(57)【要約】【課題】磁気平衡式の電流センサにおいて、キャンセル磁界を発生できなくなった場合に動作不能になることを防止する。【解決手段】電流センサ１は、磁気センサ３と制御回路４とフィードバックコイル１１と検出器１６を備えている。磁気センサ３は第１の検出値を生成する。制御回路４は、クローズドループ動作とオープンループ動作とを選択可能である。クローズドループ動作では、第１の検出値に基づいてフィードバックコイル１１にフィードバック電流が流されて、キャンセル磁界が発生される。検出器１６は、フィードバック電流の値と対応関係を有する第２の検出値を生成する。クローズドループ動作時には、第２の検出値が検出対象電流の値と対応関係を有する。オープンループ動作では、キャンセル磁界が発生されない。オープンループ動作時には、第１の検出値が検出対象電流の値と対応関係を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印加磁界を検出して、印加磁界の強度と対応関係を有する第１の検出値を生成する磁気センサと、
フィードバック電流が流されることによって、検出対象の磁界である対象磁界をキャンセルするためのキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルと、
前記フィードバック電流を制御する制御回路と、
前記フィードバック電流の値と対応関係を有する第２の検出値を生成する検出部とを備えた磁界検出装置であって、
前記制御回路は、クローズドループ動作とオープンループ動作とを選択可能であり、
前記制御回路は、クローズドループ動作では、前記第１の検出値に基づいて前記フィードバック電流を制御することによって前記フィードバックコイルから前記キャンセル磁界を発生させ、オープンループ動作では、前記フィードバックコイルから前記キャンセル磁界を発生させず、
クローズドループ動作時には、前記印加磁界は、前記対象磁界と前記キャンセル磁界との残差の磁界であり、前記第２の検出値が前記対象磁界の強度と対応関係を有し、
オープンループ動作時には、前記印加磁界は前記対象磁界であり、前記第１の検出値が前記対象磁界の強度と対応関係を有することを特徴とする磁界検出装置。
【請求項２】
前記磁気センサは、磁気センサ素子と検出回路とを含み、
前記磁気センサ素子は、可飽和磁性体と、前記可飽和磁性体に巻かれた巻線と、前記巻線における互いに異なる位置に設けられた少なくとも３つの接続端と、２つの入出力端と、前記少なくとも３つの接続端のうち、前記２つの入出力端に接続する２つの接続端を切り替える切替装置とを含み、
前記検出回路は、前記磁気センサ素子の前記２つの入出力端に、極性が交互に変わる励振電圧を印加すると共に、前記２つの入出力端を通過する電流に基づいて、前記第１の検出値を生成することを特徴とする請求項１記載の磁界検出装置。
【請求項３】
前記制御回路は、クローズドループ動作時とオープンループ動作時とで、前記２つの入出力端に接続される２つの接続端が切り替わるように、前記切替装置を制御することを特徴とする請求項２記載の磁界検出装置。
【請求項４】
前記検出回路は、前記２つの入出力端を通過する電流に基づいて前記励振電圧の極性を交互に変える自励発振回路を含むことを特徴とする請求項２または３記載の磁界検出装置。
【請求項５】
更に、クローズドループ動作の異常を検出する異常検出部を備え、
前記制御回路は、前記異常検出部によってクローズドループ動作の異常が検出されない間はクローズドループ動作を選択し、前記異常検出部によってクローズドループ動作の異常が検出されたときにオープンループ動作に切り替えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の磁界検出装置。
【請求項６】
更に、前記制御回路によって制御されて前記第１の検出値と前記第２の検出値の一方を選択的に出力する選択器を備え、
前記制御回路は、クローズドループ動作を選択しているときは前記選択器から前記第２の検出値が出力され、オープンループ動作を選択しているときは前記選択器から前記第１の検出値が出力されるように、前記選択器を制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の磁界検出装置。
【請求項７】
更に、前記第１の検出値を補正する補正部を備えたことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の磁界検出装置。
【請求項８】
印加磁界を検出して、印加磁界の強度と対応関係を有する第１の検出値を生成する磁気センサと、
フィードバック電流が流されることによって、検出対象電流によって発生する磁界である対象磁界をキャンセルするためのキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルと、
前記フィードバック電流を制御する制御回路と、
前記フィードバック電流の値と対応関係を有する第２の検出値を生成する検出部とを備えた電流センサであって、
前記制御回路は、クローズドループ動作とオープンループ動作とを選択可能であり、
前記制御回路は、クローズドループ動作では、前記第１の検出値に基づいて前記フィードバック電流を制御することによって前記フィードバックコイルから前記キャンセル磁界を発生させ、オープンループ動作では、前記フィードバックコイルから前記キャンセル磁界を発生させず、
クローズドループ動作時には、前記印加磁界は、前記対象磁界と前記キャンセル磁界との残差の磁界であり、前記第２の検出値が前記検出対象電流の値と対応関係を有し、
オープンループ動作時には、前記印加磁界は前記対象磁界であり、前記第１の検出値が前記検出対象電流の値と対応関係を有することを特徴とする電流センサ。
【請求項９】
前記磁気センサは、磁気センサ素子と検出回路とを含み、
前記磁気センサ素子は、可飽和磁性体と、前記可飽和磁性体に巻かれた巻線と、前記巻線における互いに異なる位置に設けられた少なくとも３つの接続端と、２つの入出力端と、前記少なくとも３つの接続端のうち、前記２つの入出力端に接続する２つの接続端を切り替える切替装置とを含み、
前記検出回路は、前記磁気センサ素子の前記２つの入出力端に、極性が交互に変わる励振電圧を印加すると共に、前記２つの入出力端を通過する電流に基づいて、前記第１の検出値を生成することを特徴とする請求項８記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記制御回路は、クローズドループ動作時とオープンループ動作時とで、前記２つの入出力端に接続される２つの接続端が切り替わるように、前記切替装置を制御することを特徴とする請求項９記載の電流センサ。
【請求項１１】
前記検出回路は、前記２つの入出力端を通過する電流に基づいて前記励振電圧の極性を交互に変える自励発振回路を含むことを特徴とする請求項９または１０記載の電流センサ。
【請求項１２】
更に、クローズドループ動作の異常を検出する異常検出部を備え、
前記制御回路は、前記異常検出部によってクローズドループ動作の異常が検出されない間はクローズドループ動作を選択し、前記異常検出部によってクローズドループ動作の異常が検出されたときにオープンループ動作に切り替えることを特徴とする請求項８ないし１１のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項１３】
更に、前記制御回路によって制御されて前記第１の検出値と前記第２の検出値の一方を選択的に出力する選択器を備え、
