JP2007033303A - 電流検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 他相電流からの磁束の影響を排除し、被計測電流である自相電流を正確に検出する電流検出装置を得る。
【解決手段】 電流が流れる導体３を囲み、電流によって形成される磁路内の相対する位置に各々の空隙部１２、１３を形成するように配置された２つの磁性体コア１０、１１と、各々の空隙部に配置された各々の磁束検出素子１４、１５と、各々の磁束検出素子１４、１５の出力信号を加算または減算して電流の値を演算する検出回路部６０とを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、電流によって発生する磁界を計測するホール素子を備えた電流検出装置に関する。

従来の電流検出装置では、被計測電流に応じた磁界が発生する磁性体コアを有し、磁性体コアには少なくとも１つの空隙部があり、広いダイナミックレンジを得るために、磁界を検出するホール素子を空隙部に２個設けている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０００−３５０４７０号公報（第８頁、第１図）

従来の電流検出装置では、基板上に電流検出装置を構成する場合において、自相電流の検出の際に他相電流の影響を受ける。つまり、被計測電流である自相電流以外の他相電流によって発生する磁界を、自相電流を検出するためのホール素子が誤って検出する問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、他相電流からの磁界の影響を排除し、被計測電流である自相電流を正確に検出する電流検出装置を得るものである。

この発明に係る電流検出装置は、電流が流れる導体を囲み、電流によって形成される磁路内の相対する位置に各々の空隙部を有するように配置された２つの磁性体コアと、各々の空隙部に配置された各々の磁束検出素子と、各々の磁束検出素子の出力信号を加算または減算して電流の値を演算する検出回路部とを備えたことを特徴とするものである。

この発明に係る電流検出装置は、電流が流れる導体を囲み、電流によって形成される磁路内の相対する位置に各々の空隙部を有するように配置された２つの磁性体コアと、各々の空隙部に配置された各々の磁束検出素子と、各々の磁束検出素子の出力信号を加算または減算して電流の値を演算する検出回路部とを備えたので、他相電流からの磁界の影響を排除し、被計測電流である自相電流を正確に検出する電流検出装置を得ることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における電流検出装置の磁束検出部の構成図を示すものである。図１（ａ）は斜視図で、図１（ｂ）は断面図である。図１において、磁束検出部は、環状の磁性体コアを形成する２つの磁性体コアである上部の磁性体コア１０および下部の磁性体コア１１と、各々の磁束検出素子であるホール素子１４，１５とよって構成される。上部の磁性体コア１０および下部の磁性体コア１１は、電流が流れる導体である第１のバスバー３を囲み、第１のバスバー３を流れる電流によって形成される磁路内の相対する位置に各々の空隙部１２，１３を形成するように配置される。空隙部１２における磁束の向きと空隙部１３における磁束の向きとが逆となるように、各々の空隙部１２，１３の位置を決めている。空隙部１２にはホール素子１４が配置され、空隙部１３にはホール素子１５が配置される。

回路基板２上に、被検出電流である自相電流Ｉｂ１が流れる第１のバスバー３と、自相電流以外の他相電流Ｉｂ２が流れる第２のバスバー４とが配置され、第１のバスバー３を囲み、回路基板２を挟むように上部の磁性体コア１０および下部の磁性体コア１１が配置される。上部の磁性体コア１０および下部の磁性体コア１１は、それぞれ一定の厚みを有するコの字形状である。上部の磁性体コア１０および下部の磁性体コア１１は、それぞれの２つの突起部が互いに向き合い、それぞれの２つの突起部端面が回路基板２の垂直方向から見てほぼ重なるように配置されている。また、上部の磁性体コア１０および下部の磁性体コア１１は、第１のバスバー３の電流流出入断面の中心線に対して対称に配置されている。ホール素子１４，１５は、上部の磁性体コア１０の２つの突起部のほぼ中央部に対するように配置され、回路基板２に実装されている。

