電流檢測(cè)器的制造方法
【專利摘要】一種電流檢測(cè)器，包括磁芯，沿在被檢測(cè)電流導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的環(huán)繞方向形成環(huán)狀的磁路；霍爾元件，配置在形成于磁芯上的間隙內(nèi)，霍爾元件用于輸出與被檢測(cè)電流導(dǎo)通時(shí)在間隙內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；放大器，用于放大從霍爾元件輸出的電壓信號(hào)；以及電路基板，電路基板的貼裝面沿與通過(guò)間隙內(nèi)的磁通交叉的方向配置，在間隙內(nèi)將霍爾元件面貼裝在貼裝面上，其中，在連接霍爾元件的一個(gè)輸出端子與放大器的輸入端子之間的信號(hào)路徑上形成有根據(jù)磁場(chǎng)的變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)部，其中，磁場(chǎng)的變化基于被檢測(cè)電流的變化，電磁感應(yīng)部由沿電路基板的貼裝面形成為螺旋狀的導(dǎo)電圖案構(gòu)成。
【專利說(shuō)明】電流檢測(cè)器
[0001]本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2011年4月20日、申請(qǐng)?zhí)枮?01110099721.9、發(fā)明名稱為“電
流檢測(cè)器”的專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此作為參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種用于電流測(cè)定或者過(guò)電流檢測(cè)、電流反饋控制等的磁比例式電流檢測(cè)器。
【背景技術(shù)】
[0003]這種電流檢測(cè)器(電流傳感器)采用了如下的方法:通過(guò)磁芯(core)聚集由于導(dǎo)通被檢測(cè)電流而產(chǎn)生的磁通，再用霍爾元件將該磁通轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)來(lái)檢測(cè)電流值。另外，從霍爾元件得到的輸出電壓經(jīng)運(yùn)算放大器等放大器被放大，且被用作傳感器的檢測(cè)信號(hào)。
[0004]通常，霍爾元件的輸出電壓與通過(guò)磁芯間隙(霍爾元件的磁敏部)的磁場(chǎng)的大小(磁通量)成比例。但是，由于未通過(guò)霍爾元件的磁敏部而通過(guò)磁敏部的外側(cè)的磁通對(duì)電流的檢測(cè)不起作用，因而實(shí)際上得到的霍爾元件的輸出電平在表觀上具有降低的傾向。關(guān)于該問(wèn)題，日本專利第2552683號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了如下的現(xiàn)有技術(shù):通過(guò)在霍爾元件的雙面或者單面上配置高導(dǎo)磁率的強(qiáng)磁性體片，從而將間隙內(nèi)的磁通密度擴(kuò)大后施加到霍爾元件上。
[0005]依照上述現(xiàn)有技術(shù)，可以考慮通過(guò)將施加到霍爾元件的磁通密度擴(kuò)大為通常的2倍?5倍，從而被檢測(cè)電流本身在比較小的范圍內(nèi)，將從霍爾元件得到的輸出電壓倍增，也能夠提高電流的檢測(cè)精度。
[0006]使用了電流檢測(cè)器的過(guò)電流的早期檢測(cè)在諸如變換器、電動(dòng)機(jī)控制裝置、焊接機(jī)、電梯等電機(jī)系統(tǒng)中是重要的問(wèn)題。但是，既然電流檢測(cè)器使用了磁芯或者運(yùn)算放大器，則就無(wú)法完全去除磁芯或者運(yùn)算放大器所固有的延遲因素。即，磁芯具有由渦流損耗、磁滯損耗這樣的鐵損所產(chǎn)生的延遲因素。另外，在運(yùn)算放大器存在有壓擺率(through rate)和GB積這樣的電延遲因素。這樣的延遲因素在過(guò)電流等產(chǎn)生時(shí)，就是使檢測(cè)信號(hào)的輸出延遲的主要原因，使過(guò)電流的早期檢測(cè)變得困難。
[0007]可以認(rèn)為在間隙內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)在某種程度穩(wěn)定的狀況下，上述現(xiàn)有技術(shù)對(duì)提高檢測(cè)精度是有效的。但是，像瞬間過(guò)電流這樣被檢測(cè)電流在某一時(shí)刻變化較大的狀況下，由于磁芯本身存在延遲因素，因而不論設(shè)置了多少?gòu)?qiáng)磁性體片，也未必能夠借此提高檢測(cè)信號(hào)的響應(yīng)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種即使在電流檢測(cè)器中具有不可避免的延遲因素，也能夠改善其響應(yīng)性的技術(shù)。
[0009]為了解決上述問(wèn)題，作為改善針對(duì)被檢測(cè)電流變化的響應(yīng)性的方法，本發(fā)明的發(fā)明人正是著眼于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小與磁場(chǎng)的變化率成比例這一定律，從而想到了如下的解決方法。
[0010]S卩，本發(fā)明第一方面的電流檢測(cè)器包括:磁芯，沿在被檢測(cè)電流導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的環(huán)繞方向形成環(huán)狀的磁路；霍爾元件，配置在形成于該磁芯上的間隙內(nèi)，用于輸出與被檢測(cè)電流導(dǎo)通時(shí)在間隙內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；以及放大器，用于放大從該霍爾兀件輸出的電壓信號(hào)。