前記制御回路は、クローズドループ動作を選択しているときは前記選択器から前記第２の検出値が出力され、オープンループ動作を選択しているときは前記選択器から前記第１の検出値が出力されるように、前記選択器を制御することを特徴とする請求項８ないし１２のいずれかに記載の電流センサ。
【請求項１４】
更に、前記第１の検出値を補正する補正部を備えたことを特徴とする請求項８ないし１３のいずれか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、磁気平衡式の磁界検出装置および電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
導体を流れる検出対象電流の値を精度よく検出できる電流センサとしては、特許文献１，２に記載されているような磁気平衡式の電流センサが知られている。一般的に、磁気平衡式の電流センサは、導体を流れる検出対象電流によって発生する対象磁界をキャンセルするためのキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルと、対象磁界とキャンセル磁界との残差の磁界（以下、残差磁界と言う。）を検出して残差磁界の検出値を出力する磁気センサと、磁気センサから出力される検出値に応じて、フィードバックコイルに流すフィードバック電流を制御する制御回路と、フィードバック電流の電流路に挿入された抵抗器とを備えている。この磁気平衡式の電流センサは、残差磁界がゼロに近づくように動作する。
【０００３】
上記の構成の電流センサにおいて、フィードバック電流の値は、抵抗器の両端の電位差を抵抗器の抵抗値で除算することによって得られる。残差磁界がゼロの状態では、フィードバック電流の値および抵抗器の両端の電位差は、検出対象電流の値と比例関係にある。従って、抵抗器の両端の電位差に対応する検出値を生成すれば、この検出値によって検出対象電流の値を推測することができる。
【０００４】
磁気平衡式の電流センサは、検出対象電流が流れる導体に対して回路的に分離されている。そのため、この電流センサでは、検出対象電流が流れる導体を含む回路に悪影響を与えることなく、検出対象電流の値を検出することが可能である。例えば、検出対象電流の電流路に抵抗器を挿入して、この抵抗器を用いて検出対象電流の値を直接検出しようとすると、検出対象電流が流れる導体を含む回路において電圧低下が引き起こされる。これに対し、磁気平衡式の電流センサにおいてフィードバック電流の電流路に挿入された抵抗器は、検出対象電流が流れる導体を含む回路における電圧低下を引き起こさない。
【０００５】
また、磁気平衡式の電流センサにおいて、残差磁界がゼロの状態では、検出対象電流が流れる導体とフィードバックコイルとの間で磁束の受け渡しがない。そのため、磁気平衡式の電流センサでは、検出対象電流が流れる導体を含む回路との間における不要な磁気的な結合を排除することができ、これにより、検出対象電流の値を精度よく検出することが可能である。
【０００６】
電流センサに用いられる磁気センサとしては、特許文献３ないし６に記載されているように、可飽和磁性体に巻かれた巻線に励振電流を流すように構成された磁気センサ、いわゆるフラックスゲートセンサが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２００１−５１１８９２号公報
【特許文献２】特許第３６９１５５１号公報
【特許文献３】特開平９−１５２４７３号公報
【特許文献４】特開２００４−２３９８２８号公報
【特許文献５】特開２０１３−４０９０５号公報
【特許文献６】特開２０１７−９００４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、磁気平衡式の電流センサと同様の構成であるが、電流によって発生する磁界に限定されない対象磁界を検出する装置を、磁気平衡式の磁界検出装置と言う。磁気平衡式の磁界検出装置および電流センサでは、フィードバックコイルの断線等の何らかの原因によってキャンセル磁界を発生できなくなると、動作不能になるという問題点があった。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、何らかの原因によってキャンセル磁界を発生できなくなった場合に動作不能になることを防止できるようにした磁界検出装置および電流センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の磁界検出装置は、印加磁界を検出して、印加磁界の強度と対応関係を有する第１の検出値を生成する磁気センサと、フィードバック電流が流されることによって、検出対象の磁界である対象磁界をキャンセルするためのキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルと、フィードバック電流を制御する制御回路と、フィードバック電流の値と対応関係を有する第２の検出値を生成する検出部とを備えている。
【００１１】
本発明の磁界検出装置において、制御回路は、クローズドループ動作とオープンループ動作とを選択可能である。制御回路は、クローズドループ動作では、第１の検出値に基づいてフィードバック電流を制御することによってフィードバックコイルからキャンセル磁界を発生させ、オープンループ動作では、フィードバックコイルからキャンセル磁界を発生させない。クローズドループ動作時には、印加磁界は、対象磁界とキャンセル磁界との残差の磁界であり、第２の検出値が対象磁界の強度と対応関係を有する。オープンループ動作時には、印加磁界は対象磁界であり、第１の検出値が対象磁界の強度と対応関係を有する。
【００１２】
本発明の電流センサは、印加磁界を検出して、印加磁界の強度と対応関係を有する第１の検出値を生成する磁気センサと、フィードバック電流が流されることによって、検出対象電流によって発生する磁界である対象磁界をキャンセルするためのキャンセル磁界を発生するフィードバックコイルと、フィードバック電流を制御する制御回路と、フィードバック電流の値と対応関係を有する第２の検出値を生成する検出部とを備えている。
【００１３】
本発明の電流センサにおいて、制御回路は、クローズドループ動作とオープンループ動作とを選択可能である。制御回路は、クローズドループ動作では、第１の検出値に基づいてフィードバック電流を制御することによってフィードバックコイルからキャンセル磁界を発生させ、オープンループ動作では、フィードバックコイルからキャンセル磁界を発生させない。クローズドループ動作時には、印加磁界は、対象磁界とキャンセル磁界との残差の磁界であり、第２の検出値が検出対象電流の値と対応関係を有する。オープンループ動作時には、印加磁界は対象磁界であり、第１の検出値が検出対象電流の値と対応関係を有する。
【００１４】
本発明の磁界検出装置および電流センサにおいて、磁気センサは、磁気センサ素子と検出回路とを含んでいてもよい。磁気センサ素子は、可飽和磁性体と、可飽和磁性体に巻かれた巻線と、巻線における互いに異なる位置に設けられた少なくとも３つの接続端と、２つの入出力端と、少なくとも３つの接続端のうち、２つの入出力端に接続する２つの接続端を切り替える切替装置とを含んでいてもよい。検出回路は、磁気センサ素子の２つの入出力端に、極性が交互に変わる励振電圧を印加すると共に、２つの入出力端を通過する電流に基づいて、第１の検出値を生成してもよい。
【００１５】
制御回路は、クローズドループ動作時とオープンループ動作時とで、２つの入出力端に接続される２つの接続端が切り替わるように、切替装置を制御してもよい。また、検出回路は、２つの入出力端を通過する電流に基づいて励振電圧の極性を交互に変える自励発振回路を含んでいてもよい。
【００１６】
