專利名稱：電流傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種測定電流大小的電流傳感器，特別是涉及能夠減小來自外干擾的電磁噪聲的電流傳感器。
背景技術(shù)：
近年，在電動汽車和太陽能電池等領(lǐng)域，伴隨電動汽車和太陽能電池裝置的大輸出化 高性能化，處理的電流值不斷增大，非接觸地測定直流大電流的電流傳感器被廣泛使用。作為這種電流傳感器，提出了具備通過導(dǎo)體周圍的磁場變化來檢測在導(dǎo)體中流過的被測定電流的磁性傳感器的電流傳感器。此外，作為電流傳感器，開發(fā)了減小來自外干擾的噪聲的電流傳感器。作為減小來自外干擾的噪聲的電流傳感器，例如，提出了取得兩個磁性傳感器的輸出信號的差動的電流傳感器(專利文獻(xiàn)1)。在該專利文獻(xiàn)1中記載的電流傳感器將電流線作為Z軸，將與電流線正交的一個軸作為X軸，將與Z軸和X軸正交的一個軸作為Y軸， 隔著X軸在Y軸方向鄰接地配置有一對磁性傳感器。而且，一對磁性傳感器的磁場檢測方向朝向X軸方向。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，通過使一對磁性傳感器進(jìn)行差動動作，信號線的被測定電流所形成的磁場的X分量以反相進(jìn)行了加法處理，并以同相除去了除此之外的外干擾。專利文獻(xiàn)1 JP特開2002-131342號公報但是，在上述專利文獻(xiàn)1中記載的電流傳感器，因為在噪聲環(huán)境嚴(yán)重的磁性傳感器的附近進(jìn)行信號處理，所以在取出傳感器的輸出信號時，在信號線中附著噪聲，存在測定精度降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于這樣的問題點而作，目的在于提供一種即使在設(shè)置于噪聲環(huán)境嚴(yán)重的位置的情況下，也能夠抑制噪聲所導(dǎo)致的測定精度的降低的電流傳感器。本發(fā)明的電流傳感器的特征在于，具備第一磁性傳感器和第二磁性傳感器，其配置于被測定電流所流過的電流線的周圍，通過來自所述被檢測電流的感應(yīng)磁場而輸出相互大致反相的輸出信號；連接部，其連接于所述第一磁性傳感器和所述第二磁性傳感器的輸出信號的輸出目標(biāo)的電子設(shè)備；和差動部，其連接在所述第一磁性傳感器和所述第二磁性傳感器的各自的信號線的所述連接部側(cè)，對所述第一磁性傳感器的輸出信號和所述第二磁性傳感器的輸出信號進(jìn)行差動運(yùn)算。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，第一、第二磁性傳感器輸出相互大致反相的輸出信號，在第一、第二磁性傳感器的信號線中同樣地附著噪聲，因此能夠通過差動運(yùn)算來使輸出信號增加，同時減小輸出信號所含有的噪聲。此外，因為在第一、第二磁性傳感器的信號線的連接部側(cè)進(jìn)行差動運(yùn)算，所以能夠在遠(yuǎn)離噪聲環(huán)境嚴(yán)重的第一、第二磁性傳感器的位置上，并且在輸出目標(biāo)的電子設(shè)備的附近減小噪聲分量，能夠?qū)﹄娮釉O(shè)備輸出抑制了測定精度降低的傳感器輸出ο
在本發(fā)明的電流傳感器中，優(yōu)選具備屏蔽部，其以覆蓋所述第一磁性傳感器和所 述第二磁性傳感器的各自的信號線的方式進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，能夠減小第一、第二磁性 傳感器的各自的信號線中附著的噪聲，能夠提高測定精度。在本發(fā)明的電流傳感器中，優(yōu)選所述第一磁性傳感器和所述第二磁性傳感器以所 述電流線為中心，點對稱地配置，且敏感度軸方向彼此相同。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，能夠消除靈敏度 方向的外干擾磁場，因此能夠提高測定精度。 在本發(fā)明的電流傳感器中，優(yōu)選所述第一磁性傳感器和所述第二磁性傳感器是包 括如下部件的磁平衡式傳感器磁性傳感器元件，其特性根據(jù)來自所述被測定電流的感應(yīng) 磁場而變化；和反饋線圏，其配置于所述磁性傳感器元件的附近，用于產(chǎn)生抵消所述感應(yīng)磁 場的抵消磁場。