[0011]尤其是，本發(fā)明的電流檢測(cè)器在連接霍爾元件的輸出端子與放大器的輸入端子之間的信號(hào)路徑上形成有根據(jù)磁場(chǎng)的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)部，其中，該磁場(chǎng)的變化基于被檢測(cè)電流的變化。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的電流檢測(cè)器，尤其是在被檢測(cè)電流變化時(shí)可以發(fā)揮有用性。也就是說(shuō)，如果被檢測(cè)電流變化(例如，產(chǎn)生過(guò)電流)，則與其相伴磁場(chǎng)也急劇地變化，因而就能夠根據(jù)電流的瞬時(shí)變化而從電磁感應(yīng)部得到較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。此時(shí)，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)作用于抬高從霍爾元件輸出的電壓信號(hào)的方向，由此提高輸出電壓的上升沿響應(yīng)性。因此，即使磁芯或者運(yùn)算放大器等放大器分別存在有不可避免的延遲因素，也能夠部分補(bǔ)償其響應(yīng)延遲而大大地提高作為電流檢測(cè)器的響應(yīng)性。
[0013]另外，本發(fā)明的電流檢測(cè)器可以還具備電路基板。電路基板的貼裝面沿與通過(guò)間隙內(nèi)的磁通交叉的方向配置，在間隙內(nèi)將霍爾元件面貼裝在貼裝面上。在這種情況下，上述電磁感應(yīng)部?jī)?yōu)選由沿電路基板的貼裝面形成為環(huán)狀或線圈狀的導(dǎo)電圖案構(gòu)成。
[0014]根據(jù)上述方式，則例如在電路基板的貼裝面上，(I)作為圍繞霍爾元件的外周的形狀的導(dǎo)電圖案能夠配置電磁感應(yīng)部、或(2)作為在與霍爾元件分離的位置上形成開(kāi)口的導(dǎo)電圖案可以配置電磁感應(yīng)部。如果是上述(I)的配置，則能夠隨著在間隙內(nèi)貫通霍爾元件(磁敏面)的磁場(chǎng)的變化而得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。另外，如果為上述(2)的配置，則能夠隨著穿過(guò)間隙外側(cè)的磁場(chǎng)的變化而得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。不論是哪一種配置，通過(guò)使在被檢測(cè)電流變化時(shí)磁場(chǎng)變化，從而都能夠用對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)變化率的大小的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)抬高從霍爾元件輸出的輸出電壓，進(jìn)而能夠提高電流檢測(cè)器的響應(yīng)性。
[0015]或者，本發(fā)明的電流檢測(cè)器可以具備另一方式的電路基板。另一方式的電路基板的貼裝面沿與通過(guò)間隙內(nèi)的磁通交叉的方向配置，在與貼裝面交叉的方向上連接了從霍爾元件上形成為引線狀的輸出端子的狀態(tài)下安裝霍爾元件。在這種情況下，上述電磁感應(yīng)部?jī)?yōu)選由沿電路基板的貼裝面形成為環(huán)狀或線圈狀的導(dǎo)電圖案構(gòu)成。
[0016]在上述另一方式中，電路基板在間隙的外側(cè)形成導(dǎo)電圖案的電磁感應(yīng)部。在這種情況下，通過(guò)使在間隙的外側(cè)產(chǎn)生的磁場(chǎng)(磁通)交錯(cuò)地通過(guò)呈環(huán)狀或者線圈狀的電磁感應(yīng)部的開(kāi)口，從而就能夠隨著該磁場(chǎng)的變化而得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。因而，同樣地通過(guò)使在被檢測(cè)電流變化時(shí)磁場(chǎng)變化，從而能夠用對(duì)應(yīng)于磁場(chǎng)變化率的大小的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)抬高從霍爾元件輸出的輸出電壓，進(jìn)而能夠提高電流檢測(cè)器的響應(yīng)性。
[0017]在上述其他方式中，從磁通相對(duì)于電路基板的通過(guò)方向觀察,也可以僅在間隙的中心線的任一單側(cè)形成有導(dǎo)電圖案。在這種情況下，由于能夠僅在間隙的中心線的單側(cè)使磁通交錯(cuò)地通過(guò)電磁感應(yīng)部的開(kāi)口，因而能夠有效地充分利用有限的貼裝面的區(qū)域以形成導(dǎo)電圖案。
[0018]或者，在上述其他方式中，從磁通相對(duì)于電路基板的通過(guò)方向觀察，導(dǎo)電圖案跨過(guò)間隙的中心線形成在中心線的兩側(cè)，且在導(dǎo)電圖案形成為環(huán)或線圈進(jìn)行觀察時(shí)的開(kāi)口中，任一側(cè)的開(kāi)口面積大于另一側(cè)的開(kāi)口面積。
[0019]在這種情況下，如果在間隙的中心線的一側(cè)和另一側(cè)上交錯(cuò)的磁場(chǎng)分別在電磁感應(yīng)部的開(kāi)口變化，則在兩側(cè)雙方的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沿相互抵消的方向作用，而通過(guò)增大任意一側(cè)的開(kāi)口面積，從而就能夠有效地產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