本発明の磁界検出装置および電流センサは、更に、クローズドループ動作の異常を検出する異常検出部を備えていてもよい。この場合、制御回路は、異常検出部によってクローズドループ動作の異常が検出されない間はクローズドループ動作を選択し、異常検出部によってクローズドループ動作の異常が検出されたときにオープンループ動作に切り替えてもよい。
【００１７】
また、本発明の磁界検出装置および電流センサは、更に、制御回路によって制御されて第１の検出値と第２の検出値の一方を選択的に出力する選択器を備えていてもよい。この場合、制御回路は、クローズドループ動作を選択しているときは選択器から第２の検出値が出力され、オープンループ動作を選択しているときは選択器から第１の検出値が出力されるように、選択器を制御してもよい。
【００１８】
また、本発明の磁界検出装置および電流センサは、更に、第１の検出値を補正する補正部を備えていてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の磁界検出装置および電流センサでは、キャンセル磁界を発生させるクローズドループ動作と、キャンセル磁界を発生させないオープンループ動作とを選択可能である。これにより、本発明の磁界検出装置および電流センサによれば、何らかの原因によってキャンセル磁界を発生できなくなった場合に動作不能になることを防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電流センサの回路図である。
【図２】図１における磁気センサの一部を示す回路図である。
【図３】図２における磁気センサ素子の可飽和磁性体および巻線の構造の一例を示す斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における磁気センサ素子の第２の例を示す回路図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における磁気センサ素子の第３の例を示す回路図である。
【図６】図２における自励発振回路の動作を説明するための波形図である。
【図７】図２における自励発振回路の動作を説明するための波形図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における磁気センサ素子の特性を示す特性図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における磁気センサ素子の特性を示す特性図である。
【図１０】図１における断線検出回路の構成を示すブロック図である。
【図１１】図１０における判定部および制御部の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の第２の実施の形態に係る電流センサの回路図である。
【図１３】図１２における補正部による補正方法の第１の例による効果を示す特性図である。
【図１４】図１２における補正部による補正方法の第２の例による効果を示す特性図である。
【図１５】図１２における補正部の構成の一例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る磁界検出装置および電流センサの構成について説明する。図１は、本実施の形態に係る電流センサ１の回路図である。本実施の形態に係る電流センサ１は、バスバー等の導体２を流れる検出対象電流Ｉｐの値を検出するものである。また、電流センサ１は、磁気平衡式の電流センサである。電流センサ１は、本実施の形態に係る磁界検出装置でもある。
【００２２】
電流センサ１は、磁気センサ３と、制御回路４と、フィードバックコイル１１と、電圧発生器１２と、抵抗器１５と、検出器１６と、断線検出回路５０と、第１の出力ポート２１と、第２の出力ポート２２とを備えている。
【００２３】
磁気センサ３は、印加磁界を検出して、印加磁界の強度と対応関係を有する第１の検出値Ｖout1を生成する。第１の検出値Ｖout1は、制御回路４と第１の出力ポート２１に送られる。磁気センサ３の構成については、後で詳しく説明する。
【００２４】
フィードバックコイル１１は、フィードバック電流が流されることによって、キャンセル対象の磁界である対象磁界をキャンセルするためのキャンセル磁界を発生するものである。本実施の形態に係る磁界検出装置において、対象磁界は検出対象の磁界である。また、電流センサ１において、対象磁界は、検出対象電流Ｉｐによって発生する磁界である。対象磁界は、導体２から発生される。フィードバックコイル１１は、互いに反対側の端である第１端と第２端を有している。
【００２５】
制御回路４は、電圧発生器１２に電圧発生指令を送る。電圧発生器１２は、この電圧発生指令に応じて、フィードバックコイル１１にフィードバック電流を流すための電圧Ｖcompを発生し、この電圧Ｖcompをフィードバックコイル１１の第１端に印加する。
【００２６】
抵抗器１５は、フィードバックコイル１１の第２端とグランドとの間に設けられている。ここで、抵抗器１５の抵抗値をＲoutとする。
【００２７】
検出器１６は、入力端と出力端を有している。断線検出回路５０は、フィードバックコイル１１の第２端と検出器１６の入力端との間に設けられている。検出器１６の出力端は、第２の出力ポート２２に接続されている。検出器１６は、フィードバック電流の値および抵抗器１５の両端の電位差と対応関係を有する第２の検出値Ｖout2を生成し、第２の出力ポート２２に送る。検出器１６は、例えば、差動増幅器である。
【００２８】
断線検出回路５０は、フィードバックコイル１１の第２端と検出器１６の間に設けられている。断線検出回路５０は、フィードバックコイル１１の断線を検出するための回路である。断線検出回路５０は、本発明における異常検出部に対応する。断線検出回路５０については、後で詳しく説明する。
【００２９】
導体２とフィードバックコイル１１は、それぞれ磁束を発生する。導体２とフィードバックコイル１１は、それぞれが発生する磁束の少なくとも一部が同じ磁路を通過する位置関係で設けられている。
【００３０】
電流センサ１は、更に、導体２とフィードバックコイル１１のそれぞれが発生する磁束を通過させる磁気コアを備えていてもよい。磁気コアは、金属磁性体やフェライト等の磁性体によって構成されている。磁気コアは、リング形状を有していてもよい。導体２は、このリング形状の磁気コアの内側を通過するように延びていてもよいし、磁気コアの一部に巻かれていてもよい。フィードバックコイル１１は、磁気コアに巻かれた巻線で構成されていてもよい。
【００３１】
また、磁気コアは、ギャップ部を形成するように一部が切り欠かれたリング形状を有していてもよい。磁気センサ３は、磁気コアのギャップ部に配置されていてもよい。
【００３２】
制御回路４は、クローズドループ動作とオープンループ動作とを選択可能である。制御回路４は、クローズドループ動作では、電圧発生器１２に電圧発生指令を送ると共に、第１の検出値Ｖout1に基づいて電圧発生器１２を制御することによって、電圧Ｖcompおよび電圧Ｖcompに基づくフィードバック電流を制御する。このようにして、制御回路４は、クローズドループ動作では、フィードバックコイル１１からキャンセル磁界を発生させる。
【００３３】
制御回路４は、オープンループ動作では、電圧発生器１２に電圧発生指令を送らず、電圧発生器１２から電圧Ｖcompを発生させない。このようにして、制御回路４は、オープンループ動作では、フィードバックコイル１１からキャンセル磁界を発生させない。
【００３４】
制御回路４は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）またはマイクロコンピュータによって実現することができる。
【００３５】
