(57)【要約】【課題】周囲温度の変化に拘わりなく、常に正確な電流計測を可能とした電流センサを提供する。【解決手段】周囲温度の変化に伴なって負帰還コイル３の抵抗値ｒｎｃが変動したとしても、電流帰還型の形態をとることにより、温度依存性のない負帰還制御を実現することができる。その結果、電流検出信号に対応した適切な定電流を負帰還コイル３に供給することが可能となり、周囲温度の変化に拘わりなく、常に正確な電流計測（Ｅｏｕｔ：電流検出値）を可能とした電流センサを実現することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気インピーダンス素子にバイアスコイルおよび負帰還コイルを巻回し、被測定電流が発生する磁界に応じて変化する該磁気インピーダンス素子のインピーダンスの変化を検出して電流検出信号を出力する電流センサであって、
前記電流検出信号に対応した電流を前記負帰還コイルに供給する電流供給手段を具備したことを特徴とする電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被測定電流が発生する磁界中に磁気インピーダンス素子（以下、ＭＩ素子という）を置き、該ＭＩ素子に高周波信号を印加することにより、該ＭＩ素子から被測定電流に対応した測定値を得る電流センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
被測定電流が発生する磁界の強さを検出することにより、被測定電流の大きさを非接触的に検出する技術として、ＭＩ素子を備えた電流センサが知られている。
【０００３】
このＭＩ素子については、例えば特開平６−２８１７１２号公報（特許文献１）に開示されているアモルファスワイヤや、特開平８−３３０６４号公報（特許文献２）に開示されている薄膜形状のものがある。
【０００４】
図２は、ＭＩ素子を用いた電流センサの一例を模式的に示した図である。
【０００５】
図３は、図２（Ａ）に示した回路構成をより具体的に示した回路図である。
【０００６】
図２および図３において、同じ構成要素には同一の番号，符号を付してある。これら両図において、１はＭＩ素子である。このＭＩ素子１の端子電圧は、後に述べる検波回路６および差動増幅回路７を介して、電流計測信号（電流検出値）Ｅｏｕｔとなる。
【０００７】
２はバイアスコイルであり、図２（Ｂ）に示すようなバイアス磁界Ｈｂを発生することにより、計測すべき被測定電流Ｉｍが発生する磁界Ｈｍに一定のオフセットを与える。
【０００８】
３は負帰還コイルであり、被測定電流Ｉｍが発生する磁界Ｈｍが増大した場合にも、このＨｍを相殺する負帰還磁界Ｈｆを発生することにより、測定レンジの拡大を可能としている。この負帰還磁界Ｈｆは、電流計測信号（電流検出値）Ｅｏｕｔと負帰還量Ｂとの積で与えられる。すなわち、Ｈｆ＝Ｂ・Ｅｏｕｔである。
【０００９】
４は固定抵抗である。
【００１０】
５は、数ＭＨｚ程度の高周波パルスを供給する発振回路である。
【００１１】
６は検波回路であり、図３に示すようにダイオードＤおよびコンデンサを備えたピークホールド回路と、電圧フォロアＶＦの縦続接続からなっている。
【００１２】
７は、ゲインＡを有する差動増幅回路である。
【００１３】
８（図３参照）は基準電圧源であり、差動増幅回路７を含む本回路の動作中点を設定する電圧を発生する。具体的には、本回路の電源（図示せず）が供給する電圧の１／２に設定するのが好適である。
【００１４】
９は、バイアスコイル２に定電流を供給するためのバイアス磁界定電流源である。
【００１５】
１０は、電流計測信号（電流検出値）Ｅｏｕｔに対応して所定の負帰還磁界Ｈｆを負帰還コイル３に発生させるための帰還抵抗である。
【００１６】
なお、負帰還量Ｂは、この帰還抵抗１０の抵抗値（以下、ｒｆという）と負帰還コイル３の抵抗値（以下、ｒｎｃという）を合わせた抵抗値の逆数に比例する。すなわち、Ｂ＝Ｋ・１／（ｒｆ＋ｒｎｃ）となる。
【００１７】
図４は、この負帰還磁界Ｈｆを発生することにより測定レンジが拡大される原理を示した説明図である。この原理については公知であるので、詳細な説明は省略する。
【００１８】
従来から知られているように、電流計測信号（電流検出値）Ｅｏｕｔは、
Ｅｏｕｔ＝Ｆ（Ｈｍ＋Ｈｂ，Ｔ）・Ａ・（Ｈｍ−Ｈｆ）            ・・・（式１）
であるので、被測定電流Ｉｍが発生する磁界Ｈｍが増大した場合にも負帰還磁界Ｈｆを発生させることにより、測定レンジの飽和を避けることができる。なお、（式１）において、ＴはＭＩ素子の周囲温度、Ａは差動増幅回路７のゲインである。
【００１９】
上述した従来例のほかに、図５に示すような従来例も知られている。
【００２０】
図５は、特開２００１−２６４４００号公報（特許文献３）の図６に記載されている回路である。本図において、４１はＭＩ素子、４２はバイアスコイル、４３は負帰還コイル、４５は出力検出用抵抗素子、４６は出力端子である。この回路においても、測定レンジを拡大する目的を達成するために、差動アンプを介してＭＩ素子の出力を電圧帰還している点で、図２，図３に示した従来例と同様である。