各々の空隙部１２，１３の空隙の大きさは同等である。つまり、各々の空隙部１２，１３の空隙の長さは同等である。空隙の長さを同等にしている理由は次のとおりである。空隙の長さが異なる場合には、上部の磁性体コア１０および下部の磁性体コア１１からの磁束の漏れに対して、短い空隙に配置されたホール素子１４，１５の出力感度が大きくなり、ホール素子１４，１５の出力電圧のバランスが悪くなるためである。磁束の漏れのない理想的な場合には、空隙の長さのばらつきは問題がないように思われる。しかしながら、実際には、空隙の長さと磁束の漏れ量とは相関があり、空隙の長さによってホール素子１４，１５での磁束密度も変化する。ホール素子１４，１５の出力電圧のバランスが悪くなる場合には、他相電流Ｉｂ２からの磁界の影響を排除しきれなくなる問題がある。このため、各々の空隙部１２，１３の空隙の長さを同等にすることで、ホール素子１４，１５の出力電圧のバランスを合せることができる。

図２は実施の形態１における電流検出装置の回路図を示すものである。電流検出装置は、磁束検出部５０と、各々の磁束検出素子であるホール素子１４，１５の出力信号を加算または減算して電流の値を演算する検出回路部６０とによって構成される。検出回路部６０は、ホール素子１４，１５と同様に、回路基板２に実装されている。回路基板２には、電流検出機能とは別の機能を実現するための回路素子、回路素子を駆動するための電源等も実装されている。このように、電流検出以外の機能を有する回路素子を同一基板上に実装することによって、システム全体の小形化、低コスト化が実現できる。

検出回路部６０は、各々の磁束検出素子であるホール素子１４，１５を駆動する２つの電流供給源２１，２２からなる電流供給部３０と、各々の磁束検出素子であるホール素子１４，１５の出力電圧を差動増幅する２つの差動増幅器７０，７１と、２つの差動増幅器７０，７１で差動増幅された各々の出力電圧を加算または減算する演算器である差動増幅器７２とによって構成されている。

ホール素子１４は電流供給源２１から供給されるホール素子駆動電流Ｉｈ０１によって駆動され、第１のバスバー３に流れる電流によって発生する磁束密度に比例した電圧を出力する。ホール素子１５は電流供給源２２から供給されるホール素子駆動電流Ｉｈ０２によって駆動され、第１のバスバー３に流れる電流によって発生する磁束密度に比例した電圧を出力する。Ｉｈ０１とＩｈ０２とは同等の電流値である。第１のバスバー３に流れる電流の大きさとホール素子１４，１５で検出される磁束密度とは比例関係である。ホール素子１４の出力電圧は差動増幅器７０によって増幅され、ホール素子１５の出力電圧は差動増幅器７１によって増幅される。差動増幅器７０はオペアンプＡＰ７０、抵抗Ｒ７０１，Ｒ７０２，Ｒ７０３，Ｒ７０４によって構成され、差動増幅器７１はオペアンプＡＰ７１、抵抗Ｒ７１１，Ｒ７１２，Ｒ７１３，Ｒ７１４によって構成される。

差動増幅器７０，７１によって増幅された２つの出力電圧は、差動増幅器７２によって減算され、第１のバスバー３に流れる電流の大きさに比例した検出電圧信号として差動増幅器７２から出力される。差動増幅器７２はオペアンプＡＰ７２、抵抗Ｒ７２１，Ｒ７２２，Ｒ７２３，Ｒ７２４によって構成される。検出電圧信号は、図示していないマイコン等で構成される制御回路部で処理される。