以下、磁気センサ３について詳しく説明する。図１に示したように、磁気センサ３は、磁気センサ素子３１と、検出回路３２とを含んでいる。検出回路３２は、自励発振回路３３と低域通過フィルタ３４とを含んでいる。図１では、低域通過フィルタをＬＰＦと記している。
【００３６】
図２は、図１における磁気センサ素子３１と自励発振回路３３を示す回路図である。磁気センサ素子３１は、可飽和磁性体４１と、可飽和磁性体４１に巻かれた巻線４２と、巻線４２における互いに異なる位置に設けられた少なくとも３つの接続端と、２つの入出力端４４Ａ，４４Ｂと、切替装置４５とを含んでいる。可飽和磁性体４１は、後で説明する図３に示されている。切替装置４５は、少なくとも３つの接続端のうち、２つの入出力端４４Ａ，４４Ｂに接続する２つの接続端を切り替える。
【００３７】
図２には、磁気センサ素子３１の第１の例を示している。図２に示した磁気センサ素子３１では、上記の少なくとも３つの接続端は、３つの接続端４３ａ，４３ｂ，４３ｃである。接続端４３ａは、巻線４２の一端に接続されている。接続端４３ｃは、巻線４２の他端に接続されている。接続端４３ｂは、巻線４２の途中に接続されている。
【００３８】
巻線４２は、接続端４３ａと接続端４３ｂの間の巻線部分４２Ａと、接続端４３ｂと接続端４３ｃの間の巻線部分４２Ｂとを含んでいる。
【００３９】
第１の例では、切替装置４５は、接続端４３ｂと接続端４３ｃの一方を選択的に入出力端４４Ｂに接続するスイッチである。接続端４３ａは、入出力端４４Ａに接続されている。第１の例では、切替装置４５によって、入出力端４４Ａ，４４Ｂに接続される２つの接続端の組を、接続端４３ａ，４３ｂの組と、接続端４３ａ，４３ｃの組との間で切り替えることができる。
【００４０】
切替装置４５は、バイポーラ型のトランジスタや電界効果型のトランジスタ等の複数の半導体素子を組み合わせて構成されたものであってもよいし、電磁リレー等の機械的なスイッチを用いて構成されたものであってもよい。
【００４１】
以下、巻線４２のうち入出力端４４Ａ，４４Ｂの間の部分を実効巻線と言う。また、巻線部分４２Ａ，４２Ｂの巻き数をそれぞれＮ１，Ｎ２とする。入出力端４４Ａ，４４Ｂに接続端４３ａ，４３ｂが接続された状態では、巻線部分４２Ａが実効巻線であり、実効巻線の巻き数はＮ１である。入出力端４４Ａ，４４Ｂに接続端４３ａ，４３ｃが接続された状態では、巻線４２の全体が実効巻線であり、実効巻線の巻き数はＮ１＋Ｎ２である。このように磁気センサ素子３１では、実効巻線の巻き数を選択することができる。
【００４２】
図３は、図２における磁気センサ素子３１の可飽和磁性体４１および巻線４２の構造の一例を示している。この例では、可飽和磁性体４１は、一方向に長い直方体形状を有している。巻線４２は、可飽和磁性体４１の長手方向に平行な軸の周りを回るように、可飽和磁性体４１に巻かれている。また、巻線部分４２Ａと巻線部分４２Ｂは、可飽和磁性体４１の互いに異なる部分に巻かれている。印加磁界の方向は、可飽和磁性体４１の長手方向に平行な方向である。
【００４３】
なお、磁気センサ素子３１において、可飽和磁性体４１の形状および材料や、巻線４２の構成は、特に限定されない。例えば、可飽和磁性体４１は、例えば特許文献６に記載されているような、特性が異なる複数の部分によって構成されたものであってもよい。また、巻線４２は、巻線部分４２Ａ，４２Ｂの一方の外側に他方が巻かれた構成であってもよいし、巻線部分４２Ａ，４２Ｂの少なくとも一部同士がバイファイラ巻きにされた構成であってもよい。
【００４４】
次に、磁気センサ素子３１の第２の例および第３の例について説明する。図４は、磁気センサ素子３１の第２の例を示している。第２の例の磁気センサ素子３１では、切替装置４５が２つのスイッチ４５Ａ，４５Ｂを含んでいる。スイッチ４５Ａは、接続端４３ａと接続端４３ｂの一方を選択的に入出力端４４Ａに接続する。スイッチ４５Ｂは、接続端４３ｂと接続端４３ｃの一方を選択的に入出力端４４Ｂに接続する。第２の例の磁気センサ素子３１のその他の構成は、図２に示した第１の例の磁気センサ素子３１と同じである。
【００４５】
第２の例の磁気センサ素子３１において、スイッチ４５Ａによって入出力端４４Ａに接続端４３ａが接続され、スイッチ４５Ｂによって入出力端４４Ｂに接続端４３ｂが接続された状態では、巻線部分４２Ａが実効巻線であり、実効巻線の巻き数はＮ１である。また、スイッチ４５Ａによって入出力端４４Ａに接続端４３ｂが接続され、スイッチ４５Ｂによって入出力端４４Ｂに接続端４３ｃが接続された状態では、巻線部分４２Ｂが実効巻線であり、実効巻線の巻き数はＮ２である。また、スイッチ４５Ａによって入出力端４４Ａに接続端４３ａが接続され、スイッチ４５Ｂによって入出力端４４Ｂに接続端４３ｃが接続された状態では、巻線４２の全体が実効巻線であり、実効巻線の巻き数はＮ１＋Ｎ２である。このように、第２の例の磁気センサ素子３１では、実効巻線の巻き数を、３つの中から選択することができる。
【００４６】
図５は、磁気センサ素子３１の第３の例を示している。第３の例の磁気センサ素子３１は、第１の例における接続端４３ａ，４３ｂ，４３ｃの代わりに、巻線４２における互いに異なる位置に設けられた４つの接続端４３ｄ，４３ｅ，４３ｆ，４３ｇを含んでいる。接続端４３ｄは、巻線４２の一端に接続されている。接続端４３ｇは、巻線４２の他端に接続されている。接続端４３ｅ，４３ｆは、巻線４２の途中に接続されている。巻線４２において、接続端４３ｅが接続された位置は、接続端４３ｄが接続された位置と接続端４３ｆが接続された位置との間である。
【００４７】
第３の例における巻線４２は、接続端４３ｄと接続端４３ｅの間の巻線部分４２Ｃと、接続端４３ｅと接続端４３ｆの間の巻線部分４２Ｄと、接続端４３ｆと接続端４３ｇの間の巻線部分４２Ｅとを含んでいる。巻線部分４２Ｃ，４２Ｄ，４２Ｅの巻き数をそれぞれＮ３，Ｎ４，Ｎ５とする。
【００４８】
また、第３の例の磁気センサ素子３１では、切替装置４５が２つのスイッチ４５Ｃ，４５Ｄを含んでいる。スイッチ４５Ｃ，４５Ｄの各々は、第１および第２の固定接点と、第１および第２の固定接点の一方に選択的に接続される１つの可動接点を有している。スイッチ４５Ｃの第１および第２の固定接点は、それぞれ接続端４３ｅ，４３ｆに接続されている。スイッチ４５Ｄの第１の固定接点は、スイッチ４５Ｃの可動接点に接続されている。スイッチ４５Ｄの第２の固定接点は、接続端４３ｇに接続されている。スイッチ４５Ｄの可動接点は、入出力端４４Ｂに接続されている。接続端４３ｄは、入出力端４４Ａに接続されている。
【００４９】
第３の例の磁気センサ素子３１では、スイッチ４５Ｃ，４５Ｄによって、入出力端４４Ｂに接続端４３ｅが接続された状態と、入出力端４４Ｂに接続端４３ｆが接続された状態と、入出力端４４Ｂに接続端４３ｇが接続された状態とを選択可能である。入出力端４４Ｂに接続端４３ｅが接続された状態では、巻線部分４２Ｃが実効巻線であり、実効巻線の巻き数はＮ３である。また、入出力端４４Ｂに接続端４３ｆが接続された状態では、巻線部分４２Ｃ，４２Ｄを合わせた部分が実効巻線であり、実効巻線の巻き数はＮ３＋Ｎ４である。また、入出力端４４Ｂに接続端４３ｇが接続された状態では、巻線４２の全体が実効巻線であり、実効巻線の巻き数はＮ３＋Ｎ４＋Ｎ５である。このように、第３の例の磁気センサ素子３１では、実効巻線の巻き数を、３つの中から選択することができる。
【００５０】
次に、検出回路３２について説明する。検出回路３２は、磁気センサ素子３１の２つの入出力端４４Ａ，４４Ｂに、極性が交互に変わる励振電圧を印加すると共に、２つの入出力端４４Ａ，４４Ｂを通過する電流に基づいて、第１の検出値Ｖout1を生成する。
【００５１】