[0020]另外，磁芯也可以包括:環(huán)狀的主體，形成在間隙內(nèi)通過(guò)霍爾元件的第一磁路；以及分支部，從主體分支地形成，分支部形成經(jīng)由電路基板通過(guò)電磁感應(yīng)部的第二磁路。
[0021]根據(jù)上述構(gòu)成，在間隙內(nèi)，通過(guò)第一磁路的磁場(chǎng)(磁通)的變化能夠從霍爾元件得到輸出電壓。另一方面，在間隙的外側(cè)，通過(guò)第二磁路的磁場(chǎng)(磁通)的變化能夠得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。于是，即使在間隙的外側(cè)也能夠產(chǎn)生充分大的磁場(chǎng)，進(jìn)而能夠隨其變化有效地產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
[0022]綜合以上方面，本發(fā)明的電流檢測(cè)器能夠減輕在構(gòu)造上不可避免的延遲因素的影響，進(jìn)而大大地提高針對(duì)被檢測(cè)電流的變化的響應(yīng)性。于是，便能夠有助于提高使用了電流檢測(cè)器的電機(jī)系統(tǒng)的安全性，進(jìn)而提高其可靠性。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是表示一種實(shí)施方式的電流檢測(cè)器的構(gòu)成的示意圖。
[0024]圖2是將一種實(shí)施方式的電流檢測(cè)器的輸出特性與比較例進(jìn)行對(duì)比表示的輸出曲線圖。
[0025]圖3是表示將霍爾元件形成為面貼裝型時(shí)的結(jié)構(gòu)示例的立體圖，其中，圖3的(A)是表示電磁感應(yīng)部的配置例I的立體圖，圖3的⑶是表示電磁感應(yīng)部的配置例2的立體圖。
[0026]圖4是表示將霍爾元件形成為引線安裝型時(shí)的結(jié)構(gòu)示例的立體圖。
[0027]圖5是單獨(dú)表示電路基板的正視圖。
[0028]圖6是表示磁芯的其他結(jié)構(gòu)示例的縱截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面，將參照【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0030]圖1是表示一種實(shí)施方式的電流檢測(cè)器100的構(gòu)成的示意圖。下面，將說(shuō)明電流檢測(cè)器100的構(gòu)成。
[0031][磁芯]
[0032]電流檢測(cè)器100具備例如鐵氧體制的磁芯102。該磁芯102整體上呈大致四方環(huán)狀(環(huán)狀)。在磁芯102的內(nèi)側(cè)(環(huán)的內(nèi)周)形成有大致矩形狀的電流導(dǎo)通部102a。在該電流導(dǎo)通部102a上插入貫通有總線等導(dǎo)體105。電流檢測(cè)器100將通過(guò)導(dǎo)體105的電流作為檢測(cè)對(duì)象。磁芯102沿被檢測(cè)電流(If)流經(jīng)導(dǎo)體105時(shí)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的環(huán)繞方向呈環(huán)狀配置。此外，在被檢測(cè)電流(If)為比較低的水準(zhǔn)(微弱電流)的情況下，可以將多匝導(dǎo)體105纏繞在磁芯102上。
[0033][間隙]
[0034]如上所述，磁芯102呈大致四方環(huán)狀。因此，在磁芯102分別包括一對(duì)短邊部102b和長(zhǎng)邊部102c。另外，通過(guò)在磁芯102的例如一側(cè)長(zhǎng)邊部102c的途中部分切開(kāi)，從而形成有間隙(gap) 102d。此外，間隙102d也可以在一對(duì)短邊部102b上形成。
[0035][霍爾元件]
[0036]電流檢測(cè)器100具備有霍爾元件106。霍爾元件106是在插入到間隙102內(nèi)的狀態(tài)下被安裝到磁芯102上的?；魻栐?06是一種用于輸出對(duì)應(yīng)于在間隙102d內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的強(qiáng)度(磁通量)的電壓信號(hào)(Vh:霍爾電壓)的磁敏元件。此外，霍爾元件106是通過(guò)例如樹(shù)脂密封而被封裝的電子元件。例如，通過(guò)未圖示的電源回路向霍爾元件106供給控制電流(Ic)0
[0037][放大器]
[0038]另外，電流檢測(cè)器100還具備諸如運(yùn)算放大器等放大器108，霍爾元件106的輸出端子分別經(jīng)由電阻110、112與該放大器108的同相輸入端子(+)和反相輸入端子(一)連接。從霍爾元件106輸出的輸出電壓通過(guò)信號(hào)路徑118輸入至放大器108的各輸入端子。
[0039]在電流檢測(cè)器100中，放大器108構(gòu)成同相放大電路。該同相放大電路將從霍爾兀件106輸出的電壓信號(hào)(端子間電壓)放大，并將其結(jié)果作為輸出電壓(Vout)輸出。此夕卜，經(jīng)由反饋電阻114將輸出電壓(Vout)負(fù)反饋到放大器108的反相輸入端子(一)。另夕卜，從例如偏移調(diào)整電路116向同相輸入端子(+)輸入偏移電壓。偏移電壓用于調(diào)整(補(bǔ)償)在被檢測(cè)電流(If)非導(dǎo)通時(shí)的輸出電壓(Vout)值。此外，在不特別需要這種偏移調(diào)整的情況下，可以不設(shè)置偏移調(diào)整電路116。