ここで、測定対象である第１のバスバー３以外のバスバーに流れる電流である他相電流からの磁界の影響が排除できる理由を説明する。図１（ｂ）に示すように、第１のバスバー３に流れる電流である自相電流Ｉｂ１は紙面上面から下面へ、第２のバスバー４に流れる電流である他相電流Ｉｂ２は紙面上面から下面へ流れている。自相電流Ｉｂ１によって、第１のバスバー３の回りには、時計回りの方向にループ状の磁界が発生する。空隙部１２における自相電流Ｉｂ１からの磁束密度をＢ１１、空隙部１３における自相電流Ｉｂ１からの磁束密度をＢ１２とする。磁束密度Ｂ１１と磁束密度Ｂ１２とは、大きさが同等であり、向きが逆方向である。

他相電流Ｉｂ２によって、第２のバスバー４の回りにも、時計回りの方向にループ状の磁界が発生する。空隙部１２における他相電流Ｉｂ２からの磁束密度をＢ１３、空隙部１３における他相電流Ｉｂ２からの磁束密度をＢ１４とする。第２のバスバー４までの距離は、空隙部１２に比べて空隙部１３の方が短いので、磁束密度Ｂ１４は磁束密度Ｂ１３よりも大きくなる。しかしながら、第２のバスバー４と空隙部１２，１３との距離が離れているので、第２のバスバー４から空隙部１２までの距離と第２のバスバー４から空隙部１３までの距離とは同等とみなすことができ、磁束密度Ｂ１３と磁束密度Ｂ１４とは、ほぼ同等となる。また、磁束密度Ｂ１３の向きと磁束密度Ｂ１４の向きとは同じ方向である。

このことから、自相電流Ｉｂ１と他相電流Ｉｂ２とによって発生する、空隙部１２での磁束密度Ｂ１および空隙部１３での磁束密度Ｂ２は、式（１）および式（２）のように表すことができる。
Ｂ１＝Ｂ１１＋Ｂ１３ …（１）
Ｂ２＝−Ｂ１２＋Ｂ１４ …（２）

上記の検出回路部６０によって、磁束密度Ｂ１に比例した検出電圧と磁束密度Ｂ２に比例した検出電圧とを減算することで、大きさが同等である磁束密度Ｂ１３と磁束密度Ｂ１４とを取り除くことができる。つまり、Ｂ１３＝Ｂ１４とし、式（１）から式（２）を減算すると、式（３）のようになる。
Ｂ１−Ｂ２＝(Ｂ１１＋Ｂ１３)−(−Ｂ１２＋Ｂ１４)＝Ｂ１１＋Ｂ１２ …（３）
この結果、他相電流Ｉｂ２に起因する磁束密度Ｂ１３および磁束密度Ｂ１４の影響が排除され、磁束密度Ｂ１１と磁束密度Ｂ１２との和に比例した出力電圧が検出される。また、出力電圧の検出感度が２倍となる。

なお、ホール素子１４，１５のどちらか一方の磁束検出面を逆方向とし、一方のホール素子の出力電圧を正負逆転させ、差動増幅器７２において差動増幅器７０，７１によって増幅された２つの出力電圧を加算しても同様の効果が得られる。

以上のように、電流が流れる導体を囲み、電流によって形成される磁路内の相対する位置に各々の空隙部を有するように配置された２つの磁性体コアと、各々の空隙部に配置された各々の磁束検出素子と、各々の磁束検出素子の出力信号を加算または減算して電流の値を演算する検出回路部とを備えたので、他相電流Ｉｂ２からの磁界の影響を排除し、被計測電流である自相電流Ｉｂ１を正確に検出することができる。

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２を示す電流検出装置の回路図である。図３において、検出回路部６１の構成が実施の形態１と異なっている。図３において、図１および図２と同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の形容は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。本実施の形態２においては、検出回路部６１の差動増幅器７３または差動増幅器７４のゲイン調整によって、他相電流Ｉｂ２からの磁界の影響をほぼ無くすことができる。

検出回路部６１は、各々の磁束検出素子であるホール素子１４，１５の駆動する２つの電流供給源２１，２２からなる電流供給部３０と、各々の磁束検出素子であるホール素子１４，１５の出力電圧を差動増幅する２つの差動増幅器７３，７４と、２つの差動増幅器７３，７４で差動増幅された各々の出力電圧を加算または減算する演算器である差動増幅器７５とによって構成されている。