検出回路３２は、自励発振回路３３を含んでいる。図２に示したように、自励発振回路３３は、磁気センサ素子３１の入出力端４４Ａ，４４Ｂに接続されている。自励発振回路３３は、入出力端４４Ａ，４４Ｂに上記励振電圧を印加する。
【００５２】
自励発振回路３３は、Ｈブリッジを構成する４つのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を含んでいる。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４の各々は、第１の端子と第２の端子を有している。また、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４の各々は、外部からの制御信号によって、第１の端子と第２の端子が導通した閉状態と、第１の端子と第２の端子の間が遮断された開状態とが選択されるようになっている。
【００５３】
スイッチＳＷ１の第１の端子とスイッチＳＷ２の第１の端子には、一定の直流電圧Ｖdcが印加されるようになっている。スイッチＳＷ３の第１の端子は、スイッチＳＷ１の第２の端子に接続されている。スイッチＳＷ４の第１の端子は、スイッチＳＷ２の第２の端子に接続されている。スイッチＳＷ４の第２の端子は、スイッチＳＷ３の第２の端子に接続されている。
【００５４】
自励発振回路３３は、更に、３つの抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を含んでいる。抵抗器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の各々は、互いに反対側の端である第１端と第２端を有している。抵抗器Ｒ１の第１端は、入出力端４４Ａに接続されている。抵抗器Ｒ１の第２端は、スイッチＳＷ１の第２の端子およびスイッチＳＷ３の第１の端子に接続されている。抵抗器Ｒ２の第１端は、入出力端４４Ｂに接続されている。抵抗器Ｒ２の第２端は、スイッチＳＷ２の第２の端子およびスイッチＳＷ４の第１の端子に接続されている。抵抗器Ｒ３の第１端は、スイッチＳＷ３の第２の端子およびスイッチＳＷ４の第２の端子に接続されている。抵抗器Ｒ３の第２端は、グランドに接続されている。
【００５５】
自励発振回路３３は、更に、コンパレータ３５と、Ｄ型フリップフロップ３６を含んでいる。コンパレータ３５は、２つの入力端子と１つの出力端子を有している。コンパレータ３５の一方の入力端子は、抵抗器Ｒ３の第１端に接続されている。コンパレータ３５の一方の入力端子には、抵抗器Ｒ３の両端の電位差Ｖｃに相当する入力電圧が印加される。コンパレータ３５の他方の入力端子には、閾値電圧Ｖcmpが印加されている。
【００５６】
Ｄ型フリップフロップ３６は、入力端子Ｄと、クロック端子ＣＬＫと、出力端子Ｑと、反転出力端子ＱＢを有している。反転出力端子ＱＢの出力信号は、出力端子Ｑの出力信号が反転されたものである。クロック端子ＣＬＫは、コンパレータ３５の出力端子に接続されている。反転出力端子ＱＢは、入力端子Ｄに接続されている。このＤ型フリップフロップ３６では、クロック端子ＣＬＫに印加されるコンパレータ３５の出力信号の立ち上がりで、出力端子Ｑと反転出力端子ＱＢの各々の出力信号が反転する。
【００５７】
スイッチＳＷ１，ＳＷ４は、出力端子Ｑの出力信号がハイレベルのときに閉状態となり、出力端子Ｑの出力信号がローレベルのときに開状態となるように、出力端子Ｑの出力信号によって制御される。
【００５８】
スイッチＳＷ２，ＳＷ３は、出力端子ＱＢの出力信号がハイレベルのときに閉状態となり、出力端子ＱＢの出力信号がローレベルのときに開状態となるように、出力端子ＱＢの出力信号によって制御される。
【００５９】
次に、図６および図７を参照して、図２における自励発振回路３３の動作について説明する。図６は、抵抗器Ｒ３の両端の電位差Ｖｃの時間的変化を示している。図６において、横軸は時間を示し、縦軸は電位差Ｖｃを示している。また、図６において、実線は、印加磁界が無いときの電位差Ｖｃの時間的変化を示し、破線は、印加磁界があるときの電位差Ｖｃの時間的変化を示している。
【００６０】
始めに、印加磁界が無いときの自励発振回路３３の動作について説明する。ここでは、電位差Ｖｃが−Ｖcmpである時点からの動作について説明する。電位差Ｖｃが−Ｖcmpである時点において、図２に示したように、スイッチＳＷ１，ＳＷ４は閉状態、スイッチＳＷ２，ＳＷ３は開状態であるとする。以下、スイッチＳＷ１，ＳＷ４が閉状態、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が開状態であるときの磁気センサ素子３１および自励発振回路３３の状態を第１の状態と言う。第１の状態では、直流電圧Ｖdcに基づく電流は、スイッチＳＷ１、抵抗器Ｒ１、入出力端４４Ａ、実効巻線、入出力端４４Ｂ、抵抗器Ｒ２およびスイッチＳＷ４および抵抗器Ｒ３を、この順に流れる。時間の経過と共に、抵抗器Ｒ３を流れる電流は増加し、それに伴い電位差Ｖｃも増加する。
【００６１】
閾値電圧Ｖcmpは、印加磁界が無い状態で、巻線４２の全体に直流電圧Ｖdcに基づく電流を流したときに、可飽和磁性体４１が完全に磁気飽和するときの電位差Ｖｃよりもわずかに小さい値に設定されている。
【００６２】
第１の状態において、上述のように電位差Ｖｃが増加して閾値電圧Ｖcmpに達すると、コンパレータ３５の出力信号がローレベルからハイレベルに変化する。なお、厳密には、コンパレータ３５の出力信号がローレベルからハイレベルに変化するのは、電位差Ｖｃが閾値電圧Ｖcmpをわずかに超えた時点であるが、便宜上、上述のように表現する。電位差Ｖｃが閾値電圧Ｖcmpに達したとき、可飽和磁性体４１は飽和気味の状態（ほぼ磁気飽和している状態）になっている。
【００６３】
コンパレータ３５の出力信号がローレベルからハイレベルに変化すると、Ｄ型フリップフロップ３６の出力端子Ｑと反転出力端子ＱＢの各々の出力信号が反転する。その結果、スイッチＳＷ１，ＳＷ４は開状態に変化し、スイッチＳＷ２，ＳＷ３は閉状態に変化する。これにより、実効巻線に印加される電圧の極性が反転する。このとき、実効巻線および可飽和磁性体４１に磁気エネルギが蓄積された状態で実効巻線の極性が反転するため、電位差Ｖｃの値は、−Ｖcmpに急激に変化する。これにより、コンパレータ３５の出力信号はハイレベルからローレベルに変化する。
【００６４】
以下、スイッチＳＷ１，ＳＷ４が開状態、スイッチＳＷ２，ＳＷ３が閉状態であるときの磁気センサ素子３１および自励発振回路３３の状態を第２の状態と言う。第２の状態では、直流電圧Ｖdcに基づく電流は、スイッチＳＷ２、抵抗器Ｒ２、入出力端４４Ｂ、実効巻線、入出力端４４Ａ、抵抗器Ｒ１およびスイッチＳＷ３および抵抗器Ｒ３を、この順に流れる。
【００６５】
第１の状態から第２の状態に切り替わった後、時間の経過と共に、抵抗器Ｒ３を流れる電流は増加し、それに伴い電位差Ｖｃも増加する。電位差Ｖｃが閾値電圧Ｖcmpに達すると、コンパレータ３５の出力信号がローレベルからハイレベルに変化する。これにより、第２の状態から第１の状態に切り替わり、実効巻線に印加される電圧の極性が反転する。このようにして、第１の状態と第２の状態が交互に繰り返される。
【００６６】
以上説明した動作により、自励発振回路３３は、入出力端４４Ａ，４４Ｂを通過する電流に基づいて、入出力端４４Ａ，４４Ｂに印加する励振電圧の極性を交互に変える。
【００６７】
図６に示したように、印加磁界が無いときにおける第１の状態の期間の長さと第２の状態の期間の長さを、それぞれＴ１、Ｔ２とする。Ｔ１とＴ２は等しい。
【００６８】
