(57)【要約】Ｚ軸グラジオメータおよびリードフレーム一次コイル（１５）を備える集積型電流センサであって、Ｚ軸グラジオメータ（１３）は磁気抵抗Ｚ軸勾配センサであり、基板（１０）とともに、基板の上に配置された２つの細長い軟磁性磁束コンセントレータ（Ａ１、Ｂ１）を備える。軟磁性磁束コンセントレータ（Ａ１、Ｂ１）は、磁気抵抗センサストリングから等距離だけ長軸中心線（１１）から離れて、磁気抵抗センサストリングの上または下に配置され、それによって、結合された磁気抵抗感知ユニットは、長軸中心線（１１）に垂直な磁界を検出し、グラジオメータセンサブリッジとして構成される。リードフレームは一次コイル（１５）として機能し、Ｚ軸グラジオメータ（１３）は、電流検出部分（１７）が長軸中心線（１１）に平行であるようにリードフレーム（１５１）の電流通過部分の断面の上または下に配置される。このセンサは、５〜５０Ａまでの電流を検出することができ、低い電力消費、小さいサイズを有し、完全集積型である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｚ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサであって、Ｚ軸グラジオメータおよびリードフレーム一次コイルを備え、
前記Ｚ軸グラジオメータは磁気抵抗Ｚ軸勾配センサであり、基板と、前記基板の上に配置され、離間勾配特徴間隔Ｌｇを有する２つの細長い軟磁性磁束コンセントレータＡ１およびＢ１と、前記軟磁性磁束コンセントレータの上面または下面において、前記軟磁性磁束コンセントレータの長軸中心線から等距離にある２つの側方位置に設けられた磁気抵抗センサストリングとを備え、その結果、結合された磁気抵抗感知ユニットは、前記軟磁性磁束コンセントレータの前記長軸中心線に垂直な磁界を検出し、グラジオメータセンサブリッジとして構成され、
前記リードフレーム一次コイルは、前記Ｚ軸グラジオメータの上または下に直接配置された細長い電流検出帯を備え、前記２つの軟磁性磁束コンセントレータＡ１およびＢ１は、前記軟磁性磁束コンセントレータの前記長軸中心線に平行な前記細長い電流検出帯の帯中心線の両側に対称に配置され、前記細長い電流検出帯における検出電流の方向は、前記軟磁性磁束コンセントレータの前記長軸中心線の方向と平行である、Ｚ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【請求項２】
二次コイルを更に備え、前記二次コイルは、直列に接続され、反対の巻き方向を有する２つのサブコイルを備え、前記サブコイルの各々は、前記軟磁性磁束コンセントレータの前記長軸中心線の両側に対称に配置され、反対の帰還電流方向を有する２本の直線ワイヤを備える、請求項１に記載のＺ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【請求項３】
前記サブコイルは、前記基板と前記Ｚ軸グラジオメータとの間に配置され、または前記Ｚ軸グラジオメータの前記磁気抵抗感知ユニットと前記軟磁性磁束コンセントレータとの間に配置される、請求項２に記載のＺ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【請求項４】
前記磁気抵抗感知ユニットは、ＧＭＲ、ＴＭＲ、またはＡＭＲ磁気抵抗感知ユニットである、請求項１に記載のＺ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【請求項５】
前記勾配センサブリッジは、フルブリッジ、ハーフブリッジ、または疑似ブリッジ構造である、請求項１に記載のＺ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【請求項６】
前記二次コイルにおける前記帰還電流によって前記磁気抵抗感知ストリングにおいて生じる帰還磁界の方向は、前記リードフレーム一次コイルにおける前記検出電流によって前記磁気抵抗感知ストリングにおいて生じる検出磁界の方向と反対である、請求項２に記載のＺ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【請求項７】
信号処理回路を更に備え、前記Ｚ軸グラジオメータの信号出力端は前記信号処理回路に接続され、前記信号処理回路は、前記Ｚ軸グラジオメータによって測定される検出磁界勾配に従って前記検出電流の値を決定する、請求項２に記載のＺ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【請求項８】