ホール素子１４は電流供給源２１から供給されるホール素子駆動電流Ｉｈ０１によって駆動され、第１のバスバー３に流れる電流によって発生する磁束密度に比例した電圧を出力する。ホール素子１５は電流供給源２２から供給されるホール素子駆動電流Ｉｈ０２によって駆動され、第１のバスバー３に流れる電流によって発生する磁束密度に比例した電圧を出力する。Ｉｈ０１とＩｈ０２とは同等の電流値である。第１のバスバー３に流れる電流の大きさとホール素子１４，１５で検出される磁束密度とは比例関係である。ホール素子１４の出力電圧は差動増幅器７３によって増幅され、ホール素子１５の出力電圧は差動増幅器７４によって増幅される。差動増幅器７３はオペアンプＡＰ７０１，ＡＰ７０２、抵抗Ｒ７３１，Ｒ７３２，Ｒ７３３によって構成され、差動増幅器７４はオペアンプＡＰ７１１，ＡＰ７１２、抵抗Ｒ７４１，Ｒ７４２，Ｒ７４３によって構成される。

差動増幅器７３，７４によって増幅された２つの出力電圧は、差動増幅器７５によって減算され、第１のバスバー３に流れる電流の大きさに比例した検出電圧信号として出力される。差動増幅器７５はオペアンプＡＰ７２１、抵抗Ｒ７５１，Ｒ７５２，Ｒ７５３，Ｒ７５４，Ｒ７５５，Ｒ７５６によって構成される。オペアンプＡＰ７２１はオペアンプＡＰ７２と同じものであってもよい。検出電圧信号は、図示していないマイコン等で構成される制御回路部で処理される。

このように構成された検出回路部６１の差動増幅器７３，７４では、抵抗Ｒ７３２，Ｒ７４２以外の抵抗の値を同じにすることができる。また、抵抗Ｒ７３２のみを変更することによって、ホール素子１４の出力電圧を増幅する差動増幅器７３のゲインを変更することが可能である。つまり、差動増幅器は、ゲインの調整機能を有する。実施の形態１における差動増幅器７０，７１を用いた場合には、差動増幅器７０のゲインの調整を行う際に、抵抗Ｒ７０３および抵抗Ｒ７０４などの最低２箇所の抵抗を調整する必要があるのに対して、本実施の形態では１箇所の抵抗Ｒ７３２のみを調整すればよい。同様に抵抗Ｒ７４２のみの変更によって、ホール素子１５の出力電圧を増幅する差動増幅器のゲインの変更ができる。抵抗の変更は可変抵抗によって抵抗値を変更してもよいし、固定抵抗の付け替えによって抵抗値を変更してもよい。

差動増幅器７３，７４のゲインの調整が必要な理由について述べる。実施の形態１においては、他相電流Ｉｂ２からの磁界の影響を取り除くためには、各々のホール素子１４，１５の特性が同等であることが必要である。しかしながら、ホール素子には特性ばらつきが存在し、各々のホール素子１４，１５の積感度にばらつきが生じる。各々のホール素子１４，１５の出力電圧は、ホール素子の積感度とホール素子の駆動電流とを用いて、式（４）および式（５）のように表すことができる。
Ｖｈ１＝Ｋｈ１×Ｉｈ０１×Ｂ１ …（４）
Ｖｈ２＝Ｋｈ２×Ｉｈ０２×Ｂ２ …（５）
ここで、Ｋｈ１はホール素子１４の積感度、Ｋｈ２はホール素子１５の積感度、Ｉｈ０１はホール素子１４の駆動電流、Ｉｈ０２はホール素子１５の駆動電流、Ｖｈ１はホール素子１４の出力電圧、Ｖｈ２はホール素子１５の出力電圧である。