次に、印加磁界があるときの自励発振回路３３の動作について説明する。図６に示したように、印加磁界があるときにおける第１の状態の期間の長さと第２の状態の期間の長さを、それぞれＴ１´、Ｔ２´とする。印加磁界があるときの自励発振回路３３の動作は、基本的には印加磁界が無いときと同じあるが、Ｔ１´、Ｔ２´が、それぞれＴ１、Ｔ２とは異なる。
【００６９】
図６に示した例では、印加磁界の方向が、第１の状態のときに実効巻線が発生する磁界の方向とは反対方向であるものとしている。この場合、Ｔ１´はＴ１よりも長くなる。それは、印加磁界があるときの第１の状態では、印加磁界が無いときの第１の状態に比べて、可飽和磁性体４１が磁気飽和するまでに要する時間が長くなるためである。
【００７０】
一方、印加磁界があるときの第２の状態では、印加磁界の方向は、実効巻線が発生する磁界の方向と同じ方向である。そのため、Ｔ２´はＴ２よりも短くなる。それは、印加磁界があるときの第２の状態では、印加磁界が無いときの第２の状態に比べて、可飽和磁性体４１が磁気飽和するまでに要する時間が短くなるためである。
【００７１】
図７は、Ｄ型フリップフロップ３６の出力端子Ｑ，ＱＢの出力信号の時間的変化を示している。図７の（ａ）は、印加磁界が無いときにおける出力端子Ｑの出力信号の時間的変化を示している。図７の（ｂ）は、印加磁界が無いときにおける出力端子ＱＢの出力信号の時間的変化を示している。図７の（ｃ）は、印加磁界があるときにおける出力端子Ｑの出力信号の時間的変化を示している。図７の（ｄ）は、印加磁界があるときにおける出力端子ＱＢの出力信号の時間的変化を示している。
【００７２】
ここで、印加磁界の有無にかかわらずに、第１の状態の期間の長さと第２の状態の期間の長さを、それぞれＴon、Ｔoffとする。また、発振周波数Ｆとデューティ比ＤＣを、それぞれ、以下の式（１）、（２）のように定義する。
【００７３】
Ｆ＝１／（Ｔon＋Ｔoff）  …（１）
ＤＣ＝Ｔon／（Ｔon＋Ｔoff）  …（２）
【００７４】
デューティ比ＤＣは、印加磁界の強度によって変化する。そのため、デューティ比ＤＣから、印加磁界の強度を推測することができる。
【００７５】
図１に示した低域通過フィルタ３４は、Ｄ型フリップフロップ３６の出力端子Ｑの出力信号を平滑化して第１の検出値Ｖout1を出力する。出力端子Ｑの出力信号のハイレベルの電圧をＶhighとすると、第１の検出値Ｖout1は、以下の式（３）で表される。すなわち、第１の検出値Ｖout1は、デューティ比ＤＣに比例している。
【００７６】
Ｖout1＝ＤＣ×Ｖhigh  …（３）
【００７７】
次に、磁界検出装置および電流センサ１の動作について説明する。前述のように、制御回路４は、クローズドループ動作とオープンループ動作とを選択可能である。
【００７８】
制御回路４は、クローズドループ動作では、第１の検出値Ｖout1に基づいて電圧発生器１２を制御することによって、電圧Ｖcompおよび電圧Ｖcompに基づくフィードバック電流を制御する。これにより、フィードバックコイル１１からキャンセル磁界が発生される。クローズドループ動作時には、磁気センサ３によって検出される磁界である印加磁界は、対象磁界とキャンセル磁界との残差の磁界（以下、残差磁界と言う。）である。制御回路４は、残差磁界の強度がゼロに近づくように、電圧Ｖcompを制御する。
【００７９】
クローズドループ動作時には、検出器１６によって、フィードバック電流の値および抵抗器１５の両端の電位差と対応関係を有する第２の検出値Ｖout2が生成される。クローズドループ動作時には、この第２の検出値Ｖout2が、対象磁界の強度および検出対象電流Ｉｐの値と対応関係を有する。
【００８０】
制御回路４は、オープンループ動作では、フィードバックコイル１１からキャンセル磁界を発生させない。従って、オープンループ動作時には、磁気センサ３によって検出される磁界である印加磁界は、対象磁界である。第１の検出値Ｖout1は、印加磁界の強度と対応関係を有する。オープンループ動作時には、第１の検出値Ｖout1が、対象磁界の強度および検出対象電流Ｉｐの値と対応関係を有する。
【００８１】
本実施の形態に係る磁界検出装置および電流センサ１は、クローズドループ動作の異常を検出する異常検出部を備えている。本実施の形態では特に、異常検出部は、フィードバックコイル１１の断線を検出する断線検出回路５０である。フィードバックコイル１１が断線すると、フィードバックコイル１１からキャンセル磁界が発生されなくなる。従って、フィードバックコイル１１の断線は、クローズドループ動作の異常の一態様である。
【００８２】
なお、異常検出部は、この断線検出回路５０に限られない。例えば、異常検出部は、自己診断機能を有する制御回路４によって実現されるものでもよい。この自己診断機能は、少なくとも、クローズドループ動作に関する制御回路４の機能の異常を検出する。
【００８３】
制御回路４は、異常検出部によってクローズドループ動作の異常が検出されない間はクローズドループ動作を選択し、異常検出部によってクローズドループ動作の異常が検出されたときにオープンループ動作に切り替える。
【００８４】
また、制御回路４は、クローズドループ動作時とオープンループ動作時とで、磁気センサ素子３１において、入出力端４４Ａ，４４Ｂに接続される２つの接続端が切り替わるように、切替装置４５を制御する。これにより、制御回路４は、クローズドループ動作時とオープンループ動作時とで、実効巻線の巻き数を変更する。より具体的に説明すると、制御回路４は、クローズドループ動作時に比べてオープンループ動作時における実効巻線の巻き数が多くなるように、切替装置４５を制御する。
【００８５】
ここで、実効巻線の巻き数によって磁気センサ３の特性が変わることについて説明する。図８および図９は、実効巻線の巻き数が６０、１２０、１７０の３つの場合について、磁気センサ３の特性を比較した実測の結果を示している。
【００８６】
図８は、印加磁界に対応する磁束密度Ｂと発振周波数Ｆとの関係を示している。図８において、横軸は磁束密度Ｂを示し、縦軸は発振周波数Ｆを示している。図９は、磁束密度Ｂとデューティ比ＤＣとの関係を示している。図９において、横軸は磁束密度Ｂを示し、縦軸は百分率で表したデューティ比ＤＣを示している。図８および図９において、符号Ｎ６０で示した線は、実効巻線の巻き数が６０の場合の特性を示している。また、符号Ｎ１２０で示した線は、実効巻線の巻き数が１２０の場合の特性を示している。また、符号Ｎ１７０で示した線は、実効巻線の巻き数が１７０の場合の特性を示している。実測において、閾値電圧Ｖcmpは０．７０Ｖである。図８および図９から、実効巻線の巻き数によって磁気センサ３の特性が変わることが分かる。
【００８７】
図９に示したように、３つの場合のいずれにおいても、磁束密度Ｂが０のときにはデューティ比ＤＣは５０％である。３つの場合のいずれにおいても、磁束密度Ｂが大きくなるに従って、デューティ比ＤＣは、増加して、ピーク値に達した後、減少する。磁気センサ３を使用可能な磁束密度Ｂの範囲は、０から、デューティ比ＤＣがピーク値となるときのＢの値の範囲内である。
【００８８】
図９から、実効巻線の巻き数が多くなるほど、デューティ比ＤＣがピーク値となるときのＢの値は大きくなり、磁束密度Ｂの変化に対するデューティ比ＤＣの変化の勾配は小さくなることが分かる。デューティ比ＤＣがピーク値となるときのＢの値が大きいほど、磁気センサ３を使用可能な磁束密度Ｂの範囲が広い。また、磁束密度Ｂの変化に対するデューティ比ＤＣの変化の勾配が大きいほど、磁気センサ３の感度が高い。図９から、磁気センサ３を使用可能な磁束密度Ｂの範囲と、磁気センサ３の感度は、トレードオフの関係であることが分かる。
【００８９】