信号処理回路を更に備え、前記信号処理回路は負帰還回路であり、信号増幅器と、電力コントローラと、帰還電流集電器とを備え、前記Ｚ軸グラジオメータの信号出力端は前記信号増幅器に接続され、前記検出電流は、前記リードフレーム一次コイルにおいて入力され、前記Ｚ軸グラジオメータにおいて検出磁界を発生し、前記信号増幅器による信号増幅の後、前記二次コイルに接続された前記電力コントローラへ帰還信号として入力され、前記電力コントローラは、前記磁気抵抗感知ユニットにおける前記検出磁界および前記帰還磁界が相殺し合い、前記Ｚ軸グラジオメータにおける出力信号が０になるように、前記二次コイルにおける前記帰還電流を調整し、前記帰還電流集電器は前記電力コントローラに接続され、前記検出電流の値は前記帰還電流の値に従って決定される、請求項２に記載のＺ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【請求項９】
前記信号処理回路はＡＳＩＣチップである、請求項７または８に記載のＺ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【請求項１０】
パッケージ時、前記リードフレーム一次コイルおよび前記Ｚ軸グラジオメータが一体にパッケージされ、または、前記リードフレーム一次コイル、前記Ｚ軸グラジオメータ、前記二次コイル、および前記ＡＳＩＣチップが一体にパッケージされる、請求項９に記載のＺ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【請求項１１】
パッケージ後、前記集積型電流センサは、前記Ｚ軸グラジオメータの上に配置された軟磁性遮蔽物を更に備える、請求項１０に記載のＺ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【請求項１２】
前記検出電流の振幅は５Ａ〜５０Ａの範囲である、請求項１に記載のＺ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【請求項１３】
前記軟磁性磁束コンセントレータは、Ｃｏ、Ｆｅ、およびＮｉのうち１または複数の元素から成る軟磁性合金である、請求項１〜３のいずれかに記載のＺ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【請求項１４】
前記二次コイルは、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、またはＡｌで作られる、請求項２、６、７、または１０に記載のＺ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気センサの分野に関し、特に、Ｚ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
電流センサは、磁気センサの代表的なアプリケーションである。その原理は、検出電流を一次コイルに流し、そこから検出磁界を発生し、磁気センサを用いて磁界の強度を感知し、検出された磁界を出力のための電圧信号に変換することによって、入力電流と出力電圧信号との間の関係性を確立することである。集積型電流センサは、磁気センサと一次コイルとを統合し、それらを電流センサチップにパッケージする。現在、２種類の典型的な集積型電流センサが存在する。図１は、ＮＶＥ社のＡＡＶ００３集積型電流センサ１を示す。測定される電流は最大５Ａであってよく、磁気センサ２はＧＭＲ型であり、フルブリッジ勾配センサを形成する。一次コイル３はＵ字形であり、２つの直線ストリップ３１および３２を含み、フルブリッジを構成する２セットの磁気抵抗センサユニットのブリッジアーム２２および２１はそれぞれ直線ストリップ３１および３２の下に配置される。図２に示すように、ブリッジアームＲ０およびＲ１は直線ストリップ３１に対応し、ブリッジアームＲ３およびＲ４は直線ストリップ３２に対応し、Ｒ０およびＲ１の位置付近で直線ストリップ３１によって生じる磁界がＨｘ１であり、Ｒ３およびＲ４の位置付近で直線ストリップ３２によって生じる磁界がＨｘ２であり、２つの磁界は反対の磁界方向を有するが同じマグニチュードである。ＧＭＲ磁気抵抗センサユニットＲ０、Ｒ１、Ｒ３、およびＲ４は、同じＸ磁界感応方向を有する。ブリッジ接続構造は、図３に示すように典型的な差動構造であり、２つの出力信号端はそれぞれＶ＋およびＶ−である。