各々のホール素子１４，１５の駆動電流Ｉｈ０１とＩｈ０２とが同一の値であっても、各々のホール素子１４，１５の積感度Ｋｈ１，Ｋｈ２にばらつきが存在する場合には、各々のホール素子の出力電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２にばらつきが生じる。このため、抵抗Ｒ７３２を出荷時に調整することで差動増幅器７３のゲインを調整することで、ホール素子１４の積感度とホール素子１５の積感度とを見かけ上同等にすることができる。この結果、他相電流Ｉｂ２によって発生する磁束密度Ｂ１３と磁束密度Ｂ１４とを同じ値として検出できるので、差動増幅器７５において磁束密度Ｂ１３と磁束密度Ｂ１４とを減算することで、他相電流Ｉｂ２からの磁界の影響を取り除くことができる。また、抵抗Ｒ７４２を調節して、差動増幅器７４のゲインを調整することによっても同様の効果が得られる。

以上のように、差動増幅器はゲインの調整機能を有するので、ホール素子の感度のばらつきによる出力電圧のばらつきを抑えることができる。

実施の形態３．
図４は、本発明の実施の形態３を示すホール素子の電流供給源の構成図である。図４において、電流供給源２３の構成が実施の形態１と異なっている。また、本実施の形態において、ホール素子の積感度のばらつきがあった場合のゲイン調整方法が実施の形態２と異なっている。本実施の形態３においては、ホール素子へ供給する電流値の調整によって、他相電流からの磁界の影響をほぼ無くすことができる。

図４において、電流供給源２３は、図示していない電流供給部に含まれており、マイコン８０、オペアンプＡＰ８０１、トランジスタＴｒ８０１および抵抗Ｒ８０１によって構成されている。オペアンプＡＰ８０１の非反転入力端子には、マイコン８０のアナログ出力端子が接続されている。ここでは、電流供給源２３はホール素子１４に電流を供給する。マイコン８０のアナログ出力電圧によって、電流供給源２３から得られるホール素子１４の駆動電流Ｉｈ０１は式（６）のようになる。
Ｉｈ０１＝Ｖｈ０１／Ｒ８０１ …（６）
ここで、Ｖｈ０１はマイコン８０のアナログ出力電圧である。つまり、マイコン８０のアナログ出力電圧Ｖｈ０１を調整することによって、ホール素子駆動電流Ｉｈ０１を調整することができる。つまり、電流供給源２３は磁束検出素子であるホール素子１４に供給する電流値の調整機能を有する。検出回路部の２つの電流供給源のうちの少なくともどちらか一方に、電流供給源２３を設ける。つまり、ホール素子１４に電流を供給するために電流供給源２３を用いてもよいし、ホール素子１５に電流を供給するために電流供給源２３を用いてもよいし、ホール素子１４およびホール素子１５に電流を供給するために個別に電流供給源２３を用いてもよい。

ホール素子１４またはホール素子１５の駆動電流を調整する必要性は次のとおりである。各々のホール素子１４，１５の駆動電流Ｉｈ０１とＩｈ０２とが同一の値であっても、各々のホール素子１４，１５の積感度Ｋｈ１，Ｋｈ２にばらつきが存在する場合には、各々のホール素子１４，１５の出力電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２にもばらつきが生じる。各々のホール素子１４，１５の出力電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２と積感度Ｋｈ１，Ｋｈ２との関係は式（４）および式（５）と同等である。このため、式（７）のように、
Ｋｈ１×Ｉｈ０１＝Ｋｈ２×Ｉｈ０２ …（７）
の関係を満たすようにホール素子駆動電流Ｉｈ０１を調整することによって、磁束密度に対する各々のホール素子の出力電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２の特性を同一にすることができる。この結果、他相電流Ｉｂ２によって発生する磁束密度Ｂ１３と磁束密度Ｂ１４とを同じ値として検出できるので、差動増幅器７２において磁束密度Ｂ１３と磁束密度Ｂ１４とを減算することで、他相電流Ｉｂ２からの磁界の影響を取り除くことができる。