クローズドループ動作時には、印加磁界は残差磁界である。残差磁界の強度は、対象磁界の強度よりも小さく、ゼロに近い。そのため、クローズドループ動作時には、磁気センサ３を使用可能な磁束密度Ｂの範囲は狭くてもよい。また、電流センサ１は、通常はクローズドループ動作を行っている。この通常の動作時の電流センサ１の検出精度やオフセットの調整精度は高い方がよく、そのためには、クローズドループ動作時における磁気センサ３の感度は高い方がよい。これらのことから、クローズドループ動作時には、実効巻線の巻き数は少ない方がよい。
【００９０】
一方、オープンループ動作時には、印加磁界は対象磁界である。対象磁界の強度は、クローズドループ動作時の残差磁界の強度よりも大きい。そのため、オープンループ動作時には、磁気センサ３を使用可能な磁束密度Ｂの範囲は広い方がよく、実効巻線の巻き数は多い方がよい。
【００９１】
磁気センサ素子３１が図２に示した第１の例の場合には、クローズドループ動作時には巻線部分４２Ａが実効巻線になり、オープンループ動作時には巻線４２の全体が実効巻線になるように、制御回路４によって切替装置４５が制御される。
【００９２】
オープンループ動作時における実効巻線の巻き数Ｎ１＋Ｎ２は、図９に示したような特性図においてデューティ比ＤＣがピーク値となるときの磁束密度Ｂの値が、オープンループ動作時に想定される印加磁界に対応する磁束密度Ｂの最大値よりも大きくなるように設定される。
【００９３】
クローズドループ動作時における実効巻線の巻き数Ｎ１は、例えば、クローズドループ動作時に求められる電流センサ１の検出精度やオフセットの調整精度を考慮して設定される。
【００９４】
図４および図５に示した第２および第３の例の磁気センサ素子３１では、実効巻線の巻き数を３つの中から選択することができる。この場合には、例えば、クローズドループ動作時には、実効巻線の巻き数として、最も少ない巻き数を選択し、オープンループ動作時には、想定される印加磁界に対応する磁束密度Ｂの最大値に応じて、実効巻線の巻き数として、最も多い巻き数と中間の巻き数のどちらかを選択するようにしてもよい。
【００９５】
次に、断線検出回路５０について説明する。図１０は、断線検出回路５０の構成を示すブロック図である。図１０に示したように、断線検出回路５０は、低域通過フィルタ５１と、電圧検出器５２と、判定部５３と、制御部５４とを含んでいる。
【００９６】
低域通過フィルタ５１は、入力端と出力端を有している。低域通過フィルタ５１の入力端は、フィードバックコイル１１の第２端と検出器１６とを接続する線路に接続されている。低域通過フィルタ５１の入力端には、抵抗器１５の両端の電位差に相当する入力電圧が印加される。低域通過フィルタ５１は、入力電圧の時間的変化の波形から高周波ノイズを除去する処理を行い、処理後の電圧を出力端から出力する。
【００９７】
電圧検出器５２は、低域通過フィルタ５１の出力端から出力される電圧が所定の閾値を超えているか否かを検出し、検出結果を示す検出値を出力する。電圧検出器５２は、例えばコンパレータで構成される。
【００９８】
判定部５３は、電圧検出器５２の検出値に基づいて、フィードバックコイル１１の断線の有無を判定する。
【００９９】
制御部５４は、判定部５３を制御すると共に、電圧発生器１２に対して制御信号ＣＳを送って電圧発生器１２を制御する。
【０１００】
判定部５３および制御部５４は、制御回路４と共に、ＡＳＩＣ、ＤＳＰまたはマイクロコンピュータによって構成されていてもよい。
【０１０１】
図１１は、判定部５３および制御部５４の動作を示すフローチャートである。この動作は、電流センサ１の始動時や、検出対象電流Ｉｐが流れていない所定のタイミングで行うことが好ましい。
【０１０２】
図１１に示した動作では、制御部５４は、まず、ステップＳ１０１で、制御信号ＣＳによって、電圧発生器１２からの電圧の発生を停止する。
【０１０３】
制御部５４は、次に、ステップＳ１０２で、ステップＳ１０１の実行時から所定の第１の時間の経過後に、制御信号ＣＳによって、電圧発生器１２から所定の値の電圧を発生させる。第１の時間は、ステップＳ１０１の実行後、低域通過フィルタ５１の入力電圧が十分に小さくなるまでの時間であり、フィードバックコイル１１を含む回路の時定数を考慮して設定される。
【０１０４】
制御部５４は、次に、ステップＳ１０３で、判定部５３に、ステップＳ１０２の実行後の所定の第２の時間内に電圧検出器５２の検出値が変化したか否かを判定させる。フィードバックコイル１１が断線していなければ電圧検出器５２の検出値は変化するが、フィードバックコイル１１が断線していれば電圧検出器５２の検出値は変化しない。第２の時間は、フィードバックコイル１１が断線していない場合に、ステップＳ１０２の実行後、電圧検出器５２の検出値が変化するまでの時間よりも長い時間であり、フィードバックコイル１１を含む回路の時定数を考慮して設定される。
【０１０５】
第２の時間内に電圧検出器５２の検出値が変化した場合（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）には、判定部５３は、ステップＳ１０４で、フィードバックコイル１１は断線していないと判定する。第２の時間内に電圧検出器５２の検出値が変化しない場合（ステップＳ１０３；Ｎｏ）には、判定部５３は、ステップＳ１０５で、フィードバックコイル１１が断線していると判定する。
【０１０６】
以上で、フィードバックコイル１１の断線の有無を確認する際の動作は終了する。断線検出回路５０は、判定部５３の判定結果を制御回路４に送る。前述のように、フィードバックコイル１１の断線は、クローズドループ動作の異常の一態様である。
【０１０７】
制御回路４は、フィードバックコイル１１の断線を含むクローズドループ動作の異常が検出されない間はクローズドループ動作を選択し、クローズドループ動作の異常が検出されたときにオープンループ動作に切り替える。
【０１０８】
制御回路４は、更に、クローズドループ動作の異常が検出された際に、そのことを、ランプの点灯、所定の音声または音の発生等によって利用者に告知する機能を備えていてもよい。
【０１０９】
また、制御回路４は、クローズドループ動作の異常が検出された際に、そのことを、電流センサ１を含むシステムの制御回路等の制御機能部に送る機能を備えていてもよい。これにより、制御機能部が、電流センサ１を含むシステムが利用する電流センサ１の検出値を、第２の検出値Ｖout2から第１の検出値Ｖout1に切り替えるようにしてもよい。
【０１１０】
以上説明したように、本実施の形態に係る磁界検出装置および電流センサ１では、キャンセル磁界を発生させるクローズドループ動作と、キャンセル磁界を発生させないオープンループ動作とを選択可能である。そのため、何らかの原因によってキャンセル磁界を発生できなくなった場合に動作不能になることを防止することができる。
【０１１１】
また、本実施の形態に係る磁界検出装置および電流センサ１では、クローズドループ動作の異常が検出されない間はクローズドループ動作を行い、クローズドループ動作の異常が検出されたときには自動的にオープンループ動作に切り替えることができる。すなわち、本実施の形態では、クローズドループ動作に異常が生じても、磁界検出装置および電流センサ１は検出動作を継続することができる。そのため、本実施の形態によれば、クローズドループ動作の異常に伴って磁界検出装置および電流センサ１が突然停止することによる種々の不具合の発生を防止することができる。
【０１１２】
また、オープンループ動作は、磁界検出装置および電流センサ１の一部の構成のみによって実現されると共に、クローズドループ動作に比べて単純である。そのため、オープンループ動作は、クローズドループ動作に比べて、異常が発生する可能性が低い。
【０１１３】
