(57)【要約】【課題】被測定電流を高精度で測定する。【解決手段】電流センサ１００は、被測定電流が流れる導体１１、被測定電流により生じる磁場を検出し、検出信号を一対の出力用端子２２，２４から出力する磁気検出素子２０ａ、導体を間に挟んで、一対の出力用端子にそれぞれ接続する一対の出力用配線３２，３４、及び一対の出力用配線を介して磁気検出素子の検出信号を受信する信号処理部４０を備える。磁気検出素子の一対の出力用端子に接続する一対の出力用配線が被測定電流が流れる導体を挟んで配設されることから、被測定電流が導体を流れることにより磁場が発生しても、磁気検出素子と一対の出力用配線とにより形成されるループ面を貫く成分はゼロ又は極小さいため、電磁結合により配線３２，３４に生じるノイズが抑制され、被測定電流の量を高精度で決定することが可能となる。【選択図】図１Ａ
2018189471.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定電流が流れる導体と、
前記被測定電流により生じる磁場を検出し、検出信号を一対の出力用端子から出力する磁気検出素子と、
前記導体を間に挟んで、前記一対の出力用端子にそれぞれ接続する一対の出力用配線と、
前記一対の出力用配線を介して前記磁気検出素子の検出信号を受信する信号処理部と、
を備える電流センサ。
【請求項２】
前記信号処理部は、前記導体に対して前記磁気検出素子の反対側に配される、請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記一対の出力用配線のそれぞれは、前記導体から互いに等しい距離離間して配設される、請求項１又は２に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記一対の出力用配線は、前記一対の出力用配線と前記磁気検出素子とにより形成されるループ面が前記導体に略直交する方向に延設される、請求項１から３のいずれか一項に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記導体は、被測定電流が流れる向きを変える少なくとも１つの偏向部を有し、
前記磁気検出素子は、前記偏向部の内側に配設される、請求項１から４のいずれか一項に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記導体は、被測定電流が流れる向きを前記偏向部の向きに対して逆向きに変える別の偏向部を有し、
前記別の偏向部の内側に配設される別の磁気検出素子をさらに備える、請求項５に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記一対の出力用配線は、前記導体を間に挟んで前記一対の出力用配線のそれぞれに並列に接続する一対の補助出力用配線を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記導体を間に挟んで、前記磁気検出素子の一対の駆動用端子にそれぞれ接続する一対の駆動用配線と、
前記一対の駆動用配線を介して前記磁気検出素子を駆動する駆動部と、
をさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載の電流センサ。
【請求項９】
前記一対の駆動用配線は、前記導体を間に挟んで前記一対の駆動用配線のそれぞれに並列に接続する一対の補助駆動用配線を含む、請求項８に記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記信号処理部は、前記一対の出力用配線及び前記一対の駆動用配線の接続を切り換えるスイッチを有する、請求項８又は９に記載の電流センサ。
【請求項１１】
前記磁気検出素子は、ホール素子である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の電流センサ。
【請求項１２】
前記導体を内部に保持する基板をさらに備える、請求項１から１１のいずれか一項に記載の電流センサ。
【請求項１３】
前記一対の出力用配線は、それぞれ、前記基板の一面及び他面に設けられる、請求項１２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】
電流の量を測定する電流センサとして、電流が導体内を流れることにより生じる誘導磁場（単に磁場とも呼ぶ）をホール素子等の磁気検出素子を用いて検出するものが知られている。例えば特許文献１には、簡易な構成により低コストの電流検出回路を提供することを目的として、配線パターンを形成する部材と同じ材質の部材によりホール効果を生ずる電流検出パターン（すなわち、ホール素子）が形成されたプリント配線基板、この基板上に実装された中央処理演算部、及び電流流路を含んで構成された電流検出回路が開示されている。この電流検出回路では、電流流路に流れる電流により生じる磁場がホール素子を貫通することで発生する電位差を検出することにより、電流の量を測定する。
特許文献１  特開２０１２−８８０９６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、電流センサが例えば電力変換装置に組み込まれるインバータの出力電流を測定するのに使用される場合、インバータはパルス幅変調（ＰＷＭ）により動作制御されるため、電流流路の導体に加わる電圧が急峻に変化する。それにより、ホール素子に接続する配線に寄生する容量により静電結合が生じて、ホール素子の出力信号にノイズが取り込まれてしまうことがある。また、インバータは地絡の異常時等に電流流路を流れる電流の量が急峻に変化する。それにより、ホール素子に接続する配線に寄生するインダクタンスにより電磁結合が生じて、ホール素子の出力信号にノイズが取り込まれてしまうことがある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様においては、被測定電流が流れる導体と、被測定電流により生じる磁場を検出し、検出信号を一対の出力用端子から出力する磁気検出素子と、導体を間に挟んで、一対の出力用端子にそれぞれ接続する一対の出力用配線と、一対の出力用配線を介して磁気検出素子の検出信号を受信する信号処理部と、を備える電流センサが提供される。
【０００５】
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】
【０００６】
【図１Ａ】本実施形態に係る電流センサの構成を示す。
【図１Ｂ】基板のおもて面の配線構成を示す。
【図１Ｃ】基板の裏面の配線構成を示す。
【図１Ｄ】本実施形態に係る電流センサの断面構成を示す。
【図２Ａ】基板の構成部材を示す。
【図２Ｂ】基板の一製造工程により基板にビアホールを設けた状態を示す。
【図２Ｃ】基板の一製造工程により基板のおもて面及び裏面に配線がパターニングされた状態を示す。
【図３】電流センサの回路構成を示す。
【図４】第１の変形例に係る電流センサの回路構成を示す。
【図５Ａ】第２の変形例に係る電流センサの構成を示す。
【図５Ｂ】基板のおもて面の構成を示す。
【図５Ｃ】基板の裏面の構成を示す。
【図５Ｄ】第２の変形例に係る電流センサの断面構成を示す。
【図６】第２の変形例に係る電流センサの回路構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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。
【０００８】
図１Ａから図１Ｄは、本実施形態に係る電流センサ１００の構成を示す。ここで、図１Ａは電流センサ１００の構成を上面視において示し、図１Ｂは基板１０のおもて面の配線構成を上面視において示し、図１Ｃは基板１０の裏面の配線構成を上面視において示し、図１Ｄは図１Ａにおける基準線ＤＤに関する基板１０の断面構成を示す。電流センサ１００は、導体に加わる電圧や導体を流れる電流の急峻な変化に伴うノイズを抑制して被測定電流を高精度で測定することを目的とするものであり、基板１０、検出部２０、配線３０、及び信号処理部４０を備える。
【０００９】
基板１０は、電流センサ１００の構成各部を保持する部材である。基板１０は、一例としてエポキシ系材料、例えばガラスエポキシのＦＲ４を用いて２．４ｍｍ厚の矩形板状に成形される。なお、基板１０の上面及び下面をそれぞれおもて面（部品面とも呼ぶ）１０Ｆ及び裏面（半田面とも呼ぶ）１０Ｂとする。基板１０は、リジッド基板に限らず、フレキシブル基板であってもよい。基板１０は、導体１１、パッド３１ａ〜３４ａ、パッド３９，３９ａ、及びビアホール３３ｂ，３３ｃ，３４ｂ，３４ｃを有する。
【００１０】
導体１１は、被測定電流が流れる部材である。導体１１の素材は、比抵抗の小さい導電性材料、特に銅、アルミニウム等の金属又はそれらを含む合金が望ましい。本実施形態では、例えば最大５０Ａの電流を流すとして、比抵抗が最も小さい銅を使用して幅５ｍｍ及び厚さ１．６ｍｍの正方板状に成形する。それより、被測定電流が流れることによる発熱、導体抵抗による電力損失を抑えることができる。なお、導体１１の表面にめっき膜を設けてもよい。
【００１１】
導体１１は、上記の板状部材に中心から−Ｙ方向に開くスリット１１ａを設けることで、Ｕ字状に成形される。それにより、被測定電流が流れる向きを＋Ｙ方向から−Ｙ方向に又はその逆に１８０度変える偏向部１１ｂ、偏向部１１ｂの両端から−Ｙ方向に真っ直ぐに延びる２つの真直部１１ｃが設けられる。ここで、偏向部１１ｂの曲率中心１１ｏはスリット１１ａの＋Ｙ側中央に位置し、この位置に、電流が導体１１を流れることにより発生する磁場が集束され、Ｚ軸方向の磁場が効率良く強められる。なお、導体１１は、Ｕ字状に限らず、Ｌ字状等、任意の湾曲形状に成形してもよい。
【００１２】
導体１１は、基板１０内に、偏向部１１ｂを＋Ｙ側に向け且つ２つの真直部１１ｃの端面を基板１０の−Ｙ側面から露出するようにして埋め込まれる。ここで、２つの真直部１１ｃは、例えば露出した導体部分（不図示）を介して基板１０外の電極（不図示）に接続し、これを介して被測定電流を２つの真直部１１ｃの一方から入力し、偏向部１１ｂを介して他方の真直部１１ｃから出力することで、被測定電流が導体１１内を流れる。
【００１３】
パッド３１ａ〜３４ａは、磁気検出素子２０ａを含むチップを基板１０上に実装するための電極膜である。パッド３１ａ〜３４ａは、例えば銅、アルミニウム等の導電性金属を用いて矩形状に成形され、基板１０のおもて面１０Ｆ上で、偏向部１１ｂの曲率中心１１ｏ上に格子状に配設される。
【００１４】
パッド３９，３９ａは、信号処理部４０を含むチップを基板１０上に実装するための電極膜である。パッド３９は、例えば銅、アルミニウム等の導電性金属を用いて矩形状に成形され、基板１０のおもて面１０Ｆ上の中央から幾分＋Ｙ寄りにＸ軸方向に並設された８つのパッドを含む。パッド３９ａは、パッド３９と同様に矩形状に成形され、基板１０のおもて面１０Ｆ上の＋Ｙ端部近傍にＸ軸方向に並設された８つのパッドを含む。
