(57)【要約】【課題】低直流抵抗で電源電圧低下が少なく、小型で取り扱いが容易であり、量産可能で安価なチップタイプの直流電流センサを提供する。【解決手段】磁性体チップ１０の一端側から他端側にかけて直流ライン接続用電極４（４ａ，４ｂ）を直線状に形成し、該直流ライン接続用電極４（４ａ，４ｂ）と間隔を介して交流ライン接続用電極５（５ａ，５ｂ）を並設する。交流ライン接続用電極５（５ａ，５ｂ）は渦巻き状または螺旋状に形成された巻状電極５ａを有する構成とする。前記直流ライン接続用電極４は直流を流すラインに接続され、交流ライン接続用電極５は交流を流すラインに接続されて直流ライン接続用電極４を流れる直流電流値に対応するインダクタンス変化を発生するので、直流ライン接続用電極４が接続された直流ラインの直流電流が検出できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁性体チップの一端側から他端側にかけて直線状に形成された直流ライン接続用電極と、該直流ライン接続用電極と間隔を介して並設された交流ライン接続用電極とを有し、該交流ライン接続用電極は渦巻き状または螺旋状に形成された巻状電極を有しており、前記直流ライン接続用電極は直流を流すラインに接続され、前記交流ライン接続用電極は交流を流すラインに接続されて前記直流ライン接続用電極を流れる直流電流値に対応するインダクタンス変化を発生することを特徴とする直流電流センサ。
【請求項２】
磁性体チップは、直流ライン接続用電極が形成された第１の磁性体層と、交流ライン接続用電極が形成された第２の磁性体層を含む複数の磁性体層を積層して形成されていることを特徴とする請求項１記載の直流電流センサ。
【請求項３】
直流ライン接続用電極と交流ライン接続用電極との間に、磁性体が設けられていない磁性体非配設領域が形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の直流電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）等の大型ＩＣの電源ラインを流れている電流等の、直流電流の大きさを検出するために用いられる直流電流センサに関するものである。
【０００２】
【背景技術】
最近のＣＰＵ等の大型ＩＣは、消費電流が大きい。そのため、ＣＰＵ等の消費電流を検出し、その情報を電源回路にフィードバックすることにより、電源回路の電流供給能力を制御することが行われている。
【０００３】
上記消費電流は、例えば図４に示すように、ＩＣ２の電源ライン３に微小な抵抗値を有する抵抗器１１を挿入し、この抵抗器１１の両端電圧を電圧計１２，１３でそれぞれ測定し、この電圧差の測定結果に基づいて求めることができる。
【０００４】
ここで、抵抗器１１の抵抗値がＲ、電圧計１２により測定された電圧値がＶ１、電圧計１３により測定された電圧値がＶ２の場合、電圧値Ｖ１、Ｖ２の差を抵抗値で除する式（１）により電流Ｉを求めることができる。
【０００５】
電流Ｉ＝（Ｖ２−Ｖ１）／Ｒ・・・・・（１）
【０００６】
しかしながら、上記のように、電源ライン３に抵抗を挿入すると、電源電圧低下等の弊害がある。そこで、低直流抵抗で、電源電圧の低下が少ない直流電流センサを適用することが望まれている。
【０００７】
直流電流センサの例として、従来は、例えばフェライトコアを利用した直流電流センサが提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平７−１４６３４８号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、小型のチップタイプの直流電流センサはこれまで無く、本発明者は、直流電流センサをチップタイプとすることにより、直流電流センサの取り扱いを非常に容易にし、量産性の向上と低コスト化を実現できると考えた。
【０００９】
本発明は、上記本発明者の考えに基づいて成されたものであり、その目的は、低直流抵抗で電源電圧低下が少なく、小型で取り扱いが容易であり、量産可能で安価なチップタイプの直流電流センサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は次のような構成をもって課題を解決するための手段としている。すなわち、この発明は、磁性体チップの一端側から他端側にかけて直線状に形成された直流ライン接続用電極と、該直流ライン接続用電極と間隔を介して並設された交流ライン接続用電極とを有し、該交流ライン接続用電極は渦巻き状または螺旋状に形成された巻状電極を有しており、前記直流ライン接続用電極は直流を流すラインに接続され、前記交流ライン接続用電極は交流を流すラインに接続されて前記直流ライン接続用電極を流れる直流電流値に対応するインダクタンス変化を発生することを特徴として構成されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１には、本発明に係る直流電流センサの第１実施形態例が示されている。図１の（ａ）は、第１実施形態例の直流電流センサを分解状態で示す説明図であり、同図の（ｂ）は、第１実施形態例の直流電流センサの外観を示す斜視図である。
【００１３】