次に、電流供給源２３を用いた場合のＩｈ０１の調整法について述べる。他相電流Ｉｂ２をゼロとし、自相電流Ｉｂ１のみに電流を流し、各々のホール素子１４，１５の出力電圧の大きさが正負逆で同等となる駆動電流Ｉｈ０１が流れるように、マイコン８０のアナログ出力電圧Ｖｈ０１を調整する。駆動電流Ｉｈ０２の調整についても同様である。本実施の形態では、実施の形態２のように抵抗の値を変更する必要がない。

以上のように、２つの電流供給源のうちの少なくともどちらか一方は、磁束検出素子に供給する電流値の調整機能を有するので、ホール素子の感度のばらつきによる出力電圧のばらつきを抑えることができる。

実施の形態４．
図５は、本発明の実施の形態４を示す電流検出装置の回路図である。図５において、電流供給部３１の構成が実施の形態１と異なっている。本実施の形態４においては、ホール素子の駆動に定電流源を用い、ゲイン調整または電流値調整をすることなく、他相電流からの磁界の影響を無くすことができる。

検出回路部６２は、並列に接続された各々の磁束検出素子であるホール素子１４，１５を駆動する１つの電流供給源２４からなる電流供給部３１と、各々の磁束検出素子であるホール素子１４，１５の出力電圧を差動増幅する２つの差動増幅器７０，７１と、２つの差動増幅器７０，７１で差動増幅された各々の出力電圧を加算または減算する演算器である差動増幅器７２とを備えている。本実施の形態４におけるホール素子の電流駆動構成においては、単一の電流源である電流供給源２４によって、並列に接続されたホール素子１４，１５を駆動する。この結果、各々のホール素子１４，１５の積感度のばらつきによる各々のホール素子１４，１５の出力電圧のばらつきが抑えることができる。

ホール素子の積感度は、ホール素子の入力抵抗と関係があり、ホール素子の入力抵抗が大きいときには、ホール素子の積感度は大きくなる。ホール素子の入力抵抗は、ホール素子を駆動する電流の入力と出力との間の抵抗のことである。ホール素子の積感度とホール素子の入力抵抗との関係を、ホール素子の比感度を用いると、式（８）のように表すことができる。
Ｋ*＝Ｖｈ／(Ｒin×Ｉｈ×Ｂ) …（８）
ここで、Ｋ*はホール素子の比感度、Ｒinはホール素子の入力抵抗、Ｉｈはホール素子の駆動電流、Ｂはホール素子部磁束密度、Ｖｈはホール素子の出力電圧である。ホール素子の出力電圧Ｖｈは式（８）から式（９）のように表すことができる。
Ｖｈ＝Ｋ*×Ｒin×Ｉｈ×Ｂ …（９）
ホール素子の出力電圧Ｖｈとホール素子の積感度Ｋｈとの関係は式（１０）のように表すことができる。
Ｖｈ＝Ｋｈ×Ｉｈ×Ｂ …（１０）
式（９）および式（１０）から式（１１）のような関係が得られ、ホール素子の積感度はホール素子の入力抵抗に比例していることがわかる。
Ｋｈ＝Ｋ*×Ｒin …（１１）

ホール素子の比感度Ｋ*を用いて、各々のホール素子１４，１５の出力電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２は式（９）から、それぞれ式（１２）、式（１３）のように表すことができる。
Ｖｈ１＝Ｋ*×Ｒin１×Ｉｈ０１×Ｂ１ …（１２）
Ｖｈ２＝Ｋ*×Ｒin２×Ｉｈ０２×Ｂ２ …（１３）
ここで、Ｒin１はホール素子１４の入力抵抗、Ｒin２はホール素子１５の入力抵抗である。