【００１５】
ビアホール３３ｂ，３４ｂ，３３ｃ，３４ｃは、配線部の一例であり、基板１０のおもて面１０Ｆから裏面１０Ｂに貫通し、後述する配線３３，３４を基板１０のおもて面１０Ｆ上のパッドから裏面１０Ｂに引き出すための部材である。ビアホール３３ｂ，３４ｂ，３３ｃ，３４ｃは、それぞれ、パッド３３ａ，３４ａの中央及びパッド３１ａ，３２ａの中央に各１つのホール並びにパッド３９の＋Ｙ側に２つのホールを形成し、それらの内面を例えば銅、アルミニウム等の導電性金属を用いて成膜することで基板１０上に設けられる。
【００１６】
なお、基板１０の製造方法については後述する。
【００１７】
検出部２０は、導体１１に流れる被測定電流により生じる磁場を検出するユニットである。検出部２０は、例えばＩｎＡｓ、ＧａＡｓ、Ｓｉ等から構成されるホール素子のような磁気検出素子２０ａをチップ内に含む。磁気検出素子２０ａは、これを駆動するための互いに対向する一対の駆動用端子（単に端子とも呼ぶ）２１，２３及び磁気検出素子２０ａから検出信号を出力するための互いに対向する一対の出力用端子（単に端子とも呼ぶ）２２，２４を有する。磁気検出素子２０ａは、基板１０のおもて面１０Ｆ上で、端子２１〜２４をそれぞれパッド３１ａ〜３４ａ上にはんだ接合することにより、偏向部１１ｂの内側、すなわち曲率中心１１ｏ上に実装される。それにより、被測定電流が導体１１を流れることにより発生する磁場が磁気検出素子２０ａに集束するため、検出部２０により感度良く磁場を検出することができる。検出部２０は、検出した磁場の強度に応じた電圧を検出信号として後述する信号処理部４０に出力する。
【００１８】
配線３０は、一対の駆動用配線３１，３３及び一対の出力用配線３２，３４を含む。これらの配線は、例えば銅、アルミニウム等の導電性金属を用いて成形される。
【００１９】
一対の駆動用配線（単に配線とも呼ぶ）３１，３３は、磁気検出素子２０ａの一対の駆動用端子２１，２３に接続して、磁気検出素子２０ａに駆動電圧を送るための配線である。配線３１，３３は、導体１１を間に挟んで（特に偏向部１１ｂを間に挟むのが好ましいが、真直部１１ｃを間に挟んでもよい）、それぞれ基板１０のおもて面１０Ｆ及び裏面１０Ｂ上の同じＸＹ位置（上面視において重なるように）に配設される。配線３１は、パッド３１ａとパッド３９のうちの左から４つめのパッドとを接続する。配線３３は、ビアホール３３ｂ，３３ｃを介して、おもて面１０Ｆ上のパッド３３ａとパッド３９のうちの左から３つめのパッドとを接続する。
【００２０】
なお、一対の駆動用配線３１，３３は、後述するフェーズ２の検出動作において、一対の出力用配線３２，３４のように磁気検出素子２０ａから出力される検出信号を送るための配線として使用することもできる。
【００２１】
一対の駆動用配線３１，３３は、導体１１からそれぞれ互いに等しい距離離間して配設される（すなわち、ＷＦ＝ＷＢ）。それにより、フェーズ２の検出動作において、配線３１及び導体１１の間に寄生する容量と配線３３及び導体１１の間に寄生する容量とが等しくなることで、静電結合により配線３１，３３の電位が揺らいでもそれぞれが同じように揺らいで、後述する増幅器４０ａで配線３１，３３の電位を差分して増幅するため、配線３１，３３により送られる電圧信号にノイズは取り込まれない。
【００２２】
また、一対の駆動用配線３１，３３は、それらと磁気検出素子２０ａとにより形成されるループ面が導体１１に沿って流れる電流に略直交する方向、ここではＹ軸方向に延設される。それにより、フェーズ２の検出動作において、被測定電流が導体１１の偏向部１１ｂを流れることにより磁場が発生しても、ループ面を貫く成分はゼロ又は極小さいため、電磁誘導（電磁結合とも呼ぶ）により配線３１，３３に生じる誘導起電力が抑制され、配線３１，３３により送られる電圧信号にノイズは取り込まれない。
【００２３】
一対の出力用配線（単に配線とも呼ぶ）３２，３４は、磁気検出素子２０ａの一対の出力用端子２２，２４に接続して、磁気検出素子２０ａから出力される検出信号を送るための配線である。配線３２，３４は、導体１１を間に挟んで、それぞれ基板１０のおもて面１０Ｆ及び裏面１０Ｂ上の同じＸＹ位置（上面視において重なるように）に配設される。配線３２は、パッド３２ａとパッド３９のうちの左から５つめのパッドとを接続する。配線３４は、ビアホール３４ｂ，３４ｃを介して、おもて面１０Ｆ上のパッド３４ａとパッド３９のうちの左から６つめのパッドとを接続する。
【００２４】
一対の出力用配線３２，３４は、導体１１の上面及び下面からそれぞれ互いに等しい距離離間して配設される（すなわち、ＷＦ＝ＷＢ）。それにより、配線３２及び導体１１の間に寄生する容量と配線３４及び導体１１の間に寄生する容量とが等しくなることで、静電結合により配線３２，３４の電位が揺らいでもそれぞれが同じように揺らいで、後述する増幅器４０ａで配線３２，３４の電位を差分して増幅するため、配線３２，３４により送られる電圧信号にノイズは取り込まれない。
【００２５】
また、一対の出力用配線３２，３４は、それらと磁気検出素子２０ａとにより形成されるループ面が導体１１に沿って流れる電流に略直交する方向、ここではＹ軸方向に延設される。それにより、被測定電流が導体１１の偏向部１１ｂを流れることにより磁場が発生しても、ループ面を貫く成分はゼロ又は極小さいため、電磁誘導（電磁結合とも呼ぶ）により配線３２，３４に生じる誘導起電力が抑制され、配線３２，３４により送られる電圧信号にノイズは取り込まれない。
【００２６】
なお、一対の出力用配線３２，３４は、後述するフェーズ２の検出動作において、一対の駆動用配線３１，３３のように磁気検出素子２０ａに駆動電圧を送るための配線として使用することもできる。
【００２７】
信号処理部４０は、磁気検出素子２０ａを駆動し、その検出信号を処理して被測定電流の量を算出するユニットである。信号処理部４０は、後述する構成ユニットをチップ内に含み、駆動電圧を出力及び検出信号を入力するための８つの端子４１、その他の信号を入出力するための８つの端子４１ａをチップ外に突出する。信号処理部４０は、各８つの端子４１，４１ａをそれぞれ各８つのパッド３９，３９ａ上にはんだ接合することにより、基板１０のおもて面１０Ｆ上の＋Ｙ側に実装される、すなわち導体１１に対して検出部２０（磁気検出素子２０ａ）の反対側に配される。それにより、信号処理部４０は、一対の駆動用配線３１，３３を介して磁気検出素子２０ａの一対の駆動用端子２１，２３に接続され、後述するように駆動部４０ｓから駆動電圧を送ることで磁気検出素子２０ａを駆動する。また、信号処理部４０は、一対の出力用配線３２，３４を介して磁気検出素子２０ａの一対の出力用端子２２，２４に接続され、後述するように一対の出力用配線３２，３４を介して磁気検出素子２０ａの検出信号を受信し、処理することで被測定電流の量を算出する。なお、算出結果は、基板１０上の配線（不図示）を介して外部装置等に出力される。
【００２８】
なお、信号処理部４０の回路構成については後述する。
【００２９】
なお、信号処理部４０は、メモリ、感度補正回路、出力のオフセットを補正するオフセット補正回路、温度に応じて出力を補正する温度補正回路等の少なくとも１つを内蔵してもよい。
【００３０】
なお、本実施形態に係る電流センサ１００では、信号処理部４０は各８つの端子４１，４１ａを有するとしたが、磁気検出素子２０ａの端子２１〜２４に接続する少なくとも４つの端子を含めば、任意の数の端子を有するとしてよい。
【００３１】
なお、本実施形態に係る電流センサ１００では、検出部２０及び信号処理部４０をともに基板１０のおもて面１０Ｆに実装することとしたが、ともに裏面１０Ｂに実装してもよいし、一方をおもて面１０Ｆ及び他方を裏面１０Ｂに実装してもよい。
【００３２】
なお、電流センサ１００は、さらに、基板１０、検出部２０、配線３０、信号処理部４０を封止して保護するパッケージを備えてもよい。パッケージは、例えば、エポキシなどの絶縁性に優れた樹脂等のモールド材を用いてモールド成形することができる。
【００３３】
基板１０（配線３０を含む）の製造方法について説明する。
【００３４】
図２Ａは、基板１０の構成部材を示す。基板１０は、内層コア１２ａ、２つのプリプレグ１２ｂ、及び２つの金属箔１４を有する。内層コア１２ａは、その内部に埋め込まれた導体１１を有する。２つのプリプレグ１２ｂは、内層コア１２ａと同じ素材より形成される。金属箔１４は、例えば銅、アルミニウム等の導電性金属を用いて膜状に成形される。内層コア１２ａの上面に一方のプリプレグ１２ｂ、その上面に一方の金属箔１４をそれぞれ接着する。同様に、内層コア１２ａの下面に他方のプリプレグ１２ｂ、その下面に他方の金属箔１４をそれぞれ接着する。それにより、内層コア１２ａ及び２つのプリプレグ１２ｂより、上面及び下面に金属箔１４を有する本体１２が構成される。
【００３５】
図２Ｂは、基板１０の一製造工程により基板１０にビアホール１４ａを設けた状態を示す。一例として、本体１２の−Ｙ側に本体１２をＺ軸方向に貫通するホールを形成し、それらの内面上に金属箔１４と同じ導電性金属を用いてメッキにより成膜することで、基板１０上に上面側の金属箔１４と下面側の金属箔１４とを接続するビアホール１４ａが形成される。
【００３６】
図２Ｃは、基板１０の一製造工程により基板１０のおもて面及び裏面に配線がパターニングされた状態を示す。本体１２の上面側の金属箔１４及び下面側の金属箔１４をパターニングすることにより、上面側に配線３１，３２及びパッド３１ａ〜３４ａ，３９，３９ａ、下面側に配線３３，３４が形成されるとともに、ビアホール１４ａがビアホール３３ｂ，３３ｃ，３４ｂ，３４ｃとして機能する。さらに、ビアホール１４ａの上面及び下面等を除いて本体１２の上面及び下面にそれぞれレジスト層１５，１６を設けることで、半田付けの際の半田による配線間ショート等を防ぐことができる。それにより、配線３０を含む基板１０が完成する。
【００３７】
なお、基板１０は、上記の製造方法に限らず、一対の出力用配線３２，３４、さらに一対の駆動用配線３１，３３が導体１１を間に挟むように配設することができれば任意の方法により製造してよい。
【００３８】
図３は、電流センサ１００の回路構成を示す。先述のとおり、検出部２０に含まれる磁気検出素子２０ａは、互いに対向する一対の駆動用端子２１，２３及び互いに対向する一対の出力用端子２２，２４を有し、それぞれに一対の駆動用配線３１，３３及び一対の出力用配線３２，３４の一端が接続されている。また、一対の駆動用配線３１，３３は、互いに接触することなく、導体１１を間に挟んでこれと略直交する方向に延設され、信号処理部４０に他端を接続する。同様に、一対の出力用配線３２，３４は、互いに接触することなく、導体１１を間に挟んでこれと略直交する方向に延設され、信号処理部４０に他端を接続する。
【００３９】