以上のことから、本実施の形態によれば、磁界検出装置および電流センサ１の信頼性を高めることができる。
【０１１４】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図１２は、本実施の形態に係る電流センサ１の回路図である。以下、本実施の形態に係る磁界検出装置および電流センサ１が第１の実施の形態と異なる点について説明する。本実施の形態に係る磁界検出装置および電流センサ１は、第１の実施の形態に係る磁界検出装置および電流センサ１の構成要素に加えて、検出値出力端２０と、選択器６０と、補正部７０とを備えている。
【０１１５】
補正部７０は、入力端と出力端を有している。補正部７０の入力端は、低域通過フィルタ３４の出力端に接続されている。補正部７０は、低域通過フィルタ３４から出力される第１の検出値Ｖout1を補正して、補正後の第１の検出値Ｖout1を出力する。
【０１１６】
選択器６０は、２つの固定接点６０ａ，６０ｂと、制御回路４によって制御されて固定接点６０ａ，６０ｂの一方に選択的に接続される１つの可動接点６０ｃを有している。固定接点６０ａは、検出器１６の出力端に接続されている。固定接点６０ｂは、補正部７０の出力端に接続されている。可動接点６０ｃは、検出値出力端２０に接続されている。
【０１１７】
選択器６０は、制御回路４によって制御されて、固定接点６０ａに入力される第２の検出値Ｖout2と、固定接点６０ｂに入力される補正後の第１の検出値Ｖout1の一方を選択的に可動接点６０ｃから検出値出力端２０へ出力する。
【０１１８】
制御回路４は、クローズドループ動作を選択しているときは選択器６０から第２の検出値Ｖout2が出力され、オープンループ動作を選択しているときは選択器６０から補正後の第１の検出値Ｖout1が出力されるように、選択器６０を制御する。
【０１１９】
補正前の第１の検出値Ｖout1は、第２の検出値Ｖout2に比べて、磁束密度Ｂの変化に対する変化の線形性が悪い。補正部７０は、この第１の検出値Ｖout1の線形性が改善されるように第１の検出値Ｖout1を補正する。
【０１２０】
ここで、補正部７０による補正方法の第１の例と第２の例について説明する。ここでは、補正前の第１の検出値Ｖout1は、図９において符号Ｎ１７０で示したデューティ比ＤＣの特性に対応する特性を有しているものとする。また、補正前の第１の検出値Ｖout1の値をＶBCとし、補正後の第１の検出値Ｖout1の値をＶACとし、デューティ比ＤＣが５０％のときの補正前の第１の検出値Ｖout1の値をＶ50とする。
【０１２１】
補正方法の第１の例では、以下の式（４）によって第１の検出値Ｖout1を補正する。
【０１２２】
ＶAC＝０．４×Ｖ50×ｓｉｎ［３．６×（ＶBC／Ｖ50−１）］＋Ｖ50  …（４）
【０１２３】
図１３は、式（４）による補正の効果を示す特性図である。図１３には、ＶBC／（Ｖ50×２）とＶAC／（Ｖ50×２）の各々の磁束密度Ｂの変化に対する変化の特性を示している。図１３において、横軸は磁束密度Ｂを示し、縦軸は、ＶBC／（Ｖ50×２）とＶAC／（Ｖ50×２）を示している。図１３から、ＶACは、ＶBCに比べて、磁束密度Ｂの変化に対する変化の線形性が改善されていることが分かる。
【０１２４】
補正方法の第２の例では、以下の式（５）によって第１の検出値Ｖout1を補正する。
【０１２５】
ＶAC＝｛−ａ2×（ＶBC／Ｖ50−１）2＋ｂ｝×（ＶBC−Ｖ50）＋Ｖ50  …（５）
図１３に示した特性のＶBCを第２の例によって補正する場合には、例えば、ａ2＝２、ｂ＝１．４である。この場合、式（５）は、以下の式（６）となる。
【０１２６】
ＶAC＝｛−２×（ＶBC／Ｖ50−１）2＋１．４｝×（ＶBC−Ｖ50）＋Ｖ50  …（６）
【０１２７】
図１４は、式（６）による補正の効果を示す特性図である。図１４には、ＶBC／（Ｖ50×２）とＶAC／（Ｖ50×２）の各々の磁束密度Ｂの変化に対する変化の特性を示している。図１４において、横軸は磁束密度Ｂを示し、縦軸は、ＶBC／（Ｖ50×２）とＶAC／（Ｖ50×２）を示している。図１４から、ＶACは、ＶBCに比べて、磁束密度Ｂの変化に対する変化の線形性が改善されていることが分かる。
【０１２８】
補正部７０は、例えばマイクロコンピュータとソフトウェアによって実現してもよいし、アナログ回路によって実現してもよい。
【０１２９】
図１５は、アナログ回路によって実現した補正部７０の構成の一例を示している。図１５に示した補正部７０は、式（５）によって第１の検出値Ｖout1を補正する。この補正部７０は、減算器７１と、乗算器７２と、乗算器７３と、減算器７４と、乗算器７５と、加算器７６とを含んでいる。
【０１３０】
減算器７１には、ＶBCとＶ50が入力される。減算器７１は、ＶBC−Ｖ50を求めて、これを出力する。
【０１３１】
乗算器７２は、減算器７１の出力にａ／Ｖ50を掛けて、（ＶBC−Ｖ50）×ａ／Ｖ50すなわちａ×（ＶBC／Ｖ50−１）を求めて、これを出力する。
【０１３２】
乗算器７３は、乗算器７２の出力を２乗して、ａ2×（ＶBC／Ｖ50−１）2を求めて、これを出力する。
【０１３３】
減算器７４は、ｂから乗算器７３の出力を引いて、−ａ2×（ＶBC／Ｖ50−１）2＋ｂを求めて、これを出力する。
【０１３４】
乗算器７５は、減算器７４の出力に減算器７１の出力を掛けて、｛−ａ2×（ＶBC／Ｖ50−１）2＋ｂ｝×（ＶBC−Ｖ50）を求めて、これを出力する。
【０１３５】
加算器７６は、乗算器７５の出力にＶ50を足して、式（５）で表されるＶACを求めて、これを出力する。
【０１３６】
また、本実施の形態において、選択器６０の可動接点６０ｃと検出値出力端２０の間に、可変利得増幅器を設けてもよい。この可変利得増幅器の利得は、制御回路４によって制御される。制御回路４は、クローズドループ動作時とオープンループ動作時とで、検出値出力端２０から出力される検出値のレベルがほとんど変わらないように、可変利得増幅器の利得を制御してもよい。
【０１３７】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【０１３８】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、第１の実施の形態において、電流センサ１を含むシステムの制御機能部が第２の検出値Ｖout2と第１の検出値Ｖout1とを受ける構成の場合、制御機能部が、制御回路４からクローズドループ動作の異常が告知されたときに、利用する電流センサ１の検出値を、第２の検出値Ｖout2から第１の検出値Ｖout1に切り替えると共に、第２の実施の形態で説明した第１の検出値Ｖout1の補正をソフトウェアによって実行してもよい。
【０１３９】
また、本発明の磁界検出装置は、対象磁界が、電流によって発生するものではない場合にも適用することができる。
【０１４０】
また、本発明における励振電圧は、自励発振回路によって生成されて周波数が変わるものに限らず、一定の周波数のものであってもよい。
【符号の説明】
【０１４１】
１…電流センサ、２…導体、３…磁気センサ、４…制御回路、１１…フィードバックコイル、３１…磁気センサ素子、３２…検出回路、３３…自励発振回路。
【図１】
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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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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