【０００３】
図４は、他の種類の集積型電流センサ、すなわちインフィニオン社のＴＬ１４９７０集積型電流センサ４を示す。測定される電流は−５０Ａ〜＋５０Ａの範囲である。この集積型電流センサは、ホール勾配センサ５、線形ストリップ一次コイル６、ホール勾配センサ５を線形ストリップ一次コイル６から隔絶するためのセラミックセパレータ７、および信号出力インタフェース８を含み、ストリップ一次コイル６および信号出力インタフェース８はどちらもリードフレーム材で作られる。また、ホール勾配センサ５は、線形ストリップ一次コイル６の上に直接配置される。図５は、リードフレーム一次コイルを含む集積型電流センサの平面構造図である。ホールセンサユニットＲ０およびＲ１は、それぞれ一次コイル６の中心線９の両側に対称に位置する。Ｒ０の位置およびＲ１の位置で一次コイル６内の電流によって生じるＺ方向磁界成分はそれぞれＨｚ１およびＨｚ２であり、これらは同じマグニチュードであるが反対方向である。この差動接続構造は図６に示すものであり、ハーフブリッジ構造の中間出力信号がＶｏｕｔである。
【０００４】
比較すると、差動磁界を実現するために逆方向電流を有する２本の直線ワイヤを必要とするＵ字形一次コイルとは異なり、線形ストリップ一次コイルはより大きな幅を有し、リードフレーム材で作られているため、より大きな電流を流すことができ、より大きな電流測定のために役立つということが分かる。
【０００５】
ホールセンサおよびＧＭＲセンサと比べて、ＴＭＲセンサは、高い磁界感度、低い電力消費、小さなサイズ、および他の利点を有する。したがって、ＴＭＲセンサを用いることにより、高精度の集積型電流センサが作成され得る。一方、線形ストリップ一次コイルとともにリードフレームを用いることにより、より高振幅の電流が実現され得る。ＴＭＲセンサおよびリードフレーム一次コイルの利点を組み合わせることで、高精度およびより大きな電流範囲を有する新たな種類の集積型電流センサがもたらされ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、高感度および低電力消費のＴＭＲ磁気抵抗センサを結合する集積型電流センサが本明細書において提案され、これは、以下のように実装される。
【０００７】
Ｚ軸磁気抵抗グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサは、Ｚ軸グラジオメータおよびリードフレーム一次コイルを含み、Ｚ軸グラジオメータは磁気抵抗Ｚ軸勾配センサであり、基板と、基板の上に配置され、離間勾配特徴間隔Ｌｇを有する２つの細長い軟磁性磁束コンセントレータＡ１およびＢ１と、軟磁性磁束コンセントレータの上面または下面において、軟磁性磁束コンセントレータの長軸中心線から等距離にある２つの側方位置Ｙ１およびＹ２に設けられた磁気抵抗センサストリングとを含み、その結果、結合された磁気抵抗感知ユニットは、長軸中心線に垂直な磁界を検出し、グラジオメータセンサブリッジとして構成され、リードフレーム一次コイルは、Ｚ軸グラジオメータの上または下に直接配置された細長い電流検出帯を含み、２つの軟磁性磁束コンセントレータＡ１およびＢ１は、軟磁性磁束コンセントレータの長軸中心線に平行な細長い電流検出帯の帯中心線の両側に対称に配置され、細長い電流検出帯における検出電流の方向は、軟磁性磁束コンセントレータの長軸中心線の方向と平行である。
【０００８】
好適には、集積型電流センサは二次コイルを更に含み、二次コイルは、直列に接続され反対の巻き方向を有する２つのサブコイルを含み、サブコイルの各々は、軟磁性磁束コンセントレータの長軸中心線の両側に対称に配置され、反対の帰還電流方向を有する２本の直線ワイヤを含む。
【０００９】
好適には、サブコイルは、基板とＺ軸グラジオメータとの間に配置され、またはＺ軸グラジオメータの磁気抵抗感知ユニットと軟磁性磁束コンセントレータとの間に配置される。
【００１０】
好適には、磁気抵抗感知ユニットは、ＧＭＲ、ＴＭＲ、またはＡＭＲ磁気抵抗感知ユニットである。
【００１１】
好適には、勾配センサブリッジは、フルブリッジ、ハーフブリッジ、または疑似ブリッジ構造である。
【００１２】
好適には、二次コイルにおける帰還電流によって磁気抵抗感知ストリングにおいて生じる帰還磁界の方向は、リードフレーム一次コイルにおける検出電流によって磁気抵抗感知ストリングにおいて生じる検出磁界の方向と反対である。
【００１３】