信号処理部４０は、駆動部４０ｓ、増幅器４０ａ、及び制御演算部４０ｃを有する。
【００４０】
駆動部４０ｓは、一対の駆動用配線３１，３３（又は一対の出力用配線３２，３４）を介して駆動電圧を送ることで磁気検出素子２０ａを駆動し、また磁気検出素子２０ａの検出信号を受信して増幅器４０ａに送るユニットである。駆動部４０ｓは、配線３１，３２を高基準電位４０Ｈにそれぞれ接続するスイッチ４１ｔ，４２ｔ、配線３３，３４を低基準電位４０Ｌにそれぞれ接続するスイッチ４３ｔ，４４ｔ、配線３１，３２を増幅器４０ａにそれぞれ接続するスイッチ４１ｓ，４２ｓ、及び配線３３，３４を増幅器４０ａにそれぞれ接続するスイッチ４３ｓ，４４ｓを有する。ここで、高基準電位４０Ｈは低基準電位４０Ｌより高い電位を有する（ただし、逆に低い電位を有するとしてもよい）。これらのスイッチは、制御演算部４０ｃにより制御され、後述するように一対の駆動用配線３１，３３及び一対の出力用配線３２，３４の接続を切り換えることで２つのフェーズの検出動作を可能とする。
【００４１】
増幅器４０ａは、磁気検出素子２０ａから駆動部４０ｓを介して検出信号を受け、増幅して制御演算部４０ｃに送るユニットである。
【００４２】
制御演算部４０ｃは、駆動部４０ｓのスイッチ４１ｔ〜４４ｔ，４１ｓ〜４４ｓを制御するとともに磁気検出素子２０ａの検出信号を処理して、導体１１に流れる被測定電流Ｉの量を算出するユニットである。その算出結果は出力信号ＶＯＵＴとして信号処理部４０外に出力される。
【００４３】
電流センサ１００の検出動作について説明する。検出動作は、２つのフェーズ１及び２を含む。
【００４４】
フェーズ１では、制御演算部４０ｃにより駆動部４０ｓのスイッチ４１ｔ〜４４ｔ，４１ｓ〜４４ｓを制御して、図３に示すように、スイッチ４１ｔをオンして配線３１を高基準電位４０Ｈに接続するとともにスイッチ４２ｔをオフし、スイッチ４３ｔをオンして配線３３を低基準電位４０Ｌに接続するとともにスイッチ４４ｔをオフし、スイッチ４２ｓをオンして配線３２を増幅器４０ａに接続するとともにスイッチ４１ｓをオフし、スイッチ４４ｓをオンして配線３４を増幅器４０ａに接続するとともにスイッチ４３ｓをオフする。それにより、配線３１，３３が駆動用配線として機能し、これらを介して磁気検出素子２０ａの端子２１，２３がそれぞれ高及び低基準電位４０Ｈ，４０Ｌに接続されることにより、駆動部４０ｓから駆動電圧が送られて磁気検出素子２０ａが端子２１，２３間で駆動される。また、配線３２，３４が出力用配線として機能し、これらを介して磁気検出素子２０ａの端子２２，２４が増幅器４０ａに接続されることにより、磁気検出素子２０ａの端子２２，２４間に生じる検出信号が増幅器４０ａに送られる。
【００４５】
上述の状態において、導体１１に被測定電流Ｉが流れて磁場が発生し、その磁場が磁気検出素子２０ａに入力すると、被測定電流Ｉの大きさに比例する電圧−ＶＨが端子２２，２４の間に発生する。このとき、導体１１に加わる電圧が急峻に変化すると、静電結合による電圧ＶＳ２４が配線３２，３４間に発生する。また、導体１１に流れる電流が急峻に変化すると、電磁結合による電圧ＶＥ２４が配線３２，３４間に発生する。従って、配線３２，３４を介して信号処理部４０に入力される検出信号Ｖ２４は、磁気検出素子２０ａのオフセット電圧ＶＯＦＳを含めて、次式（１）のように与えられる。
Ｖ２４＝−ＶＨ＋ＶＯＦＳ＋ＶＳ２４＋ＶＥ２４    …（１）
【００４６】
ここで、静電結合による電圧ＶＳ２４は、先述のとおり配線３２，３４が導体１１の上面及び下面からそれぞれ互いに等しい距離離間して配設されている（すなわち、ＷＦ＝ＷＢ）ため、極小さい（ＶＳ２４≒０）。また、電磁結合による電圧ＶＥ２４は、先述のとおり配線３２，３４と磁気検出素子２０ａとにより形成されるループ面が導体１１に沿って流れる電流に略直交するため、極小さい（ＶＥ２４≒０）。従って、信号処理部４０に入力される検出信号Ｖ２４は、良い近似で、被測定電流Ｉの大きさに比例する電圧−ＶＨとオフセット電圧ＶＯＦＳとの和により与えることができる。なお、オフセット電圧ＶＯＦＳが一定であれば、フェーズ１の単独動作においても、制御演算部４０ｃにより検出信号Ｖ２４から被測定電流Ｉの大きさを精度良く決定することができる。
【００４７】
フェーズ２では、制御演算部４０ｃにより駆動部４０ｓのスイッチ４１ｔ〜４４ｔ，４１ｓ〜４４ｓを制御して、フェーズ１の状態とは逆に、スイッチ４２ｔをオンして配線３２を高基準電位４０Ｈに接続するとともにスイッチ４１ｔをオフし、スイッチ４４ｔをオンして配線３４を低基準電位４０Ｌに接続するとともにスイッチ４３ｔをオフし、スイッチ４１ｓをオンして配線３１を増幅器４０ａに接続するとともにスイッチ４２ｓをオフし、スイッチ４３ｓをオンして配線３３を増幅器４０ａに接続するとともにスイッチ４４ｓをオフする。それにより、配線３２，３４が駆動用配線として機能し、これらを介して磁気検出素子２０ａの端子２２，２４がそれぞれ高及び低基準電位４０Ｈ，４０Ｌに接続されることにより、駆動部４０ｓから駆動電圧が送られて磁気検出素子２０ａが端子２２，２４間で駆動される。また、配線３１，３３が出力用配線として機能し、これらを介して磁気検出素子２０ａの端子２１，２３が増幅器４０ａに接続されることにより、磁気検出素子２０ａの端子２１，２３間に生じる検出信号が増幅器４０ａに送られる。
【００４８】
上述の状態において、導体１１に被測定電流Ｉが流れて磁場が発生し、その磁場が磁気検出素子２０ａに入力すると、被測定電流Ｉの大きさに比例する電圧ＶＨが端子２１，２３の間に発生する。このとき、導体１１に加わる電圧が急峻に変化すると、静電結合による電圧ＶＳ１３が配線３１，３３間に発生する。また、導体１１に流れる電流が急峻に変化すると、電磁結合による電圧ＶＥ１３が配線３１，３３間に発生する。従って、配線３１，３３を介して信号処理部４０に入力される検出信号Ｖ１３は、磁気検出素子２０ａのオフセット電圧ＶＯＦＳを含めて、次式（２）のように与えられる。
Ｖ１３＝ＶＨ＋ＶＯＦＳ＋ＶＳ１３＋ＶＥ１３    …（２）
【００４９】
ここで、静電結合による電圧ＶＳ１３は、先述のとおり配線３１，３３が導体１１の上面及び下面からそれぞれ互いに等しい距離離間して配設されている（すなわち、ＷＦ＝ＷＢ）ため、極小さい（ＶＳ１３≒０）。また、電磁結合による電圧ＶＥ１３は、先述のとおり配線３１，３３と磁気検出素子２０ａとにより形成されるループ面が導体１１に沿って流れる電流に略直交するため、極小さい（ＶＥ１３≒０）。従って、信号処理部４０に入力される検出信号Ｖ１３は、良い近似で、被測定電流Ｉの大きさに比例する電圧ＶＨとオフセット電圧ＶＯＦＳとの和により与えることができる。なお、オフセット電圧ＶＯＦＳが一定であれば、フェーズ２の単独動作においても、制御演算部４０ｃにより検出信号Ｖ１３から被測定電流Ｉの大きさを精度良く決定することができる。
【００５０】
フェーズ１において配線３２，３４を介して信号処理部４０に入力される検出信号Ｖ２４及びフェーズ２において配線３１，３２を介して信号処理部４０に入力される検出信号Ｖ１３は、増幅器４０ａにより増幅されて、制御演算部４０ｃに送られる。ここで、増幅器４０ａの増幅率Ｇとする。
【００５１】
フェーズ１及び２における検出信号Ｖ２４，Ｖ１３は、制御演算部４０ｃにより次式（３）及び（４）のように減算されて、導体１１に流れる被測定電流Ｉの量を表す出力信号ＶＯＵＴが算出され、出力される。
ＶＯＵＴ＝Ｇ（Ｖ２４−Ｖ１３）＝−２ＧＶＨ＋ＧΔ    …（３）
Δ＝ＶＳ２４−ＶＳ１３＋ＶＥ２４−ＶＥ１３    …（４）
【００５２】
ノイズ項ＧΔは無視できる程度であるから（ＧΔ≒０）、本実施形態の電流センサ１００による検出動作より、静電結合による電圧ＶＳ１３、電磁結合による電圧ＶＥ１３、及びオフセット電圧ＶＯＦＳを除いて導体１１に流れる被測定電流Ｉに比例する電圧ＶＨのみを出力信号ＶＯＵＴとして抽出することができる。それにより、被測定電流Ｉの量を高精度で測定することが可能となる。
【００５３】
なお、例えば製造ばらつきにより、配線３２，３４が互いに異なる導体１１からの離間距離ＷＦ，ＷＢで配設されると、無視できない程度の静電結合による電圧ＶＳ２４が生じ得る。しかし、配線３１，３３も、配線３２，３４と同様に導体１１からの離間距離ＷＦ，ＷＢで配設されること、上面視において配線３２，３４が導体１１と重なる部分の長さ及び幅が、配線３１，３３が導体１１と重なる部分のそれらと略等しいことで、配線３１，３２の寄生容量が互いにほぼ等しく、配線３３，３４の寄生容量が互いにほぼ等しくなり、フェーズ１及び２のそれぞれにおける静電結合による電圧ＶＳ２４，ＶＳ１３が互いにほぼ等しくなる（ＶＳ２４〜ＶＳ１３）。
【００５４】
また、例えば製造ばらつきにより、配線３２，３４が検出部２０を含んで形成されるループ面が導体１１に沿って流れる電流に非直交に配設されると、無視できない程度の電磁結合による電圧ＶＥ２４が生じ得る。しかし、導体１１に流れる被測定電流がフェーズ１及び２の間の切り換え速度に対して緩やかに変化する場合、フェーズ１及び２のそれぞれにおける電磁結合による電圧ＶＥ２４，ＶＥ１３が互いにほぼ等しくなる（ＶＥ２４〜ＶＥ１３）。ただし、被測定電流の緩やかな変化は、例えば、フェーズ１及び２間の切り換え周期の４倍以上の周期での変化である。
【００５５】
従って、本実施形態に係る電流センサ１００では、磁気検出素子２０ａの一対の出力用端子２２，２４にそれぞれ接続し、それらから出力される磁気検出素子２０ａの検出信号を信号処理部４０に送る一対の出力用配線３２，３４が導体１１を間に挟むことで、導体１１を流れる被測定電流により生じる磁場のうち一対の出力用配線３２，３４と磁気検出素子２０ａとにより形成されるループ面を貫く成分が小さく、電磁結合により一対の出力用配線３２，３４に生じる電圧が小さくなる。一対の駆動用配線３１，３３についても同様である。このように、配線３１〜３４が出力信号ＶＯＵＴに含まれるノイズ項ＧΔが極小さくなるよう構成されているため、電流センサ１００により被測定電流Ｉの量を高精度で測定することができる。
【００５６】
なお、配線３２の導体１１からの離間距離ＷＦと配線３４の導体１１からの離間距離ＷＢとはほぼ等しいのが望ましいが、それぞれが隣接する配線３１，３３の導体１１からの離間距離にほぼ等しければ、その限りではない。同様に、配線３１の導体１１からの離間距離ＷＦと配線３３の導体１１からの離間距離ＷＢとはほぼ等しいのが望ましいが、それぞれが隣接する配線３２，３４の導体１１からの離間距離にほぼ等しければ、その限りではない。
【００５７】
なお、配線３２が上面視において導体１１と重なる部分の長さ及び幅は、配線３１が導体１１と重なる部分のそれらと略等しいことが望ましいが、長さと幅とで得られる面積が両者で例えば３０％も異ならない範囲であれば、異なってもよい。また、配線３２が上面視において導体１１と重なる部分の長さ及び幅は、配線３４が導体１１と重なる部分のそれらと略等しいことが望ましいが、長さと幅とで得られる面積が両者で例えば３０％も異ならない範囲であれば、異なってもよい。同様に、配線３４が上面視において導体１１と重なる部分の長さ及び幅は、配線３３が導体１１と重なる部分のそれらと略等しいことが望ましいが、長さと幅とで得られる面積が両者で例えば３０％も異ならない範囲であれば、異なってもよい。