【００２１】
【特許文献１】
特開平６−２８１７１２号公報（第２頁，図１）
【００２２】
【特許文献２】
特開平８−３３０６４号公報（第１頁，図１）
【００２３】
【特許文献３】
特開２００１−２６４４００号公報（第３頁，図６）
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、負帰還コイル３の抵抗値ｒｎｃは周囲温度に依存して変動することから、負帰還コイル３への負帰還量Ｂも変動してしまうという問題がある。
【００２５】
その結果、負帰還量Ｂの変動に伴なって負帰還磁界Ｈｆ（Ｈｆ＝Ｂ・Ｅｏｕｔ）が変動してしまい、電流計測信号（電流検出値）Ｅｏｕｔに測定誤差が生じてしまうことになる。すなわち、上記の（式１）に示した通り、
Ｅｏｕｔ＝Ｆ（Ｈｍ＋Ｈｂ，Ｔ）・Ａ・（Ｈｍ−Ｈｆ）
であるので、負帰還磁界Ｈｆの温度変動は、直ちに電流検出値Ｅｏｕｔに誤差を生じさせる、という不都合を招来する。
【００２６】
より具体的に述べると、被測定電流Ｉｍが作る磁界Ｈｍが一定であるとしても、負帰還量Ｂは、ある温度係数（例えば０．４％／°Ｃ）を有する負帰還コイルの抵抗値ｒｎｃに依存して変動してしまうので、上記（Ｈｍ−Ｈｆ）項の値が変化してしまい、結果として、電流検出値Ｅｏｕｔに誤差をもたらすことになる。
【００２７】
よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、周囲温度の変化に拘わりなく、常に正確な電流計測を可能とした電流センサを提供することにある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る電流センサは、磁気インピーダンス素子にバイアスコイルおよび負帰還コイルを巻回し、被測定電流が発生する磁界に応じて変化する該磁気インピーダンス素子のインピーダンスの変化を検出して電流検出信号を出力する電流センサであって、前記電流検出信号に対応した電流を前記負帰還コイルに供給する電流供給手段を具備したものである。
【００２９】
本発明の構成によれば、周囲温度の変化に伴なって負帰還コイルの抵抗値が変動したとしても、出力インピーダンスがほぼ無限大である電流源（電流供給手段）を備えているので、電流検出信号に対応した適切な定電流を負帰還コイルに供給することが可能となる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明を適用した電流センサの一例を示す。本図において付した参照符号のうち、図３に示した従来例と同様の要素であるＭＩ素子１からバイアス磁界定電流源９までは同一の符号を付し、それぞれの動作および機能については説明を省略する。
【００３１】
本実施の形態においては、電流計測信号（電流検出値）Ｅｏｕｔを入力として、このＥｏｕｔに対応した電流を出力する電圧−電流変換回路１２を備えている。このように、本実施の形態では、電流検出値Ｅｏｕｔを負帰還コイル３に帰還するに際して、このＥｏｕｔに対応した電流を負帰還コイル３に供給する電流帰還型の形態をとっている。したがって、負帰還コイル３の抵抗値ｒｎｃ（すなわち、抵抗負荷）が温度変動したとしても、負帰還量Ｂは不変であり、周囲温度に依存しない負帰還を実現することができる。その結果、周囲温度に依存しない電流計測信号Ｅｏｕｔを得ることができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、周囲温度の変化に伴なって負帰還コイルの抵抗値が変動したとしても、電流帰還型の形態をとっているので、温度依存性のない負帰還制御を実現することができる。かくして、電流検出信号に対応した適切な定電流を負帰還コイルに供給することが可能となり、周囲温度の変化に拘わりなく、常に正確な電流計測を可能とした電流センサを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した電流センサを示す回路図である。
【図２】従来から知られている電流センサの一例を示す模式図である。
【図３】図２に示した電流センサを具体的に示した回路図である。
【図４】負帰還をかけることにより測定範囲が拡大する原理を示す説明図である。
【図５】従来から知られている他の電流センサを示す回路図である。
【符号の説明】
１    ＭＩ素子
２    バイアスコイル
３    負帰還コイル
４    固定抵抗
５    高周波パルスを供給する発振回路
６    検波回路
７    差動増幅回路
８    基準電圧源
９    バイアス磁界定電流源
１０    帰還抵抗
１２    電圧−電流変換回路
Ｅｏｕｔ    電流検出値
【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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