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专利名称：电流传感器及其附着结构的制作方法
技术领域：
本公开涉及一种电流传感器和电流传感器的附着结构，电流传感器包括具有磁阻元件的磁传感器。
背景技术：
例如,JP 2007-155399A描述了一种电流传感器,包括产生偏置磁场的偏置磁体和具有磁阻元件的磁传感器，磁阻元件的电阻值根据施加到其上的磁场变化。相对于电流通路，例如汇流条，布置这样的电流传感器，使得偏置磁场的方向平行于电流通路中流动的电流方向，以检测电流(在下文中也称为检测电流)。在检测电流在电流通路中流动时,在垂直于偏置磁场的方向上产生电流磁场。电流磁场与检测电流的大小成正比。这样一来，为电流传感器施加了合成磁�。�由偏置磁场和电流磁场构成。由于磁阻兀件的电阻值根据合成磁场变化，所以电流传感器根据合成磁场输出传感器信号。作为磁阻元件的范例，通常，已知有各向异性磁阻(AMR)元件、巨磁阻(GMR)元件和隧道磁阻(TMR)元件。对于各向异性磁阻元件，电阻值根据施加到其上的合成磁场的角度，以正弦波的二次谐波或余弦波的二次谐波形式变化。对于巨磁阻元件和隧道磁阻元件，电阻值根据施加到其上的合成磁场的角度，以正弦波或余弦波的形式变化。因此，具有这些磁阻元件的电流传感器输出包含正弦值的传感器信号或包含余弦值的传感器信号。不过，包含依据合成磁场角度的正弦值和余弦值的传感器信号不是相对于检测电流线性输出的。因此，检测精度根据检测电流而变化。换言之，在输出的传感器信号线性高的区域中，检测精度高。不过，在输出的传感器信号线性低的区域中，检测精度低。在这里，输出的传感器信号的线性，亦即，线性输出，表示检测电流和传感器信号(电压)彼此具有比例关系的输出。

发明内容
本公开的目的是提供一种电流传感器，能够输出相对于电流通路中流动的检测电流具有线性关系的传感器信号并改善检测精确度。本公开的另一目的是提供电流传感器的一种附着结构。根据本公开的一方面，电流传感器包括磁场产生元件、磁传感器和信号处理单元。磁场产生兀件产生垂直于第一磁场的第二磁�。�第一磁场是由电流通路中流动的电流产生的。磁传感器包括由钉扎层、隧道层和自由层形成的磁阻元件。钉扎层具有固定的磁化方向。隧道层由绝缘构件提供并设置于钉扎层和自由层之间。自由层具有磁化方向根据外部磁场变化的性质。磁传感器产生第一信号和第二信号中的至少一个，第一信号包含取决于第二磁场与由第一磁场和第二磁场构成的合成磁场之间界定的角度的正弦值，第二信号包含取决于第二磁场和合成磁场之间界定的角度的余弦值。信号处理单元接收第一信号和第二信号中的至少一个。信号处理单元包括计算电路。计算电路利用第一信号和第二信号中的至少一个，根据第二磁场和合成磁场之间界定的角度计算正切值并输出包含正切值的传感器信号。在以上结构中，计算电路计算第二磁场和合成磁场之间界定的角度的正切值并输出包含正切值的传感器信号。亦即，计算电路将第一磁场除以第二磁�。�并输出与第一磁场成正比的传感器信号。因此，传感器信号具有相对于检测电流线性变化的性质，因此改善了检测精确度。例如，所述电流传感器附着于所述电流通路，使得所述第二磁场的方向平行于所述电流通路中流动的电流方向。


从参考附图做出的以下详细描述，本公开的以上和其他目的、特征和优点将变得更加显而易见，附图中由相似的附图标记表示相似部分，其中
图示；
图1是示出了根据本公开第一实施例，附着于汇流条的电流传感器的示意结构的
图2是示出了图1中所示电流传感器示意截面图的图示；
图3是图1所示电流传感器的示意电路图4是示出了根据第一实施例的磁传感器磁阻元件的示意截面图的图示；
图5是示出了根据第一实施例，在汇流条中流动的检测电流和传感器信号之间的
关系的曲线图
程图;
图6是示出了根据本公开第二实施例的电流传感器的示意图的图示图7是示出了根据本公开第三实施例的电流传感器的示意图的图示图8是示出了根据本公开第四实施例的电流传感器的示意图的图示图9是根据本公开第五实施例的电流传感器的示意电路图10是用于解释根据第五实施例的电流传感器中角位移的图示；
图11是示出了根据第五实施例向电流传感器的存储部分写入角位移的过程的流
图12是示出了根据本公开第六实施例的电流传感器的示意图的图示；
图13A是示出了根据第六实施例，由第一偏置磁体的第一偏置磁场和电流磁场构成的第一合成磁场的图不;图13B是示出了根据第六实施例，由第二偏置磁体的第二偏置磁场和电流磁场构成的第二合成磁场的图示；图14是示出了根据第六实施例，汇流条中流动的检测电流和电流传感器输出的传感器信号之间的关系的图示；图15
图16
图17