[0040][電磁感應(yīng)部]
[0041]并且，電流檢測(cè)器100在信號(hào)路徑118的途中還具備電磁感應(yīng)部120。S卩，電磁感應(yīng)部120是將信號(hào)路徑118的一部分形成為了環(huán)狀或者線圈狀的導(dǎo)電通路。電磁感應(yīng)部120與霍爾元件106同樣地設(shè)置在磁通貫通的位置上。上述霍爾元件106用于輸出與由于被檢測(cè)電流(If)的導(dǎo)通而產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小成比例的電壓信號(hào)的元件。而電磁感應(yīng)部120產(chǎn)生與磁場(chǎng)(磁通)的變化率成比例的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。此外,關(guān)于優(yōu)選的電磁感應(yīng)部120的配置示例，將使用另外的附圖在后面進(jìn)行說(shuō)明。
[0042]本發(fā)明的發(fā)明人根據(jù)由電磁感應(yīng)部120所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(ε )的大小與磁場(chǎng)
(φΒ)隨時(shí)間的變化率(一dq>B/dt)成比例這一定律，發(fā)現(xiàn)了如下現(xiàn)象:尤其是在被檢測(cè)電
流(If)的變化時(shí)期(瞬時(shí)響應(yīng))，在電磁感應(yīng)部120所產(chǎn)生的比較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)對(duì)改善輸出電壓(Vout)的響應(yīng)性是有效的。以下，列舉具體示例來(lái)驗(yàn)證本實(shí)施方式中的響應(yīng)性的改善。
[0043][輸出特性]
[0044]圖2是將本實(shí)施方式的電流檢測(cè)器100的輸出特性與比較例(現(xiàn)有技術(shù))對(duì)比表示的輸出曲線圖。此外，可以與本實(shí)施方式對(duì)比的比較例例如是在圖1的構(gòu)成中，不具有相當(dāng)于電磁感應(yīng)部120的構(gòu)成的電流檢測(cè)器(現(xiàn)有的電流檢測(cè)器)。另外，在圖2中，橫軸方向上表示隨著被檢測(cè)電流的導(dǎo)通所經(jīng)過(guò)的時(shí)間，縱軸方向上表示輸出電壓(Vout)的電平。
[0045]例如，以如下情況為例:在初始狀態(tài)下被檢測(cè)電流(If)為非導(dǎo)通(O電平)，其后階梯狀地使固定值的被檢測(cè)電流(例如過(guò)電流)導(dǎo)通。此時(shí)，圖2中實(shí)線所示的輸出電平的變化表示使用了本實(shí)施方式的電流檢測(cè)器100時(shí)的特性。另外，圖2中點(diǎn)劃線所示的輸出電平的變化表示使用了比較例的電流檢測(cè)器時(shí)的特性。
[0046][比較例的特性][0047]首先，比較例的輸出特性相對(duì)于被檢測(cè)電流的變化(階梯輸入)顯示了延遲。即，在這里，在開(kāi)始了被檢測(cè)電流的導(dǎo)通之后，在時(shí)刻t3輸出電平達(dá)到了閾值(Vb)，其后在經(jīng)過(guò)了一定程度的時(shí)間后輸出電平接近于恒定值(Va)。此外，如果電流檢測(cè)器的輸出電平達(dá)到閾值(Vb)，則能夠檢測(cè)出在該時(shí)刻(t3)發(fā)生了過(guò)電流等。
[0048]比較例中所看到的延遲一般來(lái)說(shuō)是起因于磁芯、運(yùn)算放大器等放大器所具有的固有延遲因素而出現(xiàn)的。這種延遲對(duì)電流檢測(cè)器而言是在構(gòu)造上不可避免的。磁芯的延遲因素是諸如渦流損耗、磁滯損耗這樣的鐵損因素。另外，放大器的延遲因素是諸如壓擺率和GB積這些因素。
[0049][實(shí)施方式的特性]
[0050]然后，觀察本實(shí)施方式的電流檢測(cè)器100的輸出特性可知，在與比較例相比早的時(shí)刻tl輸出電平達(dá)到閾值(Vb)，并且，在時(shí)刻t3之前的時(shí)刻t2輸出電平超過(guò)了恒定值(Va)。輸出電平在顯示了一些過(guò)沖(overshoot)之后穩(wěn)定在恒定值(Va)上。
[0051]在本實(shí)施方式的電流檢測(cè)器100中，也存在有上述那樣的在構(gòu)造上不可避免的延遲因素，在輸出電平上一定產(chǎn)生了所有的延遲。另外，在本實(shí)施方式的電流檢測(cè)器100中，能夠與在被檢測(cè)電流的導(dǎo)通初期(例如原點(diǎn)?時(shí)刻tl的期間)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化率成比例地得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)將在霍爾元件106的輸出端子之間產(chǎn)生的電位差(與磁場(chǎng)成比例的電壓信號(hào))被整體抬高，與比較例相比，有助于提高輸出電壓(Vout)的上升沿響應(yīng)性。
[0052]如上所述，依照本實(shí)施方式的電流檢測(cè)器100，即使磁芯102、放大器108分別存在有不可避免的延遲因素，也能夠部分補(bǔ)償其響應(yīng)延遲，進(jìn)而縮短輸出電壓(Vout)上升至閾值(Vb)的電平的時(shí)間。
[0053][配置例]