【００５８】
図４は、第１の変形例に係る電流センサ１０１の回路構成を示す。電流センサ１０１は、導体に加わる電圧や導体を流れる電流の急峻な変化に伴うノイズを抑制して被測定電流を高精度で測定することを目的とするものであり、先述の電流センサ１００が備える配線３０にさらに補助配線３１ｄ〜３４ｄを含む。なお、電流センサ１０１のその他の構成は電流センサ１００における構成と同じであることから、説明を省略する。
【００５９】
配線３０は、一対の駆動用配線３１，３３及び一対の出力用配線３２，３４に加えて、一対の補助駆動用配線３１ｄ，３３ｄ及び一対の補助出力用配線３２ｄ，３４ｄを含む。これらの補助配線は、例えば銅、アルミニウム等の導電性金属を用いて成形される。
【００６０】
一対の補助駆動用配線（単に補助配線とも呼ぶ）３１ｄ，３３ｄは、それぞれ、一対の駆動用配線３１，３３に並列に、検出部２０の一対の駆動用端子２１，２３と信号処理部４０との間に接続される。ここで、補助配線３１ｄ，３３ｄは、それぞれ基板１０の裏面１０Ｂ及びおもて面１０Ｆ上に配設されて導体１１を間に挟み、また、補助配線３１ｄは配線３３に近接して配線３１と導体１１を間に挟み、補助配線３３ｄは配線３１に近接して配線３３と導体１１を間に挟む。
【００６１】
一対の出力用補助配線（単に補助配線とも呼ぶ）３２ｄ，３４ｄは、それぞれ、一対の出力用配線３２，３４に並列に、検出部２０の一対の出力用端子２２，２４と信号処理部４０との間に接続される。ここで、補助配線３２ｄ，３４ｄは、それぞれ基板１０の裏面１０Ｂ及びおもて面１０Ｆ上に配設されて導体１１を間に挟み、また、補助配線３２ｄは配線３４に近接して配線３２と導体１１を間に挟み、補助配線３４ｄは配線３２に近接して配線３４と導体１１を間に挟む。
【００６２】
電流センサ１０１の検出動作は、電流センサ１００の検出動作と同様に２つのフェーズ１及び２を含む。
【００６３】
フェーズ１では、配線３１，３３が補助配線３１ｄ，３３ｄとともに駆動用配線として機能し、それらが接続する端子２１，２３間で磁気検出素子２０ａが駆動され、配線３２，３４が補助配線３２ｄ，３４ｄとともに出力用配線として機能し、磁気検出素子２０ａの端子２２，２４間に生じる検出信号が信号処理部４０に送られる。配線３２，３４及び補助配線３２ｄ，３４ｄを介して信号処理部４０に入力される検出信号Ｖ２４は、次式（５）のように与えられる。
Ｖ２４＝−ＶＨ＋ＶＯＦＳ＋ＶＳ２４＋ＶＳＡ２４＋ＶＥ２４＋ＶＥＡ２４    …（５）
ここで、ＶＳＡ２４は静電結合により補助配線３２ｄ，３４ｄ間に発生する電圧、ＶＥＡ２４は電磁結合により補助配線３２ｄ，３４ｄ間に発生する電圧である。
【００６４】
配線３２，３４の静電結合について、配線３２，３４のそれぞれと導体１１との間に寄生する容量により静電結合による電圧ＶＳ２４が発生しても、配線３２に近接して補助配線３４ｄが並設されていることから、配線３２の静電結合は補助配線３４ｄの導体１１との間に寄生する容量に伴う静電結合により相殺し、配線３４に近接して補助配線３２ｄが並設されていることから、配線３４の静電結合は補助配線３２ｄの導体１１との間に寄生する容量に伴う静電結合により相殺し、それにより静電結合により配線３２，３４間に発生する電圧ＶＳ２４及び補助配線３２ｄ，３４ｄ間に発生する電圧ＶＳＡ２４はほぼ相殺する（すなわち、ＶＳ２４＋ＶＳＡ２４≒０）。
【００６５】
配線３２，３４の電磁結合について、被測定電流が導体１１の偏向部１１ｂを流れることにより磁場が発生し、一部の磁場が配線３２，３４と磁気検出素子２０ａとにより形成されるループ面を貫いたとしても、その磁場は補助配線３２ｄ，３４ｄと磁気検出素子２０ａとにより形成されるループ面を同様に貫く、ただし補助配線３２ｄ，３４ｄ間に生じる起電力の向きが配線３２，３４間に生じる起電力の向きと逆であることから、電磁結合により配線３２，３４間に発生する電圧ＶＥ２４及び補助配線３２ｄ，３４ｄ間に発生する電圧ＶＥＡ２４はほぼ相殺する（すなわち、ＶＥ２４＋ＶＥＡ２４≒０）。
【００６６】
従って、信号処理部４０に入力される検出信号Ｖ２４は、良い近似で、被測定電流Ｉの大きさに比例する電圧−ＶＨとオフセット電圧ＶＯＦＳとの和により与えることができる。なお、オフセット電圧ＶＯＦＳが一定であれば、フェーズ１の単独動作においても、制御演算部４０ｃにより検出信号Ｖ２４から被測定電流Ｉの大きさを精度良く決定することができる。
【００６７】
フェーズ２では、配線３２，３４が補助配線３２ｄ，３４ｄとともに駆動用配線として機能し、それらが接続する端子２２，２４間で磁気検出素子２０ａが駆動され、配線３１，３３が補助配線３１ｄ，３３ｄとともに出力用配線として機能し、磁気検出素子２０ａの端子２１，２３間に生じる検出信号が信号処理部４０に送られる。配線３１，３３及び補助配線３１ｄ，３３ｄを介して信号処理部４０に入力される検出信号Ｖ１３は、次式（６）のように与えられる。
Ｖ１３＝ＶＨ＋ＶＯＦＳ＋ＶＳ１３＋ＶＳＡ１３＋ＶＥ１３＋ＶＥＡ１３    …（６）
ここで、ＶＳＡ１３は静電結合により補助配線３１ｄ，３３ｄ間に発生する電圧、ＶＥＡ１３は電磁結合により補助配線３１ｄ，３３ｄ間に発生する電圧である。
【００６８】
配線３１，３３の静電結合について、配線３１，３３のそれぞれと導体１１との間に寄生する容量により静電結合による電圧ＶＳ１３が発生しても、配線３１に近接して補助配線３３ｄが並設されていることから、配線３１の静電結合は補助配線３３ｄの導体１１との間に寄生する容量に伴う静電結合により相殺し、配線３３に近接して補助配線３１ｄが並設されていることから、配線３３の静電結合は補助配線３１ｄの導体１１との間に寄生する容量に伴う静電結合により相殺し、それにより静電結合により配線３１，３３間に発生する電圧ＶＳ１３及び補助配線３１ｄ，３３ｄ間に発生する電圧ＶＳＡ１３はほぼ相殺する（すなわち、ＶＳ１３＋ＶＳＡ１３≒０）。
【００６９】
配線３１，３３の電磁結合について、被測定電流が導体１１の偏向部１１ｂを流れることにより磁場が発生し、一部の磁場が配線３１，３３と磁気検出素子２０ａとにより形成されるループ面を貫いたとしても、その磁場は補助配線３１ｄ，３３ｄと磁気検出素子２０ａとにより形成されるループ面を同様に貫く、ただし補助配線３１ｄ，３３ｄ間に生じる起電力の向きが配線３１，３３間に生じる起電力の向きと逆であることから、電磁結合により配線３１，３３間に発生する電圧ＶＥ１３及び補助配線３１ｄ，３３ｄ間に発生する電圧ＶＥＡ１３はほぼ相殺する（すなわち、ＶＥ１３＋ＶＥＡ１３≒０）。
【００７０】
従って、信号処理部４０に入力される検出信号Ｖ１３は、良い近似で、被測定電流Ｉの大きさに比例する電圧ＶＨとオフセット電圧ＶＯＦＳとの和により与えることができる。なお、オフセット電圧ＶＯＦＳが一定であれば、フェーズ２の単独動作においても、制御演算部４０ｃにより検出信号Ｖ１３から被測定電流Ｉの大きさを精度良く決定することができる。
【００７１】
フェーズ１において配線３２，３４及び補助配線３２ｄ，３４ｄを介して信号処理部４０に入力される検出信号Ｖ２４及びフェーズ２において配線３１，３２及び補助配線３１ｄ，３３ｄを介して信号処理部４０に入力される検出信号Ｖ１３は、増幅器４０ａにより増幅されて、制御演算部４０ｃに送られる。ここで、増幅器４０ａの増幅率Ｇとする。
【００７２】
フェーズ１及び２における検出信号Ｖ２４，Ｖ１３は、制御演算部４０ｃにより次式（７）及び（８）のように減算されて、導体１１に流れる被測定電流Ｉの量を表す出力信号ＶＯＵＴが算出され、出力される。
ＶＯＵＴ＝Ｇ（Ｖ２４−Ｖ１３）＝−２ＧＶＨ＋ＧΔ    …（７）
Δ＝ＶＳ２４−ＶＳ１３＋ＶＳＡ２４−ＶＳＡ１３＋ＶＥ２４−ＶＥ１３＋ＶＥＡ２４−ＶＥＡ１３…（８）
【００７３】
ノイズ項ＧΔにおいて、配線３２，３４間に発生する静電結合による電圧ＶＳ２４及び電磁結合による電圧ＶＥ２４はそれぞれ補助配線３２ｄ，３４ｄ間に発生する静電結合による電圧ＶＳＡ２４及び電磁結合による電圧ＶＥＡ２４と相殺し、配線３１，３３間に発生する静電結合による電圧ＶＳ１３及び電磁結合による電圧ＶＥ１３はそれぞれ補助配線３１ｄ，３３ｄ間に発生する静電結合による電圧ＶＳＡ１３及び電磁結合による電圧ＶＥＡ１３と相殺する。つまり、各フェーズにおいて静電結合による電圧及び電磁結合による電圧がほぼゼロになるため、電流センサ１０１による検出動作より、電流センサ１００による検出動作のように配線３１〜３４の導体１１からの離間距離及びフェーズ１及び２の間の切り換え速度に対する導体１１に流れる被測定電流の変化に依ることなく、静電結合による電圧、電磁結合による電圧、及びオフセット電圧を除いて導体１１に流れる被測定電流Ｉに比例する電圧ＶＨのみを出力信号ＶＯＵＴとして抽出することができる。それにより、被測定電流Ｉの量を高精度で測定することが可能となる。
【００７４】
なお、補助配線３２ｄ，３４ｄと磁気検出素子２０ａとにより形成されるループ面の面積は、配線３２，３４と磁気検出素子２０ａとにより形成されるループ面の面積と略等しいことが望ましいが、両者で例えば３０％も異ならない範囲であれば、異なってもよい。同様に、補助配線３１ｄ，３３ｄと磁気検出素子２０ａとにより形成されるループ面の面積は、配線３１，３３と磁気検出素子２０ａとにより形成されるループ面の面積と略等しいことが望ましいが、両者で例えば３０％も異ならない範囲であれば、異なってもよい。
【００７５】
図５Ａから図５Ｄは、第２の変形例に係る電流センサ２００の構成を示す。ここで、図５Ａは電流センサ２００の構成を上面視において示し、図５Ｂは基板１１０のおもて面の配線構成を上面視において示し、図５Ｃは基板１１０の裏面の配線構成を上面視において示し、図５Ｄは図５Ａにおける基準線ＤＤに関する基板１１０の断面構成を示す。電流センサ２００は、導体に加わる電圧や導体を流れる電流の急峻な変化に伴うノイズを抑制して被測定電流を高精度で測定することを目的とするものであり、基板１１０、検出部１２０、配線１３０、及び信号処理部１４０を備える。なお、先述の電流センサ１００と同じ構成については適宜説明を省略することがある。
【００７６】
基板１１０は、電流センサ２００の構成各部を保持する部材である。基板１１０は、先述の基板１０と同様に成形される。なお、基板１１０の上面及び下面をそれぞれおもて面（部品面とも呼ぶ）１１０Ｆ及び裏面（半田面とも呼ぶ）１１０Ｂとする。基板１１０は、導体１１１、パッド１３１ａ〜１３８ａ、パッド１３９，１３９ａ、及びビアホール１３３ｂ，１３３ｃ，１３４ｂ，１３４ｃ，１３７ｂ，１３７ｃ，１３８ｂ，１３８ｃを有する。