图18示；
图19示；
图19是示出了根据本公开第十一实施例的电流传感器磁传感器的示意图的图
图20是示出了根据本公开第十二实施例的电流传感器磁传感器的磁阻元件的示意截面图的图示；图21是示出了根据本公开另一实施例，汇流条中流动的检测电流和电流传感器输出的传感器信号之间的关系的图示；以及图22A是示出了根据本公开另一实施例，在车辆发动机处于关闭状态时，汇流条中流动的检测电流和电流传感器输出的传感器信号之间的关系的图示；以及图22B是示出了根据本公开另一实施例，在发动机处于工作状态时，汇流条中流动的检测电流和电流传感器输出的传感器信号之间的关系的图示。
具体实施例方式(第一实施例)在下文中将参考图1到5描述本公开的第一实施例。例如，根据第一实施例的电流传感器用于检测在汇流条中流动的电流(在下文中也称为检测电流)，汇流条连接到车载电池等。参考图1和2，电流传感器I包括衬底10、磁传感器20、偏置磁体30、电路芯片40、引线50和模制树脂60。衬底10具有第一表面IOa和与第一表面IOa相反的第二表面10b。磁传感器20、偏置磁体30和电路芯片40设置于衬底10的第一表面IOa上。磁传感器20的轮廓基本为矩形，包括磁阻元件。偏置磁体30的轮廓基本为矩形，向磁传感器20施加偏置磁场Bb。电路芯片40利用从磁传感器20输出的信号进行计算。在本实施例中，偏置磁体30对应于磁场产生兀件，电路芯片40对应于信号处理单兀。而且，偏置磁场Bb对应于第二磁场。偏置磁体30设置于衬底10的第一表面IOa上,磁传感器20设置于偏置磁体30上。换言之，磁传感器20隔着偏置磁体30设置于衬底10的第一表面IOa上。与磁传感器20与基本矩形偏置磁体30的角相邻布置的布置相比，这种布置限制了偏置磁场Bb，使其不会部分不均匀地施加到磁传感器20。亦即，如下文将要详细描述的，磁传感器20包括多个磁阻元件。这种布置减少了影响多个磁阻元件的每个的偏置磁场Bb的角度不均匀。利用模制树脂60密封衬底10、磁传感器20、偏置磁体30、电路芯片40和引线50并配置为模制1C。引线50通过丝线(未示出)电连接到电路芯片40。引线50与衬底10相对的末端向模制树脂60外部突出，提供外引线。如图1所示，将具有上述配置的电流传感器I附着于汇流条70，以检测汇流条70中流动的电流。汇流条70对应于电流流经的电流通路。将电流传感器I附着于汇流条70，使得偏置磁场Bb的方向平行于汇流条70中流动的电流方向。换言之，将电流传感器I附着于汇流条70，使得偏置磁场Bb的方向和汇流条70中流动的电流产生的电流磁场Bi的方向彼此垂直。于是，为磁传感器20施加偏置磁场Bb和电流磁场Bi形成的合成磁场Bs。在图1中，箭头Dl表示汇流条70中流动的电流方向。在本实施例中，电流磁场Bi对应于第一磁场。接下来，将描述电流传感器I的电路结构。如图3所示，磁传感器20包括第一检测单元21和第二检测单元22。第一检测单元21包括四个磁阻元件21a到21d，被配置成形成电桥电路。第二检测单元22包括四个磁阻元件22a到22d，被配置成形成电桥电路。图4是示出了磁阻元件21a的截面图作为范例的图示。如图4所示,磁阻元件21a包括磁化方向固定到预定方向的钉扎层23,绝缘材料制成的隧道层24以及磁化方向根据外部磁力而变化的自由层25。堆叠钉扎层23、隧道层24和自由层25，使得隧道层24位于钉扎层23和自由层25之间。尽管未示出，但磁阻元件21a还包括下电极和上电极。在图4中，钉扎层23的磁化方向由箭头D2示出。磁阻元件21b到22d具有与磁阻元件21a类似的结构。磁阻元件22a到22d具有与磁阻元件21a类似的结构，但磁阻元件22a到22d的钉扎层23的磁化方向垂直于磁阻元件21a的钉扎层23的磁化方向。换言之，在第一检测单元21中，磁阻元件21a到21d的钉扎层23的磁化方向彼此平行。此外,第二检测单元22的每个磁阻元件22a到22d的钉扎层23的磁化方向垂直于第一检测单元21的每个磁阻元件21a到21d的钉扎层23的磁化方向。在图3中，实线箭 头表示每个磁阻元件21a到21d和22a到22d的磁化方向。磁传感器20设置于衬底10的第一表面IOa上,使得第一检测单兀21的磁化方向垂直于偏置磁场Bb，第二检测单元22的磁化方向平行于偏置磁场Bb。因此，如图1所示，在将偏置磁场Bb和合成磁场Bs之间界定的角度定义为Θ时，第一检测单兀21输出均包含sin0的信号Val、Va2，第二检测单元22输出均包含cos Θ的信号Vbl、Vb2。在这里，包含sin0的信号对应于包含依据角度Θ的正弦值的第一信号，包含cos Θ的信号对应于包含依据角度Θ的余弦值的第二信号。