[0054]接下來(lái)，列舉幾個(gè)示例對(duì)電流檢測(cè)器100中的霍爾元件106、電磁感應(yīng)部120的具體配置和方式進(jìn)行說(shuō)明。
[0055][面貼裝型]
[0056]圖3是顯示將霍爾元件106采用了面貼裝型時(shí)的結(jié)構(gòu)示例的立體圖。關(guān)于電磁感應(yīng)部120的配置，圖3所示的結(jié)構(gòu)示例還顯示了不同的兩種示例。以下，分別對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明。
[0057][配置例I]
[0058]圖3的(A):電流檢測(cè)器100具備電路基板122，在該電路基板122上面貼裝有霍爾元件106和放大器108。在面貼裝型的霍爾元件106上，例如，在封裝(密封樹(shù)脂)的側(cè)面上形成有端子106a。另外，在電路基板122的貼裝面上形成有導(dǎo)電圖案(pattern) 124、126，在貼裝面上，霍爾元件106的端子106a錫焊在這些導(dǎo)電圖案124、126上。在相反側(cè)的貼裝面上也形成有未圖示的兩個(gè)導(dǎo)電圖案，這些導(dǎo)電圖案經(jīng)由過(guò)孔(via) 128與導(dǎo)電圖案124、126連接。另外，在相反側(cè)的貼裝面上，兩個(gè)導(dǎo)電圖案經(jīng)由晶片電阻部件(圖中都未顯示)與放大器108的各輸入端子連接。因此，導(dǎo)電圖案124、126構(gòu)成了圖1所示的信號(hào)路徑118的一部分。在圖3中，放大器108未顯不。
[0059]在將霍爾元件106形成為面貼裝型的情況下，電路基板122成為與霍爾元件106一起插入至間隙102d內(nèi)配置的結(jié)構(gòu)。此時(shí)，間隙102d內(nèi)產(chǎn)生的磁通BI大致垂直地貫通霍爾元件106的磁敏面。[0060]在圖3中的(A)的配置例中，電磁感應(yīng)部120是由上述導(dǎo)電圖案124、126在貼裝面上形成的環(huán)而實(shí)現(xiàn)的，這種環(huán)在間隙102d的外側(cè)形成有開(kāi)口。在這種情況下，在通過(guò)間隙102d的外側(cè)的磁通B2貫通環(huán)的開(kāi)口時(shí)，能夠隨著該磁場(chǎng)的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
[0061][配置例2]
[0062]圖3中的(B):在配置例2中，在電路基板122的貼裝面上，霍爾元件106的端子106a也分別錫焊在這些導(dǎo)電圖案124、126上。另外，在相反側(cè)的貼裝面上也形成有未圖示的兩個(gè)導(dǎo)電圖案，這些導(dǎo)電圖案經(jīng)由未圖示的過(guò)孔與導(dǎo)電圖案124、126連接。另外，在相反側(cè)的貼裝面上，兩個(gè)導(dǎo)電圖案經(jīng)由晶片電阻部件(圖中都未顯示)與放大器108的各輸入端子連接。
[0063]該配置例2雖然也是將霍爾元件106形成為面貼裝型的結(jié)構(gòu)，但電磁感應(yīng)部120的配置與配置例I不同。也就是說(shuō)，在配置例2的情況下，由導(dǎo)電圖案124、126形成的環(huán)以在貼裝面上圍繞霍爾元件106的方式形成，且這種環(huán)在間隙102d的內(nèi)側(cè)形成有開(kāi)口。因而，在配置例2的情況下，就能夠隨在通過(guò)間隙102d內(nèi)的磁通BI貫通環(huán)的開(kāi)口時(shí)的磁場(chǎng)的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
[0064]此外，在配置例I和配置例2中，由于產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的磁通(B1、B2)不同，因而在需要更高的響應(yīng)性的情況下，優(yōu)選使用能夠以更大的磁通BI獲得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的配置例2。
[0065][引線安裝型]
[0066]圖4是顯示將霍爾元件106采用引線安裝型時(shí)的結(jié)構(gòu)示例的立體圖。圖4的結(jié)構(gòu)示例示出了電磁感應(yīng)部120的配置例3。
[0067]在引線安裝型的霍爾元件106中設(shè)置有例如從封裝的側(cè)面突出的引線端子106b(未圖示全部)。另外，在電路基板122的貼裝面上，與導(dǎo)電圖案124、126—起地形成有未圖示的通孔。在將霍爾元件106的引線端子106b插入至通孔內(nèi)的狀態(tài)下，分別將導(dǎo)電圖案124、126與引線端子106b錫焊。
[0068]此外，在圖4的結(jié)構(gòu)示例中，在電路基板122的相反側(cè)的貼裝面上也形成有未圖示的兩個(gè)導(dǎo)電圖案，這些導(dǎo)電圖案經(jīng)由過(guò)孔128與導(dǎo)電圖案124、126連接。另外，在相反側(cè)的貼裝面上，兩個(gè)導(dǎo)電圖案經(jīng)由晶片電阻部件(圖中都未顯示)與放大器108的各輸入端子連接。在這里，列舉了將引線端子106b插入到通孔后再錫焊的示例，但引線端子也可以錫焊在導(dǎo)電圖案124,126的焊盤(land)上。
[0069][配置例3]
[0070]在將霍爾元件106采用引線安裝型的情況下，電路基板122成為其貼裝面沿磁通BI的貫通方向配置的結(jié)構(gòu)。于是，霍爾元件106成為經(jīng)由引線端子106b從貼裝面大致垂直地突出的姿勢(shì)的狀態(tài)下插入至間隙102d內(nèi)的狀態(tài)。在這種情況下，間隙102d內(nèi)產(chǎn)生的磁通BI大致垂直地貫通霍爾元件106的磁敏面。