【００７７】
導体１１１は、被測定電流が流れる部材であり、先述の導体１１と同じ素材より厚さ１．６ｍｍのＬ字板状に成形することができる。
【００７８】
導体１１１は、上記の板状部材の−Ｘ側中央から−Ｙ方向に開くスリット１１１ａ１を設け、また＋Ｘ側中央から＋Ｙ方向に開くスリット１１１ａ２を設けることで、Ｓ字状に成形される。それにより、被測定電流が流れる向きを＋Ｙ方向から−Ｙ方向に又はその逆に１８０度変える偏向部１１１ｂ１、被測定電流が流れる向きを偏向部１１１ｂ１と逆向きに変える偏向部１１１ｂ２、偏向部１１１ｂ１の端部から−Ｙ方向に及び偏向部１１１ｂ２の端部から＋Ｙ方向にそれぞれ真っ直ぐに延びる２つの真直部１１１ｃが設けられる。ここで、偏向部１１１ｂ１の曲率中心１１１ｏ１はスリット１１１ａ１の＋Ｙ側中央に位置し、この位置に、電流が導体１１１の偏向部１１１ｂ１を流れることにより発生する磁場が集束され、Ｚ軸方向の磁場が効率良く強められる。また、偏向部１１１ｂ２の曲率中心１１１ｏ２はスリット１１１ａ２の−Ｙ側中央に位置し、この位置に、電流が導体１１１の偏向部１１１ｂ２を流れることにより発生する磁場が集束され、Ｚ軸方向の磁場が効率良く強められる。なお、導体１１１は、Ｓ字状に限らず、任意の湾曲形状に成形してもよい。
【００７９】
導体１１１は、基板１１０内に、偏向部１１１ｂ１，１１１ｂ２をそれぞれ＋Ｙ側及び−Ｙ側に向け且つ２つの真直部１１１ｃの端面を基板１０の−Ｙ側面と＋Ｙ側面から露出するようにして埋め込まれる。ここで、２つの真直部１１１ｃは、例えば露出した導体部分（不図示）を介して基板１１０外の電極（不図示）に接続し、これを介して被測定電流を２つの真直部１１１ｃの一方から入力し、偏向部１１１ｂ１，１１１ｂ２を介して他方の真直部１１１ｃから出力することで、被測定電流が導体１１内を流れる。
【００８０】
パッド１３１ａ〜１３８ａは、磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２をそれぞれ含む２つのチップを基板１１０上に実装するための電極膜である。パッド１３１ａ〜１３４ａは、例えば銅、アルミニウム等の導電性金属を用いて矩形状に成形され、基板１１０のおもて面１０Ｆ上で、偏向部１１１ｂ１の曲率中心１１１ｏ１上に格子状に配設される。パッド１３５ａ〜１３８ａは、パッド１３１ａ〜１３４ａと同じ素材を用いて矩形状に成形され、基板１１０のおもて面１０Ｆ上で、偏向部１１１ｂ２の曲率中心１１１ｏ２上に格子状に配設される。
【００８１】
パッド１３９，１３９ａは、信号処理部１４０を含むチップを基板１１０上に実装するための電極膜である。パッド１３９は、例えば銅、アルミニウム等の導電性金属を用いて矩形状に成形され、基板１１０のおもて面１１０Ｆ上の中央から幾分＋Ｙ寄りにＸ軸方向に並設された８つのパッドを含む。パッド１３９ａは、パッド１３９と同様に矩形状に成形され、基板１１０のおもて面１１０Ｆ上の＋Ｙ端部近傍にＸ軸方向に並設された８つのパッドを含む。
【００８２】
ビアホール１３３ｂ，１３３ｃ，１３４ｂ，１３４ｃ，１３７ｂ，１３７ｃ，１３８ｂ，１３８ｃは、配線部の一例であり、基板１１０のおもて面１１０Ｆから裏面１１０Ｂに貫通し、後述する配線１３３，１３４，１３７，１３８を基板１１０のおもて面１１０Ｆ上のパッドから裏面１１０Ｂに引き出すための部材である。ビアホール１３３ｂ，１３４ｂ，１３３ｃ，１３４ｃは、それぞれ、パッド１３３ａ，１３４ａの中央及びパッド１３１ａ，１３２ａの中央に各１つのホール並びにパッド１３９の＋Ｙ側に２つのホールを形成し、それらの内面を例えば銅、アルミニウム等の導電性金属を用いて成膜することで基板１１０上に設けられる。また、ビアホール１３７ｂ，１３８ｂ，１３７ｃ，１３８ｃは、それぞれ、パッド１３７ａ，１３８ａの中央及びパッド１３５ａ，１３６ａの中央に各１つのホール並びにパッド１３９の＋Ｙ側にさらに２つのホールを形成し、それらの内面を例えば銅、アルミニウム等の導電性金属を用いて成膜することで基板１１０上に設けられる。
【００８３】
検出部１２０は、導体１１１に流れる被測定電流により生じる磁場を検出するユニットである。検出部１２０は、先述の磁気検出素子２０ａと同様の磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２をそれぞれ有する２つのチップを含む。磁気検出素子１２０ａ１は、これを駆動するための互いに対向する一対の駆動用端子（単に端子とも呼ぶ）１２１，１２３及び検出信号を出力するための互いに対向する一対の出力用端子（単に端子とも呼ぶ）１２２，１２４を有する。磁気検出素子１２０ａ２は、これを駆動するための互いに対向する一対の駆動用端子（単に端子とも呼ぶ）１２５，１２７及び検出信号を出力するための互いに対向する一対の出力用端子（単に端子とも呼ぶ）１２６，１２８を有する。磁気検出素子１２０ａ１は、基板１１０のおもて面１１０Ｆ上で、端子１２１〜１２４をそれぞれパッド１３１ａ〜１３４ａ上にはんだ接合することにより、偏向部１１１ｂ１の内側、すなわち曲率中心１１１ｏ１上に実装される。また、磁気検出素子１２０ａ２は、基板１１０のおもて面１１０Ｆ上で、端子１２５〜１２８をそれぞれパッド１３５ａ〜１３８ａ上にはんだ接合することにより、偏向部１１１ｂ２の内側、すなわち曲率中心１１１ｏ２上に実装される。それにより、被測定電流が導体１１１（特に、偏向部１１１ｂ１，１１１ｂ２）を流れることにより発生する磁場がそれぞれ磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２に集束するため、検出部１２０により感度良く磁場を検出することができる。検出部１２０は、検出した磁場の強度に応じた電圧を検出信号として後述する信号処理部１４０に出力する。
【００８４】
配線１３０は、一対の駆動用配線１３１，１３３、一対の駆動用配線１３５，１３７、一対の出力用配線１３２，１３４、及び一対の出力用配線１３６，１３８を含む。これらの配線は、例えば銅、アルミニウム等の導電性金属を用いて成形される。
【００８５】
一対の駆動用配線（単に配線とも呼ぶ）１３１，１３３は、磁気検出素子１２０ａ１の一対の駆動用端子１２１，１２３に接続して、磁気検出素子１２０ａ１に駆動電圧を送るための配線である。配線１３１，１３３は、導体１１１を間に挟んで、それぞれ基板１１０のおもて面１１０Ｆ及び裏面１１０Ｂ上の同じＸＹ位置（上面視において重なるように）に配設される。配線１３１は、パッド１３１ａとパッド１３９のうちの左から２つめのパッドとを接続する。配線１３３は、ビアホール１３３ｂ，１３３ｃを介して、おもて面１１０Ｆ上のパッド１３３ａとパッド３９のうちの左から１つめのパッドとを接続する。
【００８６】
一対の駆動用配線（単に配線とも呼ぶ）１３５，１３７は、磁気検出素子１２０ａ２の一対の駆動用端子１２５，１２７に接続して、磁気検出素子１２０ａ２に駆動電圧を送るための配線である。配線１３５，１３７は、導体１１１（偏向部１１１ｂ１の＋Ｘ端）を間に挟んで、それぞれ基板１１０のおもて面１１０Ｆ及び裏面１１０Ｂ上の同じＸＹ位置（上面視において重なるように）に配設される。配線１３５は、パッド１３５ａとパッド１３９のうちの左から７つめのパッドとを接続する。配線１３７は、ビアホール１３７ｂ，１３７ｃを介して、おもて面１１０Ｆ上のパッド１３７ａとパッド１３９のうちの左から８つめのパッドとを接続する。
【００８７】
なお、一対の駆動用配線１３１，１３３及び一対の駆動用配線１３５，１３７は、後述するフェーズ２の検出動作において、一対の出力用配線１３２，１３４及び一対の出力用配線１３６，１３８のように磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２から出力される検出信号を送るための配線として使用することもできる。
【００８８】
一対の駆動用配線１３１，１３３（１３５，１３７）は、導体１１１からそれぞれ互いに等しい距離離間して配設される（すなわち、ＷＦ＝ＷＢ）。それにより、フェーズ２の検出動作において、配線１３１（１３５）及び導体１１１の間に寄生する容量と配線１３３（１３７）及び導体１１１の間に寄生する容量とが等しくなることで、静電結合により配線１３１，１３３（１３５，１３７）の電位が揺らいでもそれぞれが同じように揺らいで、後述する増幅器１４０ａ（１４９ａ）で配線１３１，１３３（１３５，１３７）の電位を差分して増幅するため、配線１３１，１３３（１３５，１３７）により送られる電圧信号にノイズは取り込まれない。
【００８９】
また、一対の駆動用配線１３１，１３３（１３５，１３７）は、それらと磁気検出素子１２０ａ１（１２０ａ２）とにより形成されるループ面が導体１１１に沿って流れる電流に略直交する方向、ここでは曲率中心１１１ｏ１（１１１ｏ２）から＋Ｘ，＋Ｙ方向（−Ｘ，＋Ｙ方向）に延び、屈曲してさらにＹ軸方向に延びて敷設される。それにより、フェーズ２の検出動作において、被測定電流が導体１１１の偏向部１１１ｂ１を流れることにより磁場が発生しても、ループ面を貫く成分はゼロ又は極小さいため、電磁結合により配線１３１，１３３（１３５，１３７）に生じる誘導起電力が抑制され、配線１３１，１３３（１３５，１３７）により送られる電圧信号にノイズは取り込まれない。
【００９０】
一対の出力用配線（単に配線とも呼ぶ）１３２，１３４は、磁気検出素子１２０ａ１の一対の出力用端子１２２，１２４に接続して、磁気検出素子１２０ａ１から出力される検出信号を送るための配線である。配線１３２，１３４は、導体１１１を間に挟んで、それぞれ基板１１０のおもて面１１０Ｆ及び裏面１１０Ｂ上の同じＸＹ位置（上面視において重なるように）に配設される。配線１３２は、パッド１３２ａとパッド１３９のうちの左から３つめのパッドとを接続する。配線１３４は、ビアホール１３４ｂ，１３４ｃを介して、おもて面１１０Ｆ上のパッド１３４ａとパッド１３９のうちの左から４つめのパッドとを接続する。
【００９１】
一対の出力用配線（単に配線とも呼ぶ）１３６，１３８は、磁気検出素子１２０ａ２の一対の出力用端子１２６，１２８に接続して、磁気検出素子１２０ａ２から出力される検出信号を送るための配線である。配線１３６，１３８は、導体１１１を間に挟んで、それぞれ基板１１０のおもて面１１０Ｆ及び裏面１１０Ｂ上の同じＸＹ位置（上面視において重なるように）に配設される。配線１３６は、パッド１３６ａとパッド１３９のうちの左から６つめのパッドとを接続する。配線１３８は、ビアホール１３８ｂ，１３８ｃを介して、おもて面１１０Ｆ上のパッド１３８ａとパッド１３９のうちの左から５つめのパッドとを接続する。
【００９２】