各々のホール素子１４，１５の出力電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２のばらつきが抑えられる理由は次のとおりである。各々のホール素子１４，１５に流れる電流は、各々のホール素子１４，１５の入力抵抗Ｒin１，Ｒin２によって決まり、式（１４）および式（１５）のような関係がある。
Ｉｈ０１×Ｒin１＝Ｉｈ０２×Ｒin２ …（１４）
Ｉｈ０１＋Ｉｈ０２＝Ｉｈ０ …（１５）
また、各々のホール素子１４，１５への駆動電流Ｉｈ０１，Ｉｈ０２は式（１６）、式（１７）のように表すことができる。
Ｉｈ０１＝(Ｒin２/(Ｒin１＋Ｒin２))×Ｉｈ０ …（１６）
Ｉｈ０２＝(Ｒin１/(Ｒin１＋Ｒin２))×Ｉｈ０ …（１７）
式（１２）、式（１３）の駆動電流Ｉｈ０１，Ｉｈ０２の項に式（１６）、式（１７）の関係を代入することで、各々のホール素子の駆動電流の関係式を用いて、各々のホール素子１４，１５の出力電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２を式（１８）、式（１９）のように表すことができる。
Ｖｈ１＝Ｋ*×Ｉｈ０×(Ｒin１×Ｒin２／(Ｒin１＋Ｒin２))×Ｂ１ …（１８）
Ｖｈ２＝Ｋ*×Ｉｈ０×(Ｒin１×Ｒin２／(Ｒin１＋Ｒin２))×Ｂ２ …（１９）

式（１８）と式（１９）とを比べると、ホール素子の出力電圧が磁束密度に依存して変化するので、各々のホール素子１４，１５における磁束密度に対するホール素子の出力電圧の特性を同一にすることができる。この結果、他相電流Ｉｂ２によって発生する磁束密度Ｂ１３と磁束密度Ｂ１４とを同じ値として検出できるので、差動増幅器７２において磁束密度Ｂ１３と磁束密度Ｂ１４とを減算することで、他相電流Ｉｂ２からの磁界の影響を取り除くことができる。

以上のように、並列に接続された各々の磁束検出素子を駆動する１つの電流供給源と、
各々の磁束検出素子の出力電圧を差動増幅する２つの差動増幅器と、２つの差動増幅器で差動増幅された各々の出力電圧を加算または減算する演算器である差動増幅器とを備えたので、ホール素子の感度のばらつきによる出力電圧のばらつきを抑えることができる。

実施の形態５．
図６は、本発明の実施の形態５を示すホール素子の電流供給源の構成図である。図６において、電流供給部３２の構成が実施の形態１と異なっている。図６において、電流供給部３２は、定電流源と同等の機能を有する定電圧源２５によって構成されている。定電圧源２５は並列に接続された各々の磁束検出素子であるホール素子１４，１５を駆動する１つの電流供給源である。

定電圧源２５を用いた場合には、各々のホール素子１４，１５の入力抵抗によって、各々のホール素子１４，１５への駆動電流Ｉｈ０１，Ｉｈ０２は式（２０）、式（２１）のように表すことができる。
Ｉｈ０１＝Ｖｈ０／Ｒin１ …（２０）
Ｉｈ０２＝Ｖｈ０／Ｒin２ …（２１）
ここで、Ｖｈ０は定電圧源２５から供給される電圧である。式（１２）、式（１３）の駆動電流Ｉｈ０１，Ｉｈ０２の項に式（２０）、式（２１）の関係を代入することで、各々のホール素子１４，１５の出力電圧Ｖｈ１，Ｖｈ２を式（２２）、式（２３）のように表すことができる。
Ｖｈ１＝Ｋ*×Ｖｈ０×Ｂ１ …（２２）
Ｖｈ２＝Ｋ*×Ｖｈ０×Ｂ２ …（２３）