[0071]在圖4的配置例3中，電磁感應(yīng)部120由上述導(dǎo)電圖案124、126在貼裝面上形成的環(huán)而實(shí)現(xiàn)。另外，導(dǎo)電圖案124、126形成的環(huán)在間隙102d的外側(cè)形成有與磁通BI平行的開(kāi)口。在這種情況下，由于通過(guò)間隙102d的外側(cè)的磁通B2交錯(cuò)地通過(guò)環(huán)的開(kāi)口，因而能夠隨著該磁場(chǎng)的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
[0072][配置例4][0073]另外，圖5是在將霍爾元件106形成為插入(通孔)安裝型時(shí)的結(jié)構(gòu)示例中，將電路基板122單獨(dú)顯示的正視圖。圖5的結(jié)構(gòu)示例示出了與圖4不同的電磁感應(yīng)部120的配置例4。
[0074]在該配置例4中，電磁感應(yīng)部120也是由上述導(dǎo)電圖案124、126在貼裝面上形成的環(huán)而實(shí)現(xiàn)。但是，在配置例4中，以跨過(guò)在磁通的通過(guò)方向上觀察到的間隙102d的中心線CL的方式在中心線CL的兩側(cè)形成有環(huán)。但是，如果在中心線CL的兩側(cè)上著眼于各自的開(kāi)口，則一側(cè)(圖5中上側(cè))的開(kāi)口面積Al比另一側(cè)(圖5中下側(cè))的開(kāi)口面積A2大。在圖5中，在各個(gè)開(kāi)口面積Al、A2上分別標(biāo)有不同種類的影線。
[0075]在配置例4的情況下，由于在中心線CL的兩側(cè)形成有電磁感應(yīng)部120的環(huán)，因而如圖5所示，即磁通B2通過(guò)了該環(huán)，兩側(cè)的環(huán)由于磁通B2的U形轉(zhuǎn)彎也會(huì)互相抵消感應(yīng)電流。但是，由于在中心線CL的兩側(cè)各環(huán)的開(kāi)口面積Al、A2不同(Al >A2)，因而在上側(cè)的環(huán)上更多的磁通B2交錯(cuò)通過(guò)。因而，在配置例4中，也能夠隨通過(guò)電磁感應(yīng)部120的磁場(chǎng)的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在這種配置例4中，對(duì)于例如由于布局(layout)上的原因而在貼裝面上無(wú)法僅在中心線CL的單側(cè)上形成導(dǎo)電圖案124、126的環(huán)的情況也是有效的。
[0076][其它的結(jié)構(gòu)示例]
[0077]接下來(lái)，圖6是表示磁芯102的其他結(jié)構(gòu)示例的縱截面圖。在該結(jié)構(gòu)示例中，對(duì)霍爾元件106采用了引線安裝型。另外，關(guān)于電磁感應(yīng)部120，例如，采用了如圖3那樣僅在中心線CL的單側(cè)形成環(huán)的配置。下面，將更具體地說(shuō)明。
[0078]在該構(gòu)造示例中，在磁芯102上形成有分支部102e。分支部102e是從構(gòu)成磁芯102的主體的一個(gè)短邊部102b呈L字狀突出而形成的。更詳細(xì)而言，分支部102e的基端與短邊部102b和長(zhǎng)邊部102c之間的角部連結(jié)，并由此沿短邊部102b的長(zhǎng)度方向突出并延伸。此時(shí)，電路基板122是在使霍爾元件106的貼裝面與長(zhǎng)邊部102c平行相對(duì)的狀態(tài)下進(jìn)行配置的。分支部102e通過(guò)電路基板122的一側(cè)邊緣的外側(cè)(在圖6中為上側(cè))而延伸至霍爾元件106的貼裝面的相反側(cè)，并由此沿相反側(cè)的貼裝面與長(zhǎng)邊部102c平行地彎曲。然后，分支部102e從彎曲點(diǎn)延伸至通過(guò)間隙102d位置的位置，其前端朝向相反側(cè)的貼裝面彎曲為鉤形狀。
[0079]另外，在形成有間隙102d的長(zhǎng)邊部102c上，在隔著電路基板122而與分支部102e的前端面相對(duì)的位置上形成有突起部102f。并且，分支部102e和突起部102f都由與磁芯102的主體(短邊部102b、長(zhǎng)邊部102c)相同的磁性材料形成。
[0080]上述分支部102e與由磁芯102的主體形成的環(huán)狀磁路(第一磁路)相區(qū)別，形成從環(huán)狀磁路分支的另一磁路(第二磁路)。即，由于導(dǎo)通被檢測(cè)電流而產(chǎn)生的磁場(chǎng)在環(huán)狀磁路上通過(guò)間隙102d，并使磁通BI貫通霍爾元件106。與其同時(shí)，磁場(chǎng)也在由分支部102e形成的另一磁路通過(guò)。此時(shí)，通過(guò)使磁通B3在分支部102e的前端與突起部102f之間穿過(guò)，從而能夠使磁通B3貫通形成在電路基板122上的電磁感應(yīng)部120(在圖6中，作為導(dǎo)電圖案并未圖示)的開(kāi)口。
[0081]依照?qǐng)D6所示的另外的構(gòu)造示例，由于能夠使用不是從磁芯102漏出的磁通而是在磁芯102本身(包括分支部102e和突起部102f)內(nèi)穿過(guò)的主磁通B3，因而能夠獲得充分大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。尤其是圖6的構(gòu)造示例，對(duì)于由于貼裝面上的布局上的限制而無(wú)法在霍爾元件106的最近處配置電磁感應(yīng)部120的情況也是有效的。[0082]本發(fā)明并不僅限于上述實(shí)施方式，能夠進(jìn)行各種變形實(shí)施。在一種實(shí)施方式中，在各配置例中都將電磁感應(yīng)部120形成為平面的環(huán)狀，但可以將導(dǎo)電圖案成為了螺旋線圈狀，也可以通過(guò)在電路基板122的雙面或者內(nèi)層將導(dǎo)電圖案多層化，進(jìn)而形成為立體的線圈狀。