一対の出力用配線１３２，１３４（１３６，１３８）は、導体１１１からそれぞれ互いに等しい距離離間して配設される（すなわち、ＷＦ＝ＷＢ）。それにより、配線１３２（１３６）及び導体１１１の間に寄生する容量と配線１３４（１３８）及び導体１１１の間に寄生する容量とが等しくなることで、静電結合により配線１３２，１３４（１３６，１３８）の電位が揺らいでもそれぞれが同じように揺らいで、後述する増幅器１４０ａ（１４９ａ）で配線１３２，１３４（１３６，１３８）の電位を差分して増幅するため、配線１３２，１３４（１３６，１３８）により送られる電圧信号にノイズは取り込まれない。
【００９３】
また、一対の出力用配線１３２，１３４（１３６，１３８）は、それらと磁気検出素子１２０ａ１（１２０ａ２）とにより形成されるループ面が導体１１１に沿って流れる電流に略直交する方向、ここでは曲率中心１１１ｏ１（１１１ｏ２）から＋Ｘ，＋Ｙ方向（−Ｘ，＋Ｙ方向）に延び、屈曲してさらにＹ軸方向に延びて敷設される。それにより、被測定電流が導体１１１の偏向部１１１ｂ１を流れることにより磁場が発生しても、ループ面を貫く成分はゼロ又は極小さいため、電磁結合により配線１３２，１３４（１３６，１３８）に生じる誘導起電力が抑制され、配線１３２，１３４（１３６，１３８）により送られる電圧信号にノイズは取り込まれない。
【００９４】
なお、磁気検出素子１２０ａ２に接続する配線１３５〜１３８は、２つの磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２を結ぶ中線を含んだＹＺ平面に対して、それぞれが磁気検出素子１２０ａ１に接続する配線１３１〜１３４のそれぞれに面対称となるように配設される。また、導体１１１は、磁気検出素子１２０ａ２に接続する配線１３５〜１３８のそれぞれと導体１１の間に寄生する容量と、磁気検出素子１２０ａ１に接続する配線１３１〜１３４のそれぞれと導体１１１の間に寄生する容量と、が揃うように形成される。よって、導体１１１は、Ｓ字形状ではなく、８の字の一部が欠けた形状に形成され、磁気検出素子１２０ａ２に接続する配線１３５〜１３８が交差する導体１１１（偏向部１１１ｂ１）の部分には、被測定電流はほとんど流れない。
【００９５】
なお、一対の出力用配線１３２，１３４及び一対の出力用配線１３６，１３８は、後述するフェーズ２の検出動作において、一対の駆動用配線１３１，１３３及び一対の駆動用配線１３５，１３７のように磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２に駆動電圧を送るための配線として使用することもできる。
【００９６】
信号処理部１４０は、磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２を駆動し、その検出信号を処理して被測定電流の量を算出するユニットである。信号処理部１４０は、先述の信号処理部４０と同様に、後述する構成ユニットをチップ内に含み、各８つの端子１４１，１４１ａをチップ外に突出する。信号処理部１４０は、各８つの端子１４１，１４１ａをそれぞれ各８つのパッド１３９，１３９ａ上にはんだ接合することにより、基板１０のおもて面１１０Ｆ上の＋Ｙ側に実装される、すなわち導体１１１に対して検出部１２０（磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２）の反対側に配される。それにより、信号処理部１４０は、一対の駆動用配線１３１，１３３を介して磁気検出素子１２０ａ１の一対の駆動用端子１２１，１２３に接続され、後述するように駆動部１４０ｓから駆動電圧を送ることで磁気検出素子１２０ａ１を駆動する。また、信号処理部１４０は、一対の出力用配線１３２，１３４を介して磁気検出素子１２０ａ１の一対の出力用端子１２２，１２４に接続され、後述するように一対の出力用配線１３２，１３４を介して磁気検出素子１２０ａ１の検出信号を受信し、処理する。また、信号処理部１４０は、一対の駆動用配線１３５，１３７を介して磁気検出素子１２０ａ２の一対の駆動用端子１２５，１２７に接続され、後述するように駆動部１４９ｓから駆動電圧を送ることで磁気検出素子１２０ａ２を駆動する。また、信号処理部１４０は、一対の出力用配線１３６，１３８を介して磁気検出素子１２０ａ２の一対の出力用端子１２６，１２８に接続され、後述するように一対の出力用配線１３６，１３８を介して磁気検出素子１２０ａ２の検出信号を受信し、処理する。信号処理部１４０は、磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２の検出信号を用いて被測定電流の量を算出する。なお、算出結果は、基板１１０上の配線（不図示）を介して外部装置等に出力される。
【００９７】
なお、本変形例に係る電流センサ２００では、磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２をともに基板１１０のおもて面１１０Ｆに実装することとしたが、ともに裏面１１０Ｂに実装してもよいし、一方をおもて面１１０Ｆ及び他方を裏面１１０Ｂに実装してもよい。
【００９８】
図６は、電流センサ２００の回路構成を示す。先述のとおり、検出部１２０に含まれる磁気検出素子１２０ａ１は、互いに対向する一対の駆動用端子１２１，１２３及び互いに対向する一対の出力用端子１２２，１２４を有し、それぞれに一対の駆動用配線１３１，１３３及び一対の出力用配線１３２，１３４の一端が接続されている。また、一対の駆動用配線１３１，１３３は、互いに接触することなく、導体１１１を間に挟んでこれと略直交する方向に延設され、信号処理部１４０に他端を接続する。同様に、一対の出力用配線１３２，１３４は、互いに接触することなく、導体１１１を間に挟んでこれと略直交する方向に延設され、信号処理部１４０に他端を接続する。また、検出部１２０に含まれる磁気検出素子１２０ａ２は、互いに対向する一対の駆動用端子１２５，１２７及び互いに対向する一対の出力用端子１２６，１２８を有し、それぞれに一対の駆動用配線１３５，１３７及び一対の出力用配線１３６，１３８の一端が接続されている。また、一対の駆動用配線１３５，１３７は、互いに接触することなく、導体１１１を間に挟んでこれと略直交する方向に延設され、信号処理部１４０に他端を接続する。同様に、一対の出力用配線１３６，１３８は、互いに接触することなく、導体１１１を間に挟んでこれと略直交する方向に延設され、信号処理部１４０に他端を接続する。
【００９９】
信号処理部１４０は、駆動部１４０ｓ，１４９ｓ、増幅器１４０ａ，１４９ａ、及び制御演算部１４０ｃを有する。
【０１００】
駆動部１４０ｓは、一対の駆動用配線１３１，１３３（又は一対の出力用配線１３２，１３４）を介して駆動電圧を送ることで磁気検出素子１２０ａ１を駆動し、また磁気検出素子１２０ａ１の検出信号を受信して増幅器１４０ａに送るユニットである。駆動部１４０ｓは、配線１３１，１３２を高基準電位１４０Ｈにそれぞれ接続するスイッチ１４１ｔ，１４２ｔ、配線１３３，１３４を低基準電位１４０Ｌにそれぞれ接続するスイッチ１４３ｔ，１４４ｔ、配線１３１，１３２を増幅器１４０ａにそれぞれ接続するスイッチ１４１ｓ，１４２ｓ、及び配線１３３，１３４を増幅器１４０ａにそれぞれ接続するスイッチ１４３ｓ，１４４ｓを有する。ここで、高基準電位１４０Ｈは低基準電位１４０Ｌより高い電位を有する（ただし、逆に低い電位を有するとしてもよい）。これらのスイッチは、制御演算部１４０ｃにより制御され、後述するように一対の駆動用配線１３１，１３３及び一対の出力用配線１３２，１３４の接続を切り換えることで２つのフェーズの検出動作を可能とする。
【０１０１】
駆動部１４９ｓは、一対の駆動用配線１３５，１３７（又は一対の出力用配線１３６，１３８）を介して駆動電圧を送ることで磁気検出素子１２０ａ２を駆動し、また磁気検出素子１２０ａ２の検出信号を受信して増幅器１４０ａに送るユニットである。駆動部１４９ｓは、配線１３５，１３６を低基準電位１４０Ｌにそれぞれ接続するスイッチ１４５ｔ，１４６ｔ、配線１３７，１３８を高基準電位１４０Ｈにそれぞれ接続するスイッチ１４７ｔ，１４８ｔ、配線１３５，１３６を増幅器１４９ａにそれぞれ接続するスイッチ１４５ｓ，１４６ｓ、及び配線１３７，１３８を増幅器１４９ａにそれぞれ接続するスイッチ１４７ｓ，１４８ｓを有する。これらのスイッチは、制御演算部１４０ｃにより制御され、後述するように一対の駆動用配線１３５，１３７及び一対の出力用配線１３６，１３８の接続を切り換えることで２つのフェーズの検出動作を可能とする。
【０１０２】
増幅器１４０ａは、磁気検出素子１２０ａ１から駆動部１４０ｓを介して検出信号を受け、増幅して制御演算部１４０ｃに送るユニットである。
【０１０３】
増幅器１４９ａは、磁気検出素子１２０ａ２から駆動部１４９ｓを介して検出信号を受け、増幅して制御演算部１４０ｃに送るユニットである。
【０１０４】
制御演算部１４０ｃは、駆動部１４０ｓのスイッチ１４１ｔ〜１４４ｔ，１４１ｓ〜１４４ｓ及び駆動部１４９ｓのスイッチ１４５ｔ〜１４８ｔ，１４５ｓ〜１４８ｓを同期して制御するとともに磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２の検出信号を処理して、導体１１１に流れる被測定電流Ｉの量を算出するユニットである。その算出結果は出力信号ＶＯＵＴとして信号処理部１４０外に出力される。
【０１０５】
電流センサ２００の検出動作について説明する。検出動作は、２つのフェーズ１及び２を含む。
【０１０６】
フェーズ１では、制御演算部１４０ｃにより駆動部１４０ｓのスイッチ１４１ｔ〜１４４ｔ，１４１ｓ〜１４４ｓを制御して、図６に示すように、スイッチ１４１ｔをオンして配線１３１を高基準電位１４０Ｈに接続するとともにスイッチ１４２ｔをオフし、スイッチ１４３ｔをオンして配線１３３を低基準電位１４０Ｌに接続するとともにスイッチ１４４ｔをオフし、スイッチ１４２ｓをオンして配線１３２を増幅器１４０ａに接続するとともにスイッチ１４１ｓをオフし、スイッチ１４４ｓをオンして配線１３４を増幅器１４０ａに接続するとともにスイッチ１４３ｓをオフする。それにより、配線１３１，１３３が駆動用配線として機能し、これらを介して磁気検出素子１２０ａ１の端子１２１，１２３がそれぞれ高及び低基準電位１４０Ｈ，１４０Ｌに接続されることにより、駆動部１４０ｓから駆動電圧が送られて磁気検出素子１２０ａ１が端子１２１，１２３間で駆動される。また、配線１３２，１３４が出力用配線として機能し、これらを介して磁気検出素子１２０ａ１の端子１２２，１２４が増幅器１４０ａに接続されることにより、磁気検出素子１２０ａ１の端子１２２，１２４間に生じる検出信号が増幅器１４０ａに送られる。
【０１０７】
上述の状態において、導体１１１に被測定電流Ｉが流れて磁場が発生し、その磁場が磁気検出素子１２０ａ１に入力すると、被測定電流Ｉの大きさに比例する電圧−ＶＨ１が端子１２２，１２４の間に発生する。このとき、導体１１１に加わる電圧が急峻に変化すると、静電結合による電圧ＶＳ２４が配線１３２，１３４間に発生する。また、導体１１１に流れる電流が急峻に変化すると、電磁結合による電圧ＶＥ２４が配線１３２，１３４間に発生する。従って、配線１３２，１３４を介して信号処理部１４０に入力される検出信号Ｖ２４は、磁気検出素子１２０ａ１のオフセット電圧ＶＯＦＳ１を含めて、次式（９）のように与えられる。