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，通過使用磁平衡式傳感器作為磁性傳感器，能夠進(jìn)一歩提高測 定精度。(發(fā)明效果)本發(fā)明的電流傳感器，具備第一磁性傳感器和第二磁性傳感器，其配置于被測定 電流所流過的電流線的周圍，通過來自所述被檢測電流的感應(yīng)磁場而輸出相互大致反相的 輸出信號；連接部，其連接于所述第一磁性傳感器和所述第二磁性傳感器的輸出信號的輸 出目標(biāo)的電子設(shè)備；和差動部，其連接在所述第一磁性傳感器和所述第二磁性傳感器的各 自的信號線的所述連接部側(cè)，對所述第一磁性傳感器的輸出信號和所述第二磁性傳感器的 輸出信號進(jìn)行差動運(yùn)算。因此，即使在電流傳感器設(shè)置于噪聲環(huán)境嚴(yán)重的位置的情況下，也 能夠抑制噪聲所導(dǎo)致的測定精度的降低。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的電流傳感器的圖。圖2是本發(fā)明的實施方式所涉及的電流傳感器的模塊圖。圖3是本發(fā)明的實施方式所涉及的電流傳感器的噪聲的減小方法的說明圖。圖4是使用了本發(fā)明的實施方式所涉及的電流傳感器的輸出結(jié)果的說明圖。(符號說明)1電流傳感器2電流線3安裝框體4連接器(連接部)5屏蔽線(屏蔽部)6連接器側(cè)框體2IA第一磁性傳感器2IB第二磁性傳感器22A、22B 控制部23差動部211反饋線圈212橋接電路221、223 差動電流放大器
222、224 I/V 放大器231差動放大器
具體實施例方式下面，參照附圖，對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。圖1是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的電流傳感器的圖。另外，為了說明的方便， 用虛線表示了安裝框體3和連接器側(cè)框體6。在本實施方式中，圖1所示的電流傳感器1 是將與電流線中流過的被測定電流相應(yīng)的輸出信號輸出到例如ECU (Electronic Control Unit)等設(shè)備的電流傳感器。電流傳感器1具備安裝于電流線2的安裝框體3 ；和通過屏蔽線5而連接于輸出目標(biāo)設(shè)備的連接器4。連接器4通過連接器側(cè)框體6而連接于屏蔽線 5。在安裝框體3內(nèi)，隔著電流線2上下相對地配置有基板11、12，在基板11上設(shè)置有第一磁性傳感器21A和控制部22A(參照圖2)，在基板12上設(shè)置有第二磁性傳感器21B 和控制部22B(參照圖2)。在各基板11、12和電流線2之間，設(shè)置有絕緣間隔部件14、15。 各基板11、12被該絕緣間隔部件14、15從電流線2在上下方向隔開相同距離。此外，第一、 第二磁性傳感器21A、21B在基板11、12上以相對于電流線2的中心相互成為點對稱的位置且各自的磁阻效應(yīng)元件的靈敏度軸方向相同的方式來進(jìn)行配置。另外，第一、第二磁性傳感器21A、21B不限定于上述配置結(jié)構(gòu)，只要以通過來自在電流線2中流過的被測定電流的感應(yīng)磁場而輸出彼此大致反相的輸出信號的方式來配置，則可任意配置。在此所說的大致反相，包括以在差動運(yùn)算后能夠得到充足傳感器輸出程度的相移后的范圍。在連接器側(cè)框體6內(nèi)，容納有在基板17上形成了差動電路的差動部23。在差動部 23上，連接有分別從第一、第二磁性傳感器21A、21B延伸出的信號線。差動部23對分別從第一、第二磁性傳感器21A、21B輸出的輸出信號進(jìn)行差動運(yùn)算，并通過連接器4輸出到輸出目標(biāo)設(shè)備。像這樣，差動部23設(shè)置于與設(shè)置第一、第二磁性傳感器21A、21B的基板11、12 不同的基板17上，以在輸出目標(biāo)設(shè)備的附近進(jìn)行差動運(yùn)算的方式構(gòu)成。