好適には、集積型電流センサは信号処理回路を更に含み、集積型電流センサがＺ軸グラジオメータおよびリードフレーム一次コイルを含む場合、Ｚ軸グラジオメータの信号出力端は信号処理回路に接続され、信号処理回路は、Ｚ軸グラジオメータによって測定される検出磁界勾配に従って検出電流の値を決定する。
【００１４】
好適には、集積型電流センサは信号処理回路を更に含む。集積型電流センサが、Ｚ軸グラジオメータ、リードフレーム一次コイル、および二次コイルを含む場合、信号処理回路は負帰還回路であり、信号増幅器と、電力コントローラと、帰還電流集電器とを含み、Ｚ軸グラジオメータの信号出力端は信号増幅器に接続される。検出電流は、リードフレーム一次コイルにおいて入力され、Ｚ軸グラジオメータにおいて検出磁界を発生し、信号増幅器による信号増幅の後、二次コイルに接続された電力コントローラへ帰還信号として入力される。電力コントローラは、磁気抵抗感知ユニットにおける検出磁界および帰還磁界が相殺し合い、Ｚ軸グラジオメータにおける出力信号が０になるように、二次コイルにおける帰還電流を調整する。帰還電流集電器は電力コントローラに接続され、検出電流の値は、帰還電流の値に従って決定される。
【００１５】
好適には、信号処理回路はＡＳＩＣチップであってよい。
【００１６】
好適には、パッケージ時、リードフレーム一次コイルおよびＺ軸グラジオメータが一体にパッケージされ、または、リードフレーム一次コイル、Ｚ軸グラジオメータ、二次コイル、およびＡＳＩＣチップが一体にパッケージされる。
【００１７】
好適には、パッケージ後、集積型電流センサは、Ｚ軸グラジオメータの上に配置された軟磁性遮蔽物を更に含んでよい。
【００１８】
好適には、検出電流の振幅は５Ａ〜５０Ａの範囲である。
【００１９】
好適には、軟磁性磁束コンセントレータは、Ｃｏ、Ｆｅ、およびＮｉのうち１または複数の元素から成る軟磁性合金である。
【００２０】
好適には、二次コイルは、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、またはＡｌで作られる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】Ｕ字形一次コイル集積型電流センサの３次元構造図である。
【図２】Ｕ字形一次コイル集積型電流センサの平面構造図である。
【図３】Ｕ字形一次コイル集積型電流センサの磁気抵抗勾配センサのフルブリッジ電気接続の図である。
【図４】リードフレーム一次コイル集積型電流センサの３次元構造図である。
【図５】リードフレーム一次コイル集積型電流センサの平面構造図である。
【図６】リードフレーム一次コイル集積型電流センサの磁気抵抗勾配センサのハーフブリッジ電気接続の図である。
【図７】Ｚ軸磁気抵抗勾配センサの構造図である。
【図８】Ｚ成分外部磁界の測定原理の図である。
【図９（ａ）】Ｚ軸磁気抵抗グラジオメータのフルブリッジ構造電気接続の図である。
【図９（ｂ）】Ｚ軸磁気抵抗グラジオメータのフルブリッジ構造電気接続の図である。
【図１０】Ｚ軸グラジオメータおよびリードフレーム一次コイル集積型電流センサの構造図である。
【図１１】リードフレーム一次コイルの電流磁界を試験するＺ軸グラジオメータの原理の図である。
【図１２】Ｚ軸グラジオメータおよびリードフレーム一次コイルおよび２次コイル集積型電流センサの構造図である。
【図１３】リードフレーム一次コイルおよび二次コイルの電流磁界を試験するＺ軸グラジオメータの原理の図である。
【図１４】集積型電流センサの信号処理の図である。
【図１５】ＡＳＩＣ信号処理回路を備えた集積型電流センサを示す。
【図１６】集積型電流センサのパッケージの構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
Ｚ軸ホール勾配センサに関して、先行特許において、磁気抵抗Ｚ軸勾配センサチップ（特許出願第２０１４１０２３８４１８６号）が提案されている。図７に示すように、磁気抵抗Ｚ軸勾配センサチップは、基板１０と、基板の上に配置され離間勾配特徴間隔Ｌｇを有する２つの細長い軟磁性磁束コンセントレータＡ１およびＢ１とを含む。細長い軟磁性磁束コンセントレータは、Ｙ方向に長軸を有し、Ｘ方向に短軸を有する。磁気抵抗センサストリングは、軟磁性磁束コンセントレータＡ１およびＢ１の上面または下面において、軟磁性磁束コンセントレータの長軸中心線１１から等距離にある２つの位置Ｙ１およびＹ２に配置される。Ｚ軸外部磁界の成分を測定する原理は図８に示すとおりである。