式（２２）と式（２３）とを比べると、ホール素子の出力電圧が磁束密度に依存して変化するので、各々のホール素子１４，１５における磁束密度に対するホール素子の出力電圧の特性を同一にすることができる。この結果、他相電流Ｉｂ２によって発生する磁束密度Ｂ１３と磁束密度Ｂ１４とを同じ値として検出できるので、差動増幅器７２において磁束密度Ｂ１３と磁束密度Ｂ１４とを減算することで、他相電流Ｉｂ２からの磁界の影響を取り除くことができる。

以上のように、並列に接続された各々の磁束検出素子を駆動する１つの電流供給源と、
各々の磁束検出素子の出力電圧を差動増幅する２つの差動増幅器と、２つの差動増幅器で差動増幅された各々の出力電圧を加算または減算する演算器である差動増幅器とを備えたので、ホール素子の感度のばらつきによる出力電圧のばらつきを抑えることができる。

なお、全ての実施の形態において、第２のバスバーに電流検出装置がある場合にも、平行して配置される他のバスバーに電流検出装置が備えられた場合にも、本発明の実施によって各バスバーに流れる電流の電流検出を正確に行うことができる。

この発明の実施の形態１を示す電流検出装置の磁束検出部の構成図である。 この発明の実施の形態１における電流検出装置の回路図である。 この発明の実施の形態２を示す電流検出装置の回路図である。 この発明の実施の形態３を示すホール素子の電流供給源の構成図である。 この発明の実施の形態４を示す電流検出装置の回路図である。 この発明の実施の形態５を示すホール素子の電流供給源の構成図である。

符号の説明

２ 回路基板、３ 第１のバスバー、４ 第２のバスバー、１０ 上部の磁性体コア、１１ 下部の磁性体コア、１２，１３ 空隙部、１４，１５ ホール素子、２１〜２４ 電流供給源、２５ 定電圧源、３０〜３２ 電流供給部、５０ 磁束検出部、６０〜６２ 検出回路部、７０〜７５ 差動増幅器、８０ マイコン、ＡＰ７０〜ＡＰ７２，ＡＰ７０１，ＡＰ７０２，ＡＰ７１１，ＡＰ７１２，ＡＰ７２１，ＡＰ８０１ オペアンプ、Ｒ７０１〜Ｒ７０４，Ｒ７１１〜Ｒ７１４，Ｒ７２１〜Ｒ７２４，Ｒ７３１〜Ｒ７３３，Ｒ７４１〜Ｒ７４３，Ｒ７５１〜Ｒ７５６，Ｒ８０１ 抵抗、Ｔｒ８０１ トランジスタ。

Claims (6)

1. 電流が流れる導体を囲み、前記電流によって形成される磁路内の相対する位置に各々の空隙部を有するように配置された２つの磁性体コアと、
   前記各々の空隙部に配置された各々の磁束検出素子と、
   前記各々の磁束検出素子の出力信号を加算または減算して前記電流の値を演算する検出回路部とを備えたことを特徴とする電流検出装置。
2. 各々の空隙部の大きさを同等としたことを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
3. 検出回路部は、各々の磁束検出素子を駆動する２つの電流供給源と、
   前記各々の磁束検出素子の出力電圧を差動増幅する２つの差動増幅器と、
   前記２つの差動増幅器で差動増幅された各々の出力電圧を加算または減算する演算器とを備えたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電流検出装置。
4. 差動増幅器は、ゲインの調整機能を有することを特徴とする請求項３記載の電流検出装置。
5. ２つの電流供給源のうちの少なくともどちらか一方は、磁束検出素子に供給する電流値の調整機能を有することを特徴とする請求項３記載の電流検出装置。
6. 検出回路部は、並列に接続された各々の磁束検出素子を駆動する１つの電流供給源と、
   前記各々の磁束検出素子の出力電圧を差動増幅する２つの差動増幅器と、
   前記２つの差動増幅器で差動増幅された各々の出力電圧を加算または減算する演算器とを備えたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の電流検出装置。

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