另外，連接器側(cè)框體6也可以以能夠減小外干擾噪聲的影響的方式被屏蔽。屏蔽線5在內(nèi)側(cè)容納第一、第二磁性傳感器21A、21B的各信號線，一端固定于安裝框體3，另一端固定于連接器側(cè)框體6。根據(jù)此結(jié)構(gòu)，屏蔽線5在安裝框體3與輸出目標(biāo)設(shè)備之間，防止了在第一、第二磁性傳感器21A、21B的輸出信號中附著噪聲。另外，屏蔽線 5只要是能夠減小外干擾噪聲對各信號線的影響的結(jié)構(gòu)即可，例如，將在被絕緣的狀態(tài)下覆蓋各信號的周圍的金屬膜與連接器側(cè)框體6內(nèi)的基板17的接地圖案接地而構(gòu)成。此外，安裝框體3為非磁性的金屬制品，防止了在第一、第二磁性傳感器21A、21B的輸出信號中附著噪聲。并且，因為安裝框體3連接于基板11、12的接地圖案，所以能夠防止外干擾噪聲的傳播。圖2是表示本發(fā)明的實施方式所涉及的電流傳感器的模塊圖。第一、第二磁性傳感器21A、21B是磁平衡式傳感器，由如下部件構(gòu)成反饋線圈211，其以能夠產(chǎn)生抵消被測定電流所產(chǎn)生的磁場的方向的磁場的方式進(jìn)行配置；橋接電路212，其由作為磁性檢測元件的兩個磁阻效應(yīng)元件和兩個固定電阻元件構(gòu)成。控制部22A包括如下部件差動電流放大器221，其對第一磁性傳感器21A的橋接電路212的差動輸出進(jìn)行放大，并控制反饋線圈211的反饋電流；和I/V放大器222，其將第一磁性傳感器21A的反饋電流變換為電壓?？刂撇?2B包括如下部件差動電流放大器223，其對第二磁性傳感器21B的橋接電路212的差動輸出進(jìn)行放大，并控制反饋線圈211的反饋電流；和I/V放大器224，其將第二磁性傳感器21B的反饋電流變換為電壓。差動部23包括對I/V放大器222、224的差動輸出進(jìn)行放大的差動放大器231。反饋線圈211配置于橋接電路212的磁阻效應(yīng)元件的附近，用于產(chǎn)生抵消由被測定電流所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場的抵消磁場。作為橋接電路212的磁阻效應(yīng)元件，可以列舉 GMR(Giant Magneto Resistance 巨磁阻)元件禾口 TMR(Tunnel Magneto Resistance 隨道式磁阻)元件等。磁阻效應(yīng)元件由于來自被測定電流的感應(yīng)磁場的施加而電阻值發(fā)生變化。通過由兩個磁阻效應(yīng)元件和兩個固定電阻元件構(gòu)成橋接電路212，能夠?qū)崿F(xiàn)高靈敏度的電流傳感器。此外，通過使用磁阻效應(yīng)元件，能夠容易地在與設(shè)置電流傳感器的基板面平行的方向上配置靈敏度軸，并能夠使用平面線圈。橋接電路212具備產(chǎn)生與被測定電流所產(chǎn)生的感應(yīng)磁場相應(yīng)的電壓差的兩個輸出。橋接電路212的兩個輸出被差動電流放大器221、223放大，被放大后的輸出作為電流 (反饋電流)被提供給反饋線圈211。該反饋電流對應(yīng)于與感應(yīng)磁場相應(yīng)的電壓。此時，在反饋線圈211中，產(chǎn)生與抵消感應(yīng)磁場的抵消磁場。然后，成為了感應(yīng)磁場和抵消磁場相抵消的平衡狀態(tài)時的反饋線圈211中流過的電流被I/V放大器222、2M變換為電壓，該電壓成為傳感器輸出。另外，在差動電流放大器221中，通過將電源電壓設(shè)定為與I/V變換的基準(zhǔn)電壓 + (反饋線圈電阻的額定內(nèi)最大值χ滿刻度(full scale)時反饋線圈電流)接近的值，由此反饋電流自動地被限制，能夠起到保護(hù)磁阻效應(yīng)元件和反饋線圈的效果。此外，雖然在此對橋接電路212的兩個輸出的差動進(jìn)行放大后使用于反饋電流，但也可以從橋接電路中只將中點電位作為輸出，并根據(jù)與規(guī)定的基準(zhǔn)電位的電位差來作為反饋電流。差動放大器231將I/V放大器222、2M的輸出信號的差動值作為傳感器輸出來處理。