Ｚ軸からの外部磁界成分Ｈｚがそれぞれ軟磁性磁束コンセントレータＡ１およびＢ１の位置に作用する場合、Ｈｚ成分は歪められ、同じ振幅かつＸ方向および−Ｘ方向を有する外部磁界成分Ｈｘ１および−Ｈｘ１となる。位置Ｙ１およびＹ２における磁気抵抗センサストリングは全て磁界感応Ｘ方向または−Ｘ方向にあるので、Ｚ磁界成分における差動測定が実行される。磁気抵抗センサストリングは電気的に接続され、図９に示すような勾配センサのフルブリッジ構造を形成する。図９（ａ）において、Ａ１における磁気抵抗センサストリングは、ハーフブリッジ構造を形成するように接続され、中間信号出力端Ｖ−を介して出力し、それによってＡ１におけるＺ磁界成分の測定を実行する。Ｂ１における磁気抵抗センサストリングは、ハーフブリッジ構造を形成するように接続され、中間信号出力端Ｖ＋を介して出力し、それによってＢ１におけるＺ磁界成分の測定を実行する。Ａ１およびＢ１におけるＺ磁界信号成分間の差は、２つの信号出力端Ｖ＋とＶ−との間の差であり、それによってＺ磁界勾配における測定が実行される。図９（ｂ）は、典型的な勾配センサ構造を示す。Ａ１およびＢ１の同じ側にある位置Ｙ１またはＹ２における磁気抵抗センサストリングは、それぞれハーフブリッジ構造を形成するように接続され、２つのハーフブリッジ間に差が実現され、出力は、Ａ１およびＢ１におけるＺ磁界差成分である。
【００２３】
したがって、本発明は、ホールＺ軸勾配センサの代わりに上記の磁気抵抗Ｚ軸勾配センサを用い、リードフレーム電流と組み合わせて集積型電流センサを実装する。集積型電流センサは、高精度および高電流振幅という利点を有する。
【００２４】
本発明は、以下で、添付図面および実施形態を参照して詳述される。
【００２５】
実施形態１
図１０は、Ｚ軸グラジオメータおよびリードフレーム電流を用いる集積型電流センサの構造図であり、Ｚ軸グラジオメータ１３およびリードフレーム一次コイル１５を含む。リードフレーム一次コイル１５は、Ｚ軸グラジオメータ１３の上または下に直接配置された細長い電流検出帯１５１を含み、他の電流リード部分（図１０には不図示）を更に含んでもよい。Ｚ軸グラジオメータ１３は、図７に示す磁気抵抗Ｚ軸勾配センサである。これに含まれる２つの細長い軟磁性磁束コンセントレータＡ１およびＢ１は、電流方向１７に沿って細長い電流検出帯１５１の中心線１８の両側に対称に配置される。ピンパッド１６およびＺ軸グラジオメータ１３は、リードを介して接続される。ピンパッド１６およびリードフレーム一次コイル１５はともにリードフレーム１４を構成する。
【００２６】
図１１は、リードフレーム一次コイル１５の電流磁界を試験するＺ軸グラジオメータの原理の図である。細長い軟磁性磁束コンセントレータＡ１およびＢ１において細長い電流検出帯１５１内の電流によって生じるＺ軸磁界成分はそれぞれＨＺ１および−ＨＺ１であり、その磁界差動信号は２＊ＨＺ１であり、Ｚ軸グラジオメータの信号出力端において信号応答Ｖｏｕｔが生じる。ＨＺ１は電流信号Ｉに正比例するので、Ｖｏｕｔは電流信号Ｉに正比例し、それによってＺ軸グラジオメータは電流Ｉを測定することができる。図１１に示す集積型電流センサは、開ループ集積型電流センサに直接適用され得る。
【００２７】
図１２は、Ｚ軸グラジオメータおよびリードフレーム一次コイルおよび二次コイル集積型電流センサの構造図であり、二次コイルを備えた集積型電流センサ１９は、閉ループ集積型電流センサに適用される。図１１に示す集積型電流センサ１２に基づいて、Ｚ軸グラジオメータ１３に二次コイル２０が追加される。二次コイル２０は、２つのサブコイル２１および２２を含み、これらは反対の巻き方向を有し、直列に接続される。また、サブコイル２１および２２の各々は２本の直線ワイヤを含む。サブコイル２１は直線ワイヤ２３および２４を含み、サブコイル２２は直線ワイヤ２５および２６を含む。直線ワイヤは全て、Ｙ１およびＹ２において磁気抵抗センサストリングに平行であり、２本の直線ワイヤは、Ａ１またはＢ１の長軸中心線１１または１１´に関して対称であり、２本の直線ワイヤにおける帰還電流は反対の電流方向を有する。
【００２８】