Ｖ２４＝−ＶＨ１＋ＶＯＦＳ１＋ＶＳ２４＋ＶＥ２４    …（９）
【０１０８】
駆動部１４０ｓのスイッチ動作と同期して、制御演算部１４０ｃにより駆動部１４９ｓのスイッチ１４５ｔ〜１４８ｔ，１４５ｓ〜１４９ｓを制御して、図６に示すように、スイッチ１４５ｔをオンして配線１３５を低基準電位１４０Ｌに接続するとともにスイッチ１４６ｔをオフし、スイッチ１４７ｔをオンして配線１３７を高基準電位１４０Ｈに接続するとともにスイッチ１４８ｔをオフし、スイッチ１４６ｓをオンして配線１３６を増幅器１４９ａに接続するとともにスイッチ１４５ｓをオフし、スイッチ１４８ｓをオンして配線１３８を増幅器１４９ａに接続するとともにスイッチ１４７ｓをオフする。それにより、配線１３５，１３７が駆動用配線として機能し、これらを介して磁気検出素子１２０ａ２の端子１２５，１２７がそれぞれ低及び高基準電位１４０Ｌ，１４０Ｈに接続されることにより、駆動部１４９ｓから駆動電圧が送られて磁気検出素子１２０ａ２が端子１２５，１２７間で駆動される。また、配線１３６，１３８が出力用配線として機能し、これらを介して磁気検出素子１２０ａ２の端子１２６，１２８が増幅器１４９ａに接続されることにより、磁気検出素子１２０ａ２の端子１２６，１２８間に生じる検出信号が増幅器１４０ａに送られる。
【０１０９】
上述の状態において、導体１１１に被測定電流Ｉが流れて磁場が発生し、その磁場が磁気検出素子１２０ａ２に入力すると、被測定電流Ｉの大きさに比例する電圧ＶＨ２が端子１２６，１２８の間に発生する。このとき、導体１１１に加わる電圧が急峻に変化すると、静電結合による電圧ＶＳ６８が配線１３６，１３８間に発生する。また、導体１１１に流れる電流が急峻に変化すると、電磁結合による電圧ＶＥ６８が配線１３６，１３８間に発生する。従って、配線１３６，１３８を介して信号処理部１４０に入力される検出信号Ｖ６８は、磁気検出素子１２０ａ２のオフセット電圧ＶＯＦＳ２を含めて、次式（１０）のように与えられる。
Ｖ６８＝ＶＨ２＋ＶＯＦＳ２＋ＶＳ６８−ＶＥ６８    …（１０）
【０１１０】
ここで、配線１３６，１３８と磁気検出素子１２０ａ２とにより形成されるループ面に対して被測定電流が導体１１１内を流れる方向が、配線１３２，１３４と磁気検出素子１２０ａ１とにより形成されるループ面に対して被測定電流が導体１１１内を流れる方向に対して逆であることから、電磁結合による電圧ＶＥ６８の符号が電磁結合による電圧ＶＥ２４に対して逆になっている。また、配線１３６，１３８と磁気検出素子１２０ａ２とにより形成されるループ面を通って導体１１１内を流れる被測定電流の量は、配線１３２，１３４と磁気検出素子１２０ａ１とにより形成されるループ面を通って導体１１１内を流れる被測定電流の量に対して小さいことから、電磁結合による電圧ＶＥ６８は電磁結合による電圧ＶＥ２４に対して小さい（すなわち、｜ＶＥ６８｜＜｜ＶＥ２４｜）。また、配線１３１〜１３４の各々と、配線１３５〜１３８の各々とは、２つの磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２を結ぶ中線を含んだＹＺ平面に面対称に配設されるので、配線１３２，１３６が導体１１１との間に寄生する容量は互いに等しく、同様に、配線１３４，１３８が導体１１１との間に寄生する容量は互いに等しく、それにより静電結合により配線１３２，１３４間に生じる電圧ＶＳ２４及び配線１３６，１３８間に生じる電圧ＶＳ６８はほぼ等しくなる（すなわち、ＶＳ２４≒ＶＳ６８）。
【０１１１】
配線１３２，１３４を介して磁気検出素子１２０ａ１から信号処理部１４０に入力される検出信号Ｖ２４及び配線１３６，１３８を介して磁気検出素子１２０ａ２から信号処理部１４０に入力される検出信号Ｖ６８は、それぞれ増幅器１４０ａ，１４９ａにより増幅されて、制御演算部１４０ｃに送られる。ここで、増幅器１４０ａ，１４９ａの増幅率Ｇとする。
【０１１２】
磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２からの検出信号Ｖ２４，Ｖ６８は、制御演算部１４０ｃにより次式（１１）及び（１２）のように減算されて、信号ＶＯＵＴ１が算出される。
ＶＯＵＴ１＝Ｇ（Ｖ２４−Ｖ６８）＝−Ｇ（ＶＨ１＋ＶＨ２）＋ＧΔ１    …（１１）
Δ１＝ＶＯＦＳ１−ＶＯＦＳ２＋ＶＳ２４−ＶＳ６８＋ＶＥ２４＋ＶＥ６８    …（１２）
【０１１３】
フェーズ２では、制御演算部１４０ｃにより駆動部１４０ｓのスイッチ１４１ｔ〜１４４ｔ，１４１ｓ〜１４４ｓを制御して、フェーズ１の状態とは逆に、スイッチ１４２ｔをオンして配線１３２を高基準電位１４０Ｈに接続するとともにスイッチ１４１ｔをオフし、スイッチ１４４ｔをオンして配線１３４を低基準電位１４０Ｌに接続するとともにスイッチ１４３ｔをオフし、スイッチ１４１ｓをオンして配線１３１を増幅器１４０ａに接続するとともにスイッチ１４２ｓをオフし、スイッチ１４３ｓをオンして配線１３３を増幅器１４０ａに接続するとともにスイッチ１４４ｓをオフする。それにより、配線１３２，１３４が駆動用配線として機能し、これらを介して磁気検出素子１２０ａ１の端子１２２，１２４がそれぞれ高及び低基準電位１４０Ｈ，１４０Ｌに接続されることにより、駆動部１４０ｓから駆動電圧が送られて磁気検出素子１２０ａ１が端子１２２，１２４間で駆動される。また、配線１３１，１３３が出力用配線として機能し、これらを介して磁気検出素子１２０ａ１の端子１２１，１２３が増幅器１４０ａに接続されることにより、磁気検出素子１２０ａ１の端子１２１，１２３間に生じる検出信号が増幅器１４０ａに送られる。
【０１１４】
上述の状態において、導体１１１に被測定電流Ｉが流れて磁場が発生し、その磁場が磁気検出素子１２０ａ１に入力すると、被測定電流Ｉの大きさに比例する電圧ＶＨ１が端子１２１，１２３の間に発生する。このとき、導体１１１に加わる電圧が急峻に変化すると、静電結合による電圧ＶＳ１３が配線１３１，１３３間に発生する。また、導体１１１に流れる電流が急峻に変化すると、電磁結合による電圧ＶＥ１３が配線１３１，１３３間に発生する。従って、配線１３１，１３３を介して信号処理部１４０に入力される検出信号Ｖ１３は、磁気検出素子１２０ａ１のオフセット電圧ＶＯＦＳ１を含めて、次式（１３）のように与えられる。
Ｖ１３＝ＶＨ１＋ＶＯＦＳ１＋ＶＳ１３＋ＶＥ１３    …（１３）
【０１１５】
駆動部１４０ｓのスイッチ動作と同期して、制御演算部１４０ｃにより駆動部１４９ｓのスイッチ１４５ｔ〜１４８ｔ，１４５ｓ〜１４９ｓを制御して、フェーズ１の状態とは逆に、スイッチ１４６ｔをオンして配線１３６を低基準電位１４０Ｌに接続するとともにスイッチ１４５ｔをオフし、スイッチ１４８ｔをオンして配線１３８を高基準電位１４０Ｈに接続するとともにスイッチ１４７ｔをオフし、スイッチ１４５ｓをオンして配線１３５を増幅器１４９ａに接続するとともにスイッチ１４６ｓをオフし、スイッチ１４７ｓをオンして配線１３７を増幅器１４９ａに接続するとともにスイッチ１４８ｓをオフする。それにより、配線１３６，１３８が駆動用配線として機能し、これらを介して磁気検出素子１２０ａ２の端子１２６，１２８がそれぞれ低及び高基準電位１４０Ｌ，１４０Ｈに接続されることにより、駆動部１４９ｓから駆動電圧が送られて磁気検出素子１２０ａ２が端子１２６，１２８間で駆動される。また、配線１３５，１３７が出力用配線として機能し、これらを介して磁気検出素子１２０ａ２の端子１２５，１２７が増幅器１４９ａに接続されることにより、磁気検出素子１２０ａ２の端子１２５，１２７間に生じる検出信号が増幅器１４９ａに送られる。
【０１１６】
上述の状態において、導体１１１に被測定電流Ｉが流れて磁場が発生し、その磁場が磁気検出素子１２０ａ２に入力すると、被測定電流Ｉの大きさに比例する電圧−ＶＨ２が端子１２５，１２７の間に発生する。このとき、導体１１１に加わる電圧が急峻に変化すると、静電結合による電圧ＶＳ５７が配線１３５，１３７間に発生する。また、導体１１１に流れる電流が急峻に変化すると、電磁結合による電圧ＶＥ５７が配線１３５，１３７間に発生する。従って、配線１３５，１３７を介して信号処理部１４０に入力される検出信号Ｖ５７は、磁気検出素子１２０ａ２のオフセット電圧ＶＯＦＳ２を含めて、次式（１４）のように与えられる。
Ｖ５７＝−ＶＨ２＋ＶＯＦＳ２＋ＶＳ５７−ＶＥ５７    …（１４）
【０１１７】
ここで、配線１３５，１３７と磁気検出素子１２０ａ２とにより形成されるループ面に対して被測定電流が導体１１１内を流れる方向が、配線１３１，１３３と磁気検出素子１２０ａ１とにより形成されるループ面に対して被測定電流が導体１１１内を流れる方向に対して逆であることから、電磁結合による電圧ＶＥ５７の符号が電磁結合による電圧ＶＥ１３に対して逆になっている。また、配線１３５，１３７と磁気検出素子１２０ａ２とにより形成されるループ面を通って導体１１１内を流れる被測定電流の量は、配線１３１，１３３と磁気検出素子１２０ａ１とにより形成されるループ面を通って導体１１１内を流れる被測定電流の量に対して小さいことから、電磁結合による電圧ＶＥ５７は電磁結合による電圧ＶＥ１３に対して小さい（すなわち、｜ＶＥ５７｜＜｜ＶＥ１３｜）。また、配線１３１〜１３４の各々と、配線１３５〜１３８の各々とは、２つの磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２を結ぶ中線を含んだＹＺ平面に面対称に配設されるので、配線１３１，１３５が導体１１１との間に寄生する容量は互いに等しく、同様に、配線１３３，１３７が導体１１１との間に寄生する容量は互いに等しく、それにより静電結合により配線１３１，１３３間に生じる電圧ＶＳ１３及び配線１３５，１３７間に生じる電圧ＶＳ５７はほぼ等しくなる（すなわち、ＶＳ１３≒ＶＳ５７）。
【０１１８】
配線１３１，１３３を介して磁気検出素子１２０ａ１から信号処理部１４０に入力される検出信号Ｖ１３及び配線１３５，１３７を介して磁気検出素子１２０ａ２から信号処理部１４０に入力される検出信号Ｖ６８は、それぞれ増幅器１４０ａ，１４９ａにより増幅されて、制御演算部１４０ｃに送られる。ここで、増幅器１４０ａ，１４９ａの増幅率Ｇである。
【０１１９】
磁気検出素子１２０ａ１，１２０ａ２からの検出信号Ｖ１３，Ｖ５７は、制御演算部１４０ｃにより次式（１５）及び（１６）のように減算されて、信号ＶＯＵＴ２が算出される。
ＶＯＵＴ２＝Ｇ（Ｖ１３−Ｖ５７）＝Ｇ（ＶＨ１＋ＶＨ２）＋ＧΔ２    …（１５）
Δ２＝ＶＯＦＳ１−ＶＯＦＳ２＋ＶＳ１３−ＶＳ５７＋ＶＥ１３＋ＶＥ５７    …（１６）
【０１２０】
上で算出されたフェーズ１及び２における信号ＶＯＵＴ１，ＶＯＵＴ２は、制御演算部１４０ｃにより次式（１７）及び（１８）のように減算されて、導体１１に流れる被測定電流Ｉの量を表す出力信号ＶＯＵＴが算出され、出力される。