通過進(jìn)行這種處理，第一、第二磁性傳感器21A、21B的輸出信號中的地磁等外部磁場的影響被消除，能夠更高精度地測定電流。下面，參照圖3，對噪聲的減小方法進(jìn)行說明。如圖3所示，第一、第二磁性傳感器21A、2IB在基板11、12上，以相對于電流線2的中心彼此成為點對稱的位置并各自的磁阻效應(yīng)元件的靈敏度軸方向成為相同方向的方式來進(jìn)行配置。在此狀態(tài)下，若在電流線2中流過被測定電流，則在電流線2的周圍產(chǎn)生箭頭 Ha所示的那種磁場。因此，第一、第二磁性傳感器21A、21B通過來自被測定電流的感應(yīng)磁場能夠得到相互反相的輸出信號。此外，第一、第二磁性傳感器21A、21B配置于噪聲環(huán)境嚴(yán)重的位置，例如，受到箭頭Hb所示的那種地磁等外干擾磁場的影響。在此情況下，在第一、第二磁性傳感器21A、21B的輸出信號中由于外干擾磁場的影響而附加相互同相的噪聲。然后，來自第一、第二磁性傳感器21A、21B的輸出信號在連接器4側(cè)(輸出目標(biāo)設(shè)備側(cè))輸入到差動放大器231，在差動放大器231中進(jìn)行差動運(yùn)算。在此情況下，在第一、第二磁性傳感器21A、21B的輸出信號中，基于被測定電流的感應(yīng)磁場的輸出分量相互反相， 因此被進(jìn)行加法處理。另一方面，在第一、第二磁性傳感器21A、21B的輸出信號中，基于外干擾磁場的噪聲分量相互同相，因此被除去。這樣一來，電流傳感器1的測定精度得到了提高。此時，差動放大器231所進(jìn)行的差動運(yùn)算，在遠(yuǎn)離了噪聲環(huán)境嚴(yán)重的位置的噪聲環(huán)境良好的連接器4側(cè)進(jìn)行。因此，能夠減小附著于差動運(yùn)算后的傳感器輸出的噪聲，從而抑制測定精度的降低。另外，在本實施方式中，采用了使用磁平衡式傳感器作為第一、第二磁性傳感器的結(jié)構(gòu)，但不限定于此結(jié)構(gòu)。磁性傳感器只要為根據(jù)來自流過電流線的被測定電流的感應(yīng)磁場而輸出相互大致反相的輸出信號的磁性傳感器即可，例如，也可以使用磁比例式傳感器。 通過使用磁比例式傳感器，與使用磁平衡式傳感器的結(jié)構(gòu)相比，能夠減小消耗功率。此外，在本實施方式中，采用了與連接器4鄰接地設(shè)置差動部23的結(jié)構(gòu)，但差動部 23只要設(shè)置于第一、第二磁性傳感器21A、21B的各自的信號線的連接器4側(cè)即可。即，差動部23只要為充分遠(yuǎn)離了噪聲環(huán)境嚴(yán)重的第一、第二磁性傳感器21A、21B的位置，而遠(yuǎn)離連接器4地設(shè)置即可。在此，對使用了本發(fā)明的電流傳感器的輸出結(jié)果進(jìn)行說明。在此，比較使用了本發(fā)明的電流傳感器的輸出結(jié)果和使用了比較例的電流傳感器的輸出結(jié)果，來進(jìn)行說明。圖 4是表示電流傳感器的輸出結(jié)果的圖，實線表示了本發(fā)明的電流傳感器的輸出結(jié)果，虛線表示了比較例的電流傳感器的輸出結(jié)果。比較例所涉及的電流傳感器在如下這一點上與本發(fā)明的電流傳感器不同在第一、第二磁性傳感器21A、21B的附近進(jìn)行了差動運(yùn)算處理。如圖4的虛線所示，在比較例所涉及的電流傳感器的傳感器輸出中，在每個規(guī)定的周期中含有較大的噪聲分量。該噪聲在從大約-5V到大約+15V之間振動，使測定精度顯著降低。因此，在比較例所涉及的電流傳感器中，必須設(shè)置從輸出信號中除去噪聲分量的濾波器電路，而濾波器電路的設(shè)計等花費(fèi)大量的時間。另一方面，如圖4的實線所示，在本發(fā)明所涉及的電流傳感器1的傳感器輸出中，通過差動放大器231的差動運(yùn)算而除去了較大的噪聲分量，能夠得到大約+6V的固定的輸出。像這樣，根據(jù)本發(fā)明的電流傳感器1，通過簡易的結(jié)構(gòu)，與比較例所涉及的電流傳感器相比，能夠大幅減小傳感器輸出中所包含的噪聲分量。像這樣，在本實施方式中，差動放大器231遠(yuǎn)離噪聲環(huán)境嚴(yán)重的第一、第二磁性傳感器21A、21B，且與輸出目標(biāo)設(shè)備的附近的連接器4鄰接地設(shè)置。