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公開番号2025128623
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-03
出願番号2024025401
出願日2024-02-22
発明の名称電流センサおよび半導体型電流センサ
出願人TDK株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類G01R 15/20 20060101AFI20250827BHJP(測定;試験)
要約【課題】入力値に対する出力値の直線性が良好な電流センサを提供する。
【解決手段】電流センサは、バスバーと、バスバーのうち対称をなす曲折部のそれぞれに2つずつ配置された磁気抵抗効果素子(MR素子)と、MR素子にバイアス磁界を印加する印加部を備え、これら4つのMR素子でブリッジ回路を構成したときに、第1の曲折部に配置した2つのMR素子のそれぞれの固定層の磁化方向はバスバーの中心線に直交する方向であって互いに逆向きであり、第2の曲折部に配置した2つのMR素子のそれぞれの固定層の磁化方向は当該中心線に直交する方向であって互いに逆向きであり、バスバーの非通電時であって印加部によってバイアス磁界を印加した場合に、4つのMR素子のうち2つのMR素子の自由層の磁化方向は互いに当該中心線と平行に同じ向きであり、残り2つのMR素子の自由層の磁化方向は逆向きである。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
中心線を挟んで互いに平行な第１直線部および第２直線部と、前記第１直線部および前記第２直線部のそれぞれの一端に連続して前記中心線に対して互いに対称をなす第１曲折部および第２曲折部とを有するバスバーと、
それぞれが固定層と自由層を有する磁気抵抗効果素子であって、前記第１曲折部に配置された第１検出素子、第２検出素子、および前記第２曲折部に配置された第３検出素子、第４検出素子と、
前記第１検出素子から前記第４検出素子のそれぞれの前記自由層に対してバイアス磁界を印加する印加部と
を備え、
前記第１検出素子から前記第４検出素子でブリッジ回路を構成したときに、
前記第１検出素子および前記第２検出素子のそれぞれの前記固定層の磁化方向は前記中心線に直交する方向であって互いに逆向きであり、前記第３検出素子および前記第４検出素子のそれぞれの前記固定層の磁化方向は前記中心線に直交する方向であって互いに逆向きであり、
前記バスバーの非通電時であって前記印加部によって前記バイアス磁界を印加した場合の、前記第１検出素子から前記第４検出素子のうちの第１組をなす２つの検出素子の前記自由層の磁化方向は前記中心線と平行かつ互いに同じ向きであり、第２組をなす残り２つの検出素子の前記自由層の磁化方向は前記中心線と平行かつ互いに同じ向きであって前記第１組をなす２つの検出素子の磁化方向とは逆向きである電流センサ。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記第１検出素子および第２検出素子は前記第１曲折部において、かつ、前記第３検出素子および第４検出素子は前記第２曲折部において、前記バスバーに電流が印加された場合に発生する誘導磁界の方向と前記中心線のなす角が９０°未満となる位置に配置された請求項１に記載の電流センサ。
【請求項３】
前記第１検出素子から前記第４検出素子は、１つの基板上に形成されている請求項１に記載の電流センサ。
【請求項４】
前記印加部は、前記第１検出素子から前記第４検出素子のそれぞれにおいて形成されたハードバイアス層によって構成された請求項１に記載の電流センサ。
【請求項５】
前記印加部は、強磁性体部と、強磁性体部に接して強磁性体部と交換結合する反強磁性体部とを含む積層体によって構成された請求項１に記載の電流センサ。
【請求項６】
前記印加部は、印加コイルによって構成された請求項１に記載の電流センサ。
【請求項７】
前記第１検出素子と前記第３検出素子により形成される第１ハーフブリッジ回路と、前記第２検出素子と前記第４検出素子により形成される第２ハーフブリッジ回路とにより、全体としてフルブリッジ回路が形成される請求項１に記載の電流センサ。
【請求項８】
前記第１検出素子および第４検出素子は共に第１チップに形成され、前記第２検出素子および前記第３検出素子は共に第２チップに形成され、前記第１チップと前記第２チップは同一構造である請求項７に記載の電流センサ。
【請求項９】
前記第１組をなす２つの検出素子は、前記第１ハーフブリッジ回路と前記第２ハーフブリッジ回路にそれぞれ振り分けられ、前記第２組をなす２つの検出素子は、前記第１ハーフブリッジ回路と前記第２ハーフブリッジ回路にそれぞれ振り分けられた請求項７に記載の電流センサ。
