも小さくなるので、電流センサ５００の電流検出精度が低下する。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【符号の説明】
【００６５】
１０・・・一次導体、１１・・・第１導体、１２・・・第２導体、２０・・・磁気センサ、２１・・・第１抵抗素子、２２・・・第２抵抗素子、２５・・・基板、３０・・・リードフレーム、５０・・・算出部、６１・・・フィードバックコイル、６２・・・フィードバックコイル、７０・・・封止部、１００・・・電流センサ、５００・・・電流センサ、５１１・・・第１導体、５１２・・・第２導体、５２１・・・第１抵抗素子、５２２・・・第２抵抗素子、５２５・・・基板
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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