因此，第一、第二磁性傳感器21A、21B的輸出信號在輸出目標(biāo)設(shè)備的附近進(jìn)行差動運(yùn)算從而除去噪聲，因此能夠?qū)敵瞿繕?biāo)設(shè)備輸出高精度的傳感器輸出。此外，因為差動放大器231遠(yuǎn)離噪聲環(huán)境嚴(yán)重的位置地設(shè)置，所以能夠抑制在差動運(yùn)算后的傳感器輸出中摻入噪聲，能夠提高測定精度。本發(fā)明不限定于上述實施方式，可以進(jìn)行各種變更來實施。例如，可以適當(dāng)變更上述實施方式中的各元件的連接關(guān)系、大小等來實施。此外，在上述實施方式中，對將磁阻效應(yīng)元件使用于磁平衡式電流傳感器的情況進(jìn)行了說明，但也可以將霍爾元件或其他磁性檢測元件使用于磁平衡式電流傳感器而構(gòu)成。并且，在上述實施方式中，采用了通過屏蔽線來屏蔽從第一、第二磁性傳感器延伸出的信號線的結(jié)構(gòu)，但也可以采用不設(shè)置屏蔽線的結(jié)構(gòu)。 即使為這種結(jié)構(gòu)，也能夠?qū)敵瞿繕?biāo)設(shè)備輸出減小了噪聲分量的傳感器輸出。此外，本發(fā)明可以不脫離本發(fā)明的范圍地適當(dāng)變更來實施。(產(chǎn)業(yè)上的可利用性)本發(fā)明可以應(yīng)用于檢測電動汽車或混合動力汽車的電動機(jī)驅(qū)動用的電流的大小的電流傳感器。
權(quán)利要求
1.一種電流傳感器，其特征在于，具備第一磁性傳感器和第二磁性傳感器，其配置于被測定電流所流過的電流線的周圍，通過來自所述被檢測電流的感應(yīng)磁場而輸出相互大致反相的輸出信號；連接部，其連接于所述第一磁性傳感器和所述第二磁性傳感器的輸出信號的輸出目標(biāo)的電子設(shè)備；和差動部，其連接在所述第一磁性傳感器和所述第二磁性傳感器的各自的信號線的所述連接部側(cè)，對所述第一磁性傳感器的輸出信號和所述第二磁性傳感器的輸出信號進(jìn)行差動運(yùn)算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電流傳感器，其特征在于，具備屏蔽部，其以覆蓋所述第一磁性傳感器和所述第二磁性傳感器的各自的信號線的方式進(jìn)行設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流傳感器，其特征在于，所述第一磁性傳感器和所述第二磁性傳感器以所述電流線為中心，點對稱地配置，且敏感度軸方向彼此相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電流傳感器，其特征在于，所述第一磁性傳感器和所述第二磁性傳感器是包括如下部件的磁平衡式傳感器磁性傳感器元件，其特性根據(jù)來自所述被測定電流的感應(yīng)磁場而變化；和反饋線圈，其配置于所述磁性傳感器元件的附近，用于產(chǎn)生抵消所述感應(yīng)磁場的抵消磁場。
全文摘要
提供一種即使在設(shè)置于噪聲環(huán)境嚴(yán)重的位置的情況下，也能夠抑制噪聲所導(dǎo)致的測定精度降低的電流傳感器。為此，本發(fā)明的電流傳感器(1)的特征在于，具備第一磁性傳感器(21A)和第二磁性傳感器(21B)，其配置于被測定電流所流過的電流線(2)的周圍，通過來自被檢測電流的感應(yīng)磁場而輸出相互大致反相的輸出信號；連接器(4)，其連接于第一磁性傳感器(21A)和第二磁性傳感器(21B)的輸出信號的輸出目標(biāo)的電子設(shè)備；和差動部(23)，其與第一磁性傳感器(21A)和第二磁性傳感器(21B)的各自的信號線的連接器(4)鄰接，對第一磁性傳感器(21A)的輸出信號和第二磁性傳感器(21B)的輸出信號進(jìn)行差動運(yùn)算。
文檔編號G01R19/00GK102313831SQ20111016222
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月7日
發(fā)明者田村學(xué) 申請人:阿爾卑斯綠色器件株式會社