【請求項１０】
前記第１検出素子と前記第２検出素子により形成される第１ハーフブリッジ回路と、前記第３検出素子と前記第４検出素子により形成される第２ハーフブリッジ回路とにより、全体としてフルブリッジ回路が形成される請求項１に記載の電流センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流センサおよび半導体型電流センサに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
検出対象となる電流路を流れる電流を検出するために、電流路に介在させて当該電流の電流値を検出する電流センサが知られている。電流センサは、例えばＵ字状に屈曲させた電流路を備え、当該電流路に流れる電流が発生させる誘導磁界を磁気抵抗効果素子によって検出する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許５８５３３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これまでの電流センサにおいては、磁気抵抗素子の性質や電流路に対する磁気抵抗素子の配置により、入力値としての電流路を流れる電流値に対する出力値としての検出抵抗値の直線性が悪化するという問題があった。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、入力値に対する出力値の直線性が良好な電流センサ等を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様における電流センサは、中心線を挟んで互いに平行な第１直線部および第２直線部と、第１直線部および第２直線部のそれぞれの一端に連続して中心線に対して互いに対称をなす第１曲折部および第２曲折部とを有するバスバーと、それぞれが固定層と自由層を有する磁気抵抗効果素子であって、第１曲折部に配置された第１検出素子、第２検出素子、および第２曲折部に配置された第３検出素子、第４検出素子と、第１検出素子から第４検出素子のそれぞれの自由層に対してバイアス磁界を印加する印加部とを備え、第１検出素子から第４検出素子でブリッジ回路を構成したときに、第１検出素子および第２検出素子のそれぞれの固定層の磁化方向は中心線に直交する方向であって互いに逆向きであり、第３検出素子および第４検出素子のそれぞれの固定層の磁化方向は中心線に直交する方向であって互いに逆向きであり、バスバーの非通電時であって印加部によってバイアス磁界を印加した場合の、第１検出素子から第４検出素子のうちの第１組をなす２つの検出素子の自由層の磁化方向は中心線と平行かつ互いに同じ向きであり、第２組をなす残り２つの検出素子の自由層の磁化方向は中心線と平行かつ互いに同じ向きであって第１組をなす２つの検出素子の磁化方向とは逆向きである。
【０００７】
本発明の第２の態様における電半導体型電流センサは、上記の電流センサが１つの半導体パッケージに収容されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、入力値に対する出力値の直線性が良好な電流センサ等を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本実施形態に係る電流センサの分解斜視図である。
バスバーに発生する誘導磁界と検出素子の配置を説明する図である。
ブリッジ回路の構成と２つの半導体チップの関係を示す図である。
各検出素子の配置とリニアリティエラーの関係を示す図である。
２つの半導体チップの相互関係を説明する図である。
検出素子の組合せについてのバリエーションを説明する図である。
フルブリッジ回路の構成と２つの半導体チップの他の関係を示す図である。
２つの半導体チップの他の相互関係を説明する図である。
検出素子の組合せについてのバリエーションを説明する図である。
他の実施例としての半導体型電流センサの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。各図において、同一の符号を付したものは、同一または同様の構成を有する。また、各図において、同一または同様の構成を有する要素が複数存在する場合には、煩雑となることを回避するため、一部に符号を付し、他に同一符号を付すことを省く場合がある。なお、特許請求の範囲に係る発明を以下の実施形態に限定するものではない。また、実施形態で説明する構成の全てが課題を解決するための手段として必須であるとは限らない。
（【００１１】以降は省略されています）

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