ＶＯＵＴ＝ＶＯＵＴ１−ＶＯＵＴ２＝−２Ｇ（ＶＨ１＋ＶＨ２）＋ＧΔ    …（１７）
Δ＝Δ１−Δ２＝ＶＳ２４−ＶＳ１３−ＶＳ６８＋ＶＳ５７＋ＶＥ２４−ＶＥ１３＋ＶＥ６８−ＶＥ５７    …（１８）
【０１２１】
ノイズ項ＧΔにおいて、先述のようにＶＳ２４≒ＶＳ６８及びＶＳ１３≒ＶＳ５７であるから、静電結合による電圧ＶＳ２４−ＶＳ１３−ＶＳ６８＋ＶＳ５７はほぼゼロになる。また、配線１３１，１３３と磁気検出素子１２０ａ１とにより形成されるループ面、配線１３２，１３４と磁気検出素子１２０ａ１とにより形成されるループ面、配線１３５，１３７と磁気検出素子１２０ａ２とにより形成されるループ面、及び配線１３６，１３８と磁気検出素子１２０ａ２とにより形成されるループ面のそれぞれが導体１１１に沿って流れる電流に略直交するため各電圧ＶＥ２４，ＶＥ１３，ＶＥ６８，ＶＥ５７が極小さいことで、電磁結合による電圧ＶＥ２４−ＶＥ１３＋ＶＥ６８−ＶＥ５７はほぼゼロになる。さらに、導体１１１に流れる被測定電流がフェーズ１及び２の間の切り換え速度に対して緩やかに変化する場合、フェーズ１及び２のそれぞれにおける電磁結合による電圧ＶＥ２４，ＶＥ１３が互いにほぼ等しくなり（ＶＥ２４〜ＶＥ１３）、またフェーズ１及び２のそれぞれにおける電磁結合による電圧ＶＥ６８，ＶＥ５７が互いにほぼ等しくなることで（ＶＥ６８〜ＶＥ５７）、電磁結合による電圧ＶＥ２４−ＶＥ１３＋ＶＥ６８−ＶＥ５７はほぼゼロになる。ただし、被測定電流の緩やかな変化は、例えば、フェーズ１及び２間の切り換え周期の４倍以上の周期での変化である。
【０１２２】
従って、第２の変形例に係る電流センサ２００では、上述のとおり配線１３１〜１３８が、出力信号ＶＯＵＴに含まれるノイズ項ＧΔが極小さくなるよう構成されているため、被測定電流Ｉの量を高精度で測定することができる。
【０１２３】
なお、配線１３２の導体１１１からの離間距離ＷＦと配線１３４の導体１１１からの離間距離ＷＢとはほぼ等しいのが望ましいが、それぞれが隣接する配線１３１，１３３の導体１１１からの離間距離にほぼ等しければ、その限りではない。同様に、配線１３１の導体１１１からの離間距離ＷＦと配線１３３の導体１１１からの離間距離ＷＢとはほぼ等しいのが望ましいが、それぞれが隣接する配線１３２，１３４の導体１１１からの離間距離にほぼ等しければ、その限りではない。配線１３６の導体１１１からの離間距離ＷＦと配線１３８の導体１１１からの離間距離ＷＢとはほぼ等しいのが望ましいが、それぞれが隣接する配線１３５，１３７の導体１１１からの離間距離にほぼ等しければ、その限りではない。同様に、配線１３５の導体１１１からの離間距離ＷＦと配線１３７の導体１１１からの離間距離ＷＢとはほぼ等しいのが望ましいが、それぞれが隣接する配線１３６，１３８の導体１１１からの離間距離にほぼ等しければ、その限りではない。
【０１２４】
なお、配線１３２が上面視において導体１１１と重なる部分の長さ及び幅は、配線１３１が導体１１１と重なる部分のそれらと略等しいことが望ましいが、長さと幅とで得られる面積が両者で例えば３０％も異ならない範囲であれば、異なってもよい。また、配線１３２が上面視において導体１１１と重なる部分の長さ及び幅は、配線１３４が導体１１１と重なる部分のそれらと略等しいことが望ましいが、長さと幅とで得られる面積が両者で例えば３０％も異ならない範囲であれば、異なってもよい。同様に、配線１３４が上面視において導体１１１と重なる部分の長さ及び幅は、配線１３３が導体１１１と重なる部分のそれらと略等しいことが望ましいが、長さと幅とで得られる面積が両者で例えば３０％も異ならない範囲であれば、異なってもよい。また、配線１３６が上面視において導体１１１と重なる部分の長さ及び幅は、配線１３５が導体１１１と重なる部分のそれらと略等しいことが望ましいが、長さと幅とで得られる面積が両者で例えば３０％も異ならない範囲であれば、異なってもよい。また、配線１３６が上面視において導体１１１と重なる部分の長さ及び幅は、配線１３８が導体１１１と重なる部分のそれらと略等しいことが望ましいが、長さと幅とで得られる面積が両者で例えば３０％も異ならない範囲であれば、異なってもよい。同様に、配線１３８が上面視において導体１１１と重なる部分の長さ及び幅は、配線１３７が導体１１１と重なる部分のそれらと略等しいことが望ましいが、長さと幅とで得られる面積が両者で例えば３０％も異ならない範囲であれば、異なってもよい。
【０１２５】
なお、第１の変形例に係る電流センサ１０１と同様に、第２の変形例に係る電流センサ２００においても配線１３１〜１３８のそれぞれに並列に導体１１１を間に挟むように補助配線を設けてもよい。こうすることで、各フェーズの単独動作においても、配線の導体からの離間距離に依らず、静電結合による電圧及び電磁結合による電圧がほぼゼロになるため、オフセット電圧が一定であれば、制御演算部により検出信号から被測定電流の大きさを精度良く決定することができる。また、電流センサによる検出動作より、すなわち、フェーズ１及び２の切り換え制御を行うことにより、静電結合による電圧、電磁結合による電圧、及びオフセット電圧を除いて導体に流れる被測定電流に比例する電圧のみを出力信号として抽出することができる。それにより、被測定電流の量を高精度で測定することが可能となる。
【０１２６】
なお、本実施形態に係る電流センサ１００及び変形例に係る電流センサ１０１，２００において、磁気検出素子２０ａ，１２０ａ１，１２０ａ２は、それぞれ偏向部１１ｂ，１１１ｂ１，１１１ｂ２の曲率中心１１１ｏ，１１１ｏ１，１１１ｏ２に配設されるが、導体に流れる磁場を検知することができれば、曲率中心に配設される限りではない。また、本実施形態に係る電流センサ１００及び変形例に係る電流センサ１０１，２００において、導体１１、１１１は、偏向部１１ｂ、１１１ｂ１，１１１ｂ２を有するＵ字形状の例を示したが、出力用配線が導体を挟むことができれば、曲率中心を持たない直線形状であってもよい。
【０１２７】
なお、本実施形態に係る電流センサ１００及び変形例に係る電流センサ１０１，２００は、駆動部４０ｓ，１４０ｓ，１４９ｓにより磁気検出素子２０ａ，１２０ａ１，１２０ａ２の端子に２つの異なる電位の基準電位を接続して駆動電圧を送ることで磁気検出素子２０ａ，１２０ａ１，１２０ａ２を駆動することとしたが、これに限らず、定電流源を用いて電流供給することで磁気検出素子２０ａ，１２０ａ１，１２０ａ２を駆動することとしてもよい。また、磁気検出素子２０ａ，１２０ａ１，１２０ａ２として、ホール素子に限らず、ホイーストンブリッジを構成する磁気抵抗素子を採用してもよい。
【０１２８】
なお、本実施形態に係る電流センサ１００及び変形例に係る電流センサ１０１，２００において、配線３１，３３，１３１，１３３，１３５，１３７をそれぞれ配線３２，３４，１３２，１３４，１３６，１３８の配設位置に配設してもよいし、配線３２，３４，１３２，１３４，１３６，１３８をそれぞれ配線３１，３３，１３１，１３３，１３５，１３７の配設位置に配設してもよい。
【０１２９】
なお、本実施形態に係る電流センサ１００及び変形例に係る電流センサ１０１，２００において、配線３１〜３４，１３１〜１３８に近接して低インピーダンスのガードバーを並設してもよいし、配線３１〜３４，１３１〜１３８のそれぞれと導体１１，１１１との間に低インピーダンスのガードプレーンを設けてもよい。それにより、導体１１，１１１の両端に加わる電圧の急峻な変化にともなうノイズを抑制することができる。
【０１３０】
なお、本実施形態に係る電流センサ１００及び変形例に係る電流センサ１０１，２００における信号処理部４０，１４０の構成は一例であり、磁気検出素子２０ａ，１２０ａ１，１２０ａ２から出力される検出信号から被測定電流の量に比例する電圧を抽出することができれば、任意の構成及び検出動作を採用してよい。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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】
【０１３３】
１０…基板、１０Ｆ…おもて面、１０Ｂ…裏面、１１…導体、１１ｏ…曲率中心、１１ｃ…真直部、１１ｂ…偏向部、１１ａ…スリット、１２…本体、１２ａ…内層コア、１２ｂ…プリプレグ、１４…金属箔、１４ａ…ビアホール、１５…レジスト層、２０…検出部、２０ａ…磁気検出素子、２１，２３…駆動用端子（端子）、２２，２４…出力用端子（端子）、３０…配線、３１，３３…駆動用配線（配線）、３１ａ〜３４ａ，３９，３９ａ…パッド、３２，３４…出力用配線（配線）、３３ｂ，３３ｃ，３４ｂ，３４ｃ…ビアホール、３１ｄ，３３ｄ…補助駆動用配線（補助配線）、３２ｄ，３４ｄ…補助出力用配線（補助配線）、４０…信号処理部、４０ａ…増幅器、４０ｃ…制御演算部、４０Ｈ…高基準電位、４０Ｌ…低基準電位、４０ｓ…駆動部、４１，４１ａ…端子、４１ｔ〜４４ｔ，４１ｓ〜４４ｓ…スイッチ、１００，１０１…電流センサ、１１０…基板、１１０Ｆ…おもて面、１１０Ｂ…裏面、１１１…導体、１１１ａ１，１１１ａ２…スリット、１１１ｂ１，１１１ｂ２…偏向部、１１１ｃ…真直部、１１１ｏ１，１１１ｏ２…曲率中心、１２０…検出部、１２０ａ１，１２０ａ２…磁気検出素子、１２１，１２３，１２５，１２７…駆動用端子（端子）、１２２，１２４，１２６，１２８…出力用端子（端子）、１３０…配線、１３１，１３３，１３５，１３７…駆動用配線（配線）、１３２，１３４，１３６，１３８…出力用配線（配線）、１３１ａ〜１３８ａ、１３９，１３９ａ…パッド、１３３ｂ，１３３ｃ，１３４ｂ，１３４ｃ，１３７ｂ，１３７ｃ，１３８ｂ，１３８ｃ…ビアホール、１４０…信号処理部、１４０ａ…増幅器、１４０ｃ…制御演算部、１４０Ｈ…高基準電位、１４０Ｌ…低基準電位、１４０ｓ…駆動部、１４１ｔ〜１４８ｔ，１４１ｓ〜１４８ｓ…スイッチ、１４９ａ…増幅器、１４９ｓ…駆動部、２００…電流センサ。
【図１Ａ】
2018189471.tif 000003
【図１Ｂ】
2018189471.tif 000004
【図１Ｃ】
2018189471.tif 000005
【図１Ｄ】
2018189471.tif 000006
【図２Ａ】
2018189471.tif 000007
【図２Ｂ】
2018189471.tif 000008
【図２Ｃ】
2018189471.tif 000009
【図３】
2018189471.tif 000010
【図４】
2018189471.tif 000011
【図５Ａ】
2018189471.tif 000012
【図５Ｂ】
2018189471.tif 000013
【図５Ｃ】
2018189471.tif 000014
【図５Ｄ】
2018189471.tif 000015
【図６】
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