[0083]另外，磁芯102的形狀不僅可以為四角環(huán)形狀，還可以為其它的多角環(huán)形狀，也可以為圓形狀或者橢圓形狀。另外，磁芯102可以使用鐵素體以外的磁性材料(硅鋼版、鐵-鎳合金等)來(lái)制作，并且在磁芯102上能夠采用環(huán)狀結(jié)構(gòu)或者層壓結(jié)構(gòu)。此外，磁芯102的具體形狀和大小、厚度等規(guī)格能夠根據(jù)實(shí)際上作為對(duì)象的被檢測(cè)電流的特性恰當(dāng)?shù)刈兏?br> [0084]雖然在圖1所示的電流檢測(cè)器100的整體構(gòu)成中，電磁感應(yīng)部120與放大器108的同相輸入端子(+)側(cè)連接，但也可以使電磁感應(yīng)部120與反相輸入端子(一)側(cè)連接，還可以使電磁感應(yīng)部120分別與兩個(gè)輸入端子(+)、(一)連接。另外，電磁感應(yīng)部120的開(kāi)口面也可以沿與間隙102d的截面水平或者垂直的任意一個(gè)方向形成。
[0085]總之，用于使由電磁感應(yīng)部120所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)提高輸出電壓(Vout)的上升沿響應(yīng)性的條件就該由下述組合來(lái)決定:(I)由導(dǎo)電圖案124、126形成的線圈的纏繞方向、
(2)通過(guò)電磁感應(yīng)部120的開(kāi)口的磁通的方向、(3)使電磁感應(yīng)部120與放大器108的(+)側(cè)、(一)側(cè)中的哪一側(cè)連接。因而，只要這些(I)?(3)的條件的組合是有助于提高響應(yīng)性的，則可以適當(dāng)?shù)刈兏鼒D1所示的配置，也能夠使被檢測(cè)電流(If)的方向(磁通的方向)變?yōu)橄喾础?br> [0086]另外，連同圖示列舉的電流檢測(cè)器100和其一部分結(jié)構(gòu)只不過(guò)是優(yōu)選的一個(gè)示例，而在基本結(jié)構(gòu)上附加各種要素或者替換一部分，也能夠優(yōu)選地實(shí)施本發(fā)明，這是不言而喻的。
【權(quán)利要求】
1.一種電流檢測(cè)器，包括:磁芯，沿在被檢測(cè)電流導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的環(huán)繞方向形成環(huán)狀的磁路；霍爾元件，配置在形成于所述磁芯上的間隙內(nèi)，所述霍爾元件用于輸出與被檢測(cè)電流導(dǎo)通時(shí)在所述間隙內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；放大器，用于放大從所述霍爾元件輸出的電壓信號(hào)；以及電路基板，所述電路基板的貼裝面沿與通過(guò)所述間隙內(nèi)的磁通交叉的方向配置，在所述間隙內(nèi)將所述霍爾元件面貼裝在所述貼裝面上，所述電流檢測(cè)器的特征在于， 在連接所述霍爾元件的一個(gè)輸出端子與所述放大器的輸入端子之間的信號(hào)路徑上形成有根據(jù)磁場(chǎng)的變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)部，其中，所述磁場(chǎng)的變化基于所述被檢測(cè)電流的變化， 所述電磁感應(yīng)部由沿所述電路基板的所述貼裝面形成為螺旋狀的導(dǎo)電圖案構(gòu)成。
2.一種電流檢測(cè)器，包括:磁芯，沿在被檢測(cè)電流導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的環(huán)繞方向形成環(huán)狀的磁路；霍爾元件，配置在形成于所述磁芯上的間隙內(nèi)，所述霍爾元件用于輸出與被檢測(cè)電流導(dǎo)通時(shí)在所述間隙內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；放大器，用于放大從所述霍爾元件輸出的電壓信號(hào)；以及電路基板，所述電路基板的貼裝面沿在所述間隙內(nèi)觀察到的磁通的通過(guò)方向配置，且在與所述貼裝面交叉的方向上連接了從所述霍爾元件上形成為引線狀的輸出端子的狀態(tài)下安裝所述霍爾元件，所述電流檢測(cè)器的特征在于， 在連接所述霍爾元件的一個(gè)輸出端子與所述放大器的輸入端子之間的信號(hào)路徑上形成有根據(jù)磁場(chǎng)的 變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)部，其中，所述磁場(chǎng)的變化基于所述被檢測(cè)電流的變化， 所述電磁感應(yīng)部由沿所述電路基板的所述貼裝面形成為螺旋狀的導(dǎo)電圖案構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電流檢測(cè)器，其特征在于， 所述導(dǎo)電圖案在所述電路基板的雙面或內(nèi)層配置為多層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流檢測(cè)器，其特征在于， 從磁通相對(duì)于所述電路基板的通過(guò)方向觀察，僅在所述間隙的中心線的任一單側(cè)形成有所述導(dǎo)電圖案。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電流檢測(cè)器，其特征在于， 從磁通相對(duì)于所述電路基板的通過(guò)方向觀察，所述導(dǎo)電圖案跨過(guò)所述間隙的中心線形成在所述中心線的兩側(cè)，且在所述導(dǎo)電圖案形成為螺旋狀的線圈進(jìn)行觀察時(shí)的開(kāi)口中，任一側(cè)的開(kāi)口面積大于另一側(cè)的開(kāi)口面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、4及5中任一項(xiàng)所述的電流檢測(cè)器，其特征在于， 所述磁芯包括:環(huán)狀的主體，形成在所述間隙內(nèi)通過(guò)所述霍爾元件的第一磁路；以及分支部，從所述主體分支地形成，所述分支部形成經(jīng)由所述電路基板通過(guò)所述電磁感應(yīng)部的第二磁路。