これらの図に示すように、本実施形態例の直流電流センサ１は、磁性体チップ１０の一端側から他端側にかけて直線状に形成された直流ライン接続用電極４（４ａ，４ｂ）と、該直流ライン接続用電極４（４ａ，４ｂ）と間隔を介して並設された交流ライン接続用電極５（５ａ，５ｂ）とを有している。なお、図１の（ｃ）は磁性体チップ１０を透かして見た平面図であり、直流ライン接続用電極４と交流ライン接続用電極５の形成パターンが示されている。
【００１４】
本実施形態例において、直流ライン接続用電極４は直流を流すラインに接続され、交流ライン接続用電極５は交流を流すラインに接続されて前記直流ライン接続用電極４を流れる直流電流値に対応するインダクタンス変化を発生する。
【００１５】
また、図１の（ａ）に示すように、磁性体チップ１０は、直流ライン接続用電極４（４ａ，４ｂ）が形成された第１の磁性体層６（６ａ，６ｂ）と、交流ライン接続用電極５（５ａ，５ｂ）が形成された第２の磁性体層７（７ａ，７ｂ）を含む、複数の磁性体層８を積層して形成されている。これらの磁性体層８はフェライトシートにより形成されている。
【００１６】
直流ライン接続用電極４ａ，４ｂは幅の広い直線状の電極により形成されている。直流ライン接続用電極４ａは第１の磁性体層６ａに形成され、直流ライン接続用電極４ｂは第１の磁性体層６ｂに形成されている。直流ライン接続用電極４ａ，４ｂの幅は特に限定されるものではなく適宜設定されるものであるが、本実施形態例のように、直流ライン接続用電極４ａ，４ｂを幅の広い電極により形成し、かつ、並列に配置することにより、直流抵抗を小さくすることができる。
【００１７】
交流ライン接続用電極５は、渦巻き状に形成された巻状電極５ａと直線状に形成された直線状電極５ｂとを有している。巻状電極５ａは第２の磁性体層７ａに形成され、直線状電極５ｂは第２の磁性体層７ｂに形成されている。このように、巻状電極５ａを設けて交流ライン接続用電極５を形成することにより、直流ライン接続用電極４を流れる直流電流値に対応するインダクタンス変化を高感度で検知することができる。
【００１８】
また、本実施形態例において、直流ライン接続用電極４と交流ライン接続用電極５との間には、磁性体が設けられていない複数の磁性体非配設領域９が形成されている。これらの磁性体非配設領域９は、互いに間隔を介し、直流ライン接続用電極４に沿って形成されている。
【００１９】
本実施形態例の直流電流センサ１は以上のように構成されており、図２には、この直流電流センサ１の適用例が回路図により示されている。同図に示すように、直流電流センサ１の直流ライン接続用電極４は電源ライン３に直列に接続される。直流ライン接続用電極４の一端側はバイパスコンデンサ１５を介してＩＣ２に接続され、他端側は電源回路１６に接続される。なお、直流ライン接続用電極４は直流抵抗が小さいので、直流ライン接続用電極４を電源ライン３に挿入することによる電源電圧低下は小さい。
【００２０】
また、直流電流センサ１の交流ライン接続用電極５の一端側は発信器１７に接続され、他端側はホールド用（平滑用）コンデンサ１８を介し、Ａ／Ｄコンバータ１９の入力側に接続される。Ａ／Ｄコンバータ１９の出力側は前記電源回路１６に接続されている。
【００２１】
ここで、ＩＣ２の消費電流に応じて直流電流センサ１の直流ライン接続用電極４を流れる電流が変化すると、この電流の変化に応じて交流ライン接続用電極５に発生するインダクタンスが変化する。そして、交流ライン接続用電極５を経て前記Ａ／Ｄコンバータ１９へ出力される電流が変化し、電源ライン３の直流電流を検出できる。
【００２２】
そのため、本実施形態例の直流電流センサ１によって、ＩＣ２の消費電流を検出することができる。図２に示す回路においては、検出されたＩＣ２の消費電流（直流電流）の情報が電源回路１６にフィードバックされる。
【００２３】
本実施形態例は、以上のように、電源電圧の低下が少ない状態で、例えばＩＣ２の消費電流を検出することができ、かつ、取り扱いが非常に容易で、量産性の高い低コストの直流電流センサを実現できる。
【００２４】
また、本実施形態例の直流電流センサ１は、幅の広いストレート電極を複数並設して直流ライン接続用電極４を形成しているので、直流抵抗が非常に小さく、たとえ大電流を流しても発熱が少ないという効果も奏することができる。
【００２５】
さらに、本実施形態例では、交流ライン接続用電極５が巻状電極５ａを有しているので、インダクタンスの変化を高感度で検知することができ、かつ、直線状に形成された直流ライン接続用電極４との電磁的な結合を小さくすることができ、交流ライン接続用電極５から直流ライン接続用電極４へ伝導する信号を小さくできる。
【００２６】
さらに、本実施形態例によれば、直流ライン接続用電極４（４ａ，４ｂ）が形成された第１の磁性体層６（６ａ，６ｂ）と、交流ライン接続用電極５（５ａ，５ｂ）が形成された第２の磁性体層７（７ａ，７ｂ）は、互いに異なる磁性体層８により形成されているので、交流ライン接続用電極５から直流ライン接続用電極４へ伝導する信号をより一層小さくできる。
【００２７】