図１３は、二次コイルを備えた集積型電流センサの測定原理の図である。リードフレーム一次コイル１５によってＡ１およびＢ１で生じるＺ軸磁界成分はそれぞれＨＺ１および−ＨＺ１である。軟磁性磁束コンセントレータＡ１およびＢ１による歪みの後、２つのＸ方向磁界成分、すなわちＨｘ１および−Ｈｘ１がそれぞれＹ１およびＹ２において磁気抵抗センサストリングで生じ、磁界成分Ｈｘ１は電流方向Ｉに正比例する。二次コイルの直線ワイヤ２３、２４、２５、および２６は図１３に示すとおりであり、この図において、磁気抵抗センサストリングの下かつ基板の上に配置される。直線ワイヤにおける電流Ｉ１の方向は図１３に示すとおりであり、２３および２４は反対の電流方向を有し、２５および２６は反対の電流方向を有し、内側にある２本の直線ワイヤ２４および２６は、外側にある２本の直線ワイヤ２３および２５の電流方向とは反対の同じ電流方向を有する。二次コイルにおいて電流Ｉ１によって磁気抵抗センサストリングにおいて生じるＸ磁界成分はそれぞれ−Ｈｘ１およびＨｘ１であり、同じ磁気抵抗センサストリングにおいてＩによって生じる電流磁界の方向とは反対である。その結果、各磁気抵抗センサストリングにおける合計Ｘ方向磁界は０であり、Ｚ軸グラジオメータの出力は０であり、この時点で、一次コイルにおける検出電流Ｉは、二次コイルにおける帰還電流Ｉ１に従って決定され得る。
【００２９】
図１４は、集積型電流センサを含む信号回路の図である。信号処理回路２９は、信号増幅器２０４、電力コントローラ２０２、および電流検出器２０５を含む。検出電流は、リードフレーム一次コイル１５に入力され、Ｚ軸グラジオメータ２００において検出磁界を発生し、信号増幅器２０４による信号増幅の後、二次コイル２０の両端において電力コントローラ２０２を調整するための制御信号として用いられ、それによって二次コイル２０内の電流は、Ｚ軸グラジオメータ２００において検出される磁界が０になるまで、反転磁界を発生する。この時点で、集電器２０５は二次コイル２０における電流を検出し、電流を、一次コイル電流に対応する信号出力Ｖｏｕｔに変換する。電力コントローラ２０２およびＺ軸グラジオメータ２００の電源はどちらもＶｓおよびＧＮＤによって供給される。
【００３０】
図１５は、ＡＳＩＣを含む集積型電流センサの構造図であり、Ｚ軸磁気抵抗センサ２００の信号出力端および電力端、および二次コイル２０の電流入力端および電流出力端は全て、ＡＳＩＣユニット２９に接続される。一方、ＡＳＩＣの３つの外部ポート２０１、２０２、および２０３、すなわち外部電流センサの３つのポートは、それぞれ電力端Ｖｓ、接地端ＧＮＤ、および電流信号出力端Ｖｏｕｔに対応する。最初の２つは集積型電流センサの電力入力に適用され、最後の１つは検出電流の信号出力に適用される。
【００３１】
図１６は、集積型電流センサのパッケージの構造図である。一次コイル１５を含むリードフレームと、その上に配置され、基板１０、細長い軟磁性磁束コンセントレータＡ１およびＢ１、およびその上または下に配置された磁気抵抗センサストリングを含むＺ軸勾配センサと、二次コイル２０とが一体にパッケージされる。２７はパッケージ材であり、個別に使用され得る。また、パッケージ材は、Ｚ軸勾配センサのすぐ上を、外部磁界からの干渉を遮断するための遮蔽層２８で被覆されてもよい。
【００３２】
上記説明は、本発明の好適な実施形態にすぎず、本発明を限定することが意図されるものではない。当業者には、本発明の様々な修正および変更を行うことが可能である。本発明における実装は、異なるように組み合わせおよび変更されてもよい。本発明の主旨および原理の範囲内で行われる任意の修正、等価的置換、改善などは全て、本発明の保護範囲に収まるものとする。
【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（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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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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【図１６】
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【国際調査報告】
2018514768.tif 000020
2018514768.tif 000021
2018514768.tif 000022
2018514768.tif 000023
2018514768.tif 000024
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