7.一種電流檢測(cè)器，包括:磁芯，沿在被檢測(cè)電流導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的環(huán)繞方向形成環(huán)狀的磁路；霍爾元件，配置在形成于所述磁芯上的間隙內(nèi)，所述霍爾元件用于輸出與被檢測(cè)電流導(dǎo)通時(shí)在所述間隙內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；放大器，用于放大從所述霍爾元件輸出的電壓信號(hào)；以及電路基板，所述電路基板的貼裝面沿與通過(guò)所述間隙內(nèi)的磁通交叉的方向配置，在所述間隙內(nèi)將所述霍爾元件面貼裝在所述貼裝面上，所述電流檢測(cè)器的特征在于，在連接所述霍爾元件的一個(gè)輸出端子與所述放大器的輸入端子之間的信號(hào)路徑上形成有根據(jù)磁場(chǎng)的變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)部，其中，所述磁場(chǎng)的變化基于所述被檢測(cè)電流的變化， 所述電磁感應(yīng)部由在所述電路基板的雙面或內(nèi)層配置為多層的導(dǎo)電圖案構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電流檢測(cè)器，其特征在于， 所述導(dǎo)電圖案沿所述電路基板的所述貼裝面形成為環(huán)狀或線圈狀。
9.一種電流檢測(cè)器，包括:磁芯，沿在被檢測(cè)電流導(dǎo)通時(shí)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的環(huán)繞方向形成環(huán)狀的磁路；霍爾元件，配置在形成于所述磁芯上的間隙內(nèi)，所述霍爾元件用于輸出與被檢測(cè)電流導(dǎo)通時(shí)在所述間隙內(nèi)產(chǎn)生的磁場(chǎng)的大小相對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)；放大器，用于放大從所述霍爾元件輸出的電壓信號(hào)；以及電路基板，所述電路基板的貼裝面沿在所述間隙內(nèi)觀察到的磁通的通過(guò)方向配置，且在與所述貼裝面交叉的方向上連接了從所述霍爾元件上形成為引線狀的輸出端子的狀態(tài)下安裝所述霍爾元件，所述電流檢測(cè)器的特征在于， 在連接所述霍爾元件的一個(gè)輸出端子與所述放大器的輸入端子之間的信號(hào)路徑上形成有根據(jù)磁場(chǎng)的變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電磁感應(yīng)部，其中，所述磁場(chǎng)的變化基于所述被檢測(cè)電流的變化， 所述電磁感應(yīng)部 由在所述電路基板的雙面或內(nèi)層配置為多層的導(dǎo)電圖案構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電流檢測(cè)器，其特征在于， 所述導(dǎo)電圖案沿所述電路基板的所述貼裝面形成為環(huán)狀或線圈狀。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電流檢測(cè)器，其特征在于， 從磁通相對(duì)于所述電路基板的通過(guò)方向觀察，僅在所述間隙的中心線的任一單側(cè)形成有所述導(dǎo)電圖案。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電流檢測(cè)器，其特征在于， 從磁通相對(duì)于所述電路基板的通過(guò)方向觀察，所述導(dǎo)電圖案跨過(guò)所述間隙的中心線形成在所述中心線的兩側(cè)，且在所述導(dǎo)電圖案形成為環(huán)或線圈進(jìn)行觀察時(shí)的開(kāi)口中，任一側(cè)的開(kāi)口面積大于另一側(cè)的開(kāi)口面積。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的電流檢測(cè)器，其特征在于， 所述磁芯包括:環(huán)狀的主體，形成在所述間隙內(nèi)通過(guò)所述霍爾元件的第一磁路；以及分支部，從所述主體分支地形成，所述分支部形成經(jīng)由所述電路基板通過(guò)所述電磁感應(yīng)部的第二磁路。
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK103983832SQ201410211519
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2011年4月20日 優(yōu)先權(quán)日:2010年4月23日
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