さらに、本実施形態例によれば、直流ライン接続用電極４と交流ライン接続用電極５との間に、磁性体が設けられていない磁性体非配設領域９が形成されているので、交流ライン接続用電極５から直流ライン接続用電極４へ伝導する信号をさらにより一層小さくできる。
【００２８】
図３には、本発明に係る直流電流センサの第２実施形態例が示されている。なお、第２実施形態例の説明において、上記第１実施形態例と同一名称部分には同一符号を付し、その重複説明は省略または簡略化する。
【００２９】
図３の（ａ）は、第２実施形態例の直流電流センサ１を、内部を透かした状態で示す説明図であり、同図の（ｂ）は、第２実施形態例の直流電流センサ１の外観を示す斜視図である。
【００３０】
これらの図に示すように、第２実施形態例は上記第１実施形態例と同様に、磁性体チップ１０の一端側から他端側にかけて直線状に形成された直流ライン接続用電極４と、該直流ライン接続用電極４と間隔を介して並設された交流ライン接続用電極５を有しているが、第２実施形態例は、磁性体チップ１０がフェライト樹脂の成形品により形成されている。
【００３１】
第２実施形態例の直流電流センサ１は、直流ライン接続用電極４と交流ライン接続用電極５を設けた成形型にフェライト樹脂を流し込み成形して形成されている。
【００３２】
直流ライン接続用電極４は平板の金属により形成されており、交流ライン接続用電極５は、螺旋状に形成された巻状電極５ａを有して形成されている。直流ライン接続用電極４と交流ライン接続用電極５との間には、貫通の磁性体非配設領域９が形成されている。
【００３３】
第２実施形態例は以上のように構成されており、第２実施形態例も上記第１実施形態例と同様の効果を奏することができる。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態例に限定されることはなく、様々な実施の態様を採り得る。例えば、上記第２実施形態例では、平板金属により直流ライン接続用電極４を形成したが、直流ライン接続用電極４は、平板金属により形成せずに直線状のリード線により形成してもよい。
【００３５】
また、上記第１実施形態例では、直流ライン接続用電極４と交流ライン接続用電極５をそれぞれ２つずつ設け、上記第２実施形態例では直流ライン接続用電極４と交流ライン接続用電極５をそれぞれ１つずつ設けたが、直流ライン接続用電極４と交流ライン接続用電極５の配設数は特に限定されるものでなく適宜設定されるものであり、１つでもよいし、複数を並列に配設してもよい。
【００３６】
さらに、上記各実施形態例では、直流ライン接続用電極４と交流ライン接続用電極５との間に、磁性体が設けられていない磁性体非配設領域９が複数形成されていたが、磁性体非配設領域９の個数や配設形態は特に限定されるものでなく適宜設定されるものであり、また、磁性体非配設領域９は省略することもできる。ただし、磁性体非配設領域９を設けると、交流ライン接続用電極５から直流ライン接続用電極４へ伝導する信号をより一層小さくできるので好ましい。
【００３７】
【発明の効果】
本発明は、磁性体チップに直線状の直流ライン接続用電極と、渦巻き状または螺旋状に形成された巻状電極を有する交流ライン接続用電極とを並設し、交流ライン接続用電極が直流ライン接続用電極を流れる直流電流値に対応するインダクタンス変化を発生することにより、電源電圧の低下が少ない状態で、例えばＩＣの消費電流等の直流電流を検出することができ、かつ、取り扱いが非常に容易で、量産性の高い低コストの直流電流センサを実現できる。
【００３８】
また、本発明において、磁性体チップは、直流ライン接続用電極が形成された第１の磁性体層と、交流ライン接続用電極が形成された第２の磁性体層を含む複数の磁性体層を積層して形成されているものにおいては、直流ライン接続用電極が形成されている磁性体層と交流ライン接続用電極が形成されている磁性体層とを別々に形成することにより、交流ライン接続用電極から直流ライン接続用電極へ伝導する信号をより一層小さくできる。
【００３９】
さらに、本発明において、直流ライン接続用電極と交流ライン接続用電極との間に、磁性体が設けられていない磁性体非配設領域が形成されているものにおいては、交流ライン接続用電極から直流ライン接続用電極へ伝導する信号をさらにより一層小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る直流電流センサの第１実施形態例を示す要部構成図である。
【図２】本発明に係る直流電流センサの適用例を示す回路図である。
【図３】本発明に係る直流電流センサの第２実施形態例を示す要部構成図である。
【図４】従来の直流電流検出構成例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  直流電流センサ
２  ＩＣ
３  電源ライン
４，４ａ，４ｂ  直流ライン接続用電極
５，５ａ，５ｂ  交流ライン接続用電極
６，６ａ，６ｂ  第１の磁性体層
７，７ａ，７ｂ  第２の磁性体層
８  磁性体層
９  磁性体非配設領域
１０  磁性体チップ
１６  電源回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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