电路芯片40包括电源电路41、第一差分放大电路42、第二差分放大电路43和计算电路44。电源电路41包括恒压电路等。电源电路41连接到第一检测单元21的磁阻元件21a和磁阻元件21d之间的中点以及第二检测单元22的磁阻元件22a和磁阻元件22d之间的中点。电源电路41将通过端子45从电源供应的电压转换成恒定电压Vcc，并将恒定电压Vcc施加到第一检测单元21的磁阻元件21a和磁阻元件21d之间的中点以及第二检测单元22的磁阻元件22a和磁阻元件22d之间的中点。第一检测单元21的磁阻元件21b和磁阻元件21c之间的中点通过端子46连接到地。而且，第二检测单元22的磁阻元件22b和磁阻元件22c之间的中点通过端子46连接到地。第一差分放大电路42连接到第一检测单元21。具体而言，第一差分放大电路42的倒相输入端子连接到磁阻元件21c和磁阻元件21d之间的中点以在中点接收电压Val。第一差分放大电路42的非倒相输入端子连接到磁阻元件21a和磁阻元件21b之间的中点以在中点接收电压Va2。第一差分放大电路42放大电压Val和电压Va2之间的差异并向计算电路44输出信号Va。在从第一检测单元21向第一差分放大电路42提供包含sin0的信号作为电压Val，Va2时，将信号Va表达为以下公式I。[公式I]Va=G (Va2-Val) =G · Vcc · K(t) · sin θ
在公式I中，G表示第一差分放大电路42的放大因数，Vcc表示施加到第一检测单元21的电压，k (t)表示第一检测单元21的温度特性。第二差分放大电路43连接到第二检测单元22。第二差分放大电路43具有与第一差分放大电路42类似的结构。第二差分放大电路43的倒相输入端子连接到磁阻元件22c和磁阻元件22d之间的中点以在中点接收电压Vbl。第二差分放大电路43的非倒相输入端子连接到磁阻元件22a和磁阻元件22b之间的中点以在中点接收电压Vb2。第二差分放大电路43放大电压Vbl和电压Vb2之间的差异并向计算电路44输出信号Vb。在从第二检测单元22向第二差分放大电路43提供包含cos 0的信号作为电压Vbl, Vb2时，将信号Vb表达为以下公式2。[公式2]Vb=G (Vb2-VbI) =G Vcc K(t) cos 0在公式2中，G表示第二差分放大电路43的放大因数，Vcc表示施加到第二检测单元22的电压，k (t)表示第二检测单元22的温度特性。由于第一差分放大电路42和第二差分放大电路43具有类似结构，所以在第一差分放大电路42和第二差分放大电路43之间，放大因数G是相同值。此外，第一检测单元21的磁阻元件21a到21d和第二检测单元22的磁阻元件22a到22d除其磁化方向之外，具有类似结构。因此，在第一检测单元21和第二检测单元22之间，温度特性k (t)是相同值。计算电路44利用从第一和第二差分放大电路42、43输出的信号Va、Vb,根据偏置磁场Bb和合成磁场Bs之间界定的角度0计算正切值。计算电路44根据正切值输出信号，作为来自端子47的传感器信号。具体而言，计算电路44从第一差分放大电路42接收由公式I表达的信号Va，并从第二差分放大电路43接收由公式2表达的信号Vb。计算电路44通过将信号Va除以信号Vb计算正切值(tan 0 )。计算电路44输出对应于计算结果的信号，作为传感器信号。换言之,如图1所示，通过将电流磁场Bi除以偏置磁场Bb获得正切值(即tan 0= Bi/Bb)。因此，计算电路44输出对应于Bi/Bb的信号，作为传感器信号。亦即，偏置磁场Bb是由偏置磁体30提供的，是恒定的。因此，计算电路44输出与电流磁场Bi成正比的信号作为传感器信号，其中电流磁场是由汇流条70中流动的检测电流产生的。因此，传感器信号是相对于汇流条70中流动的检测电流线性变化的信号。图5是示出了汇流条70中流动的检测电流和传感器信号之间关系的曲线图。偏置磁场Bb和合成磁场Bs之间界定的角度0与汇流条70中流动的检测电流值成正比地增力口。因此，如图5中所示，从计算电路44输出的传感器信号线性地对应于汇流条70中流动的检测电流。换言之，从计算电路44输出的传感器信号与汇流条70中流动的检测电流具有线性关系。·
如上所述，计算电路44输出与正切值对应的传感器信号。在这种情况下，计算电路44可以输出将预定偏移增加到作为传感器信号计算的正切值的值或可以输出正切值自身作为传感器信号。在本实施例中，例如，计算电路44直接输出正切值作为传感器信号。换言之，对应于正切值的传感器信号表不包含正切值的传感器信号。如上所述，在根据本实施例的电流传感器I中，计算电路44利用从第一和第二检测单元21、22，通过第一和第二差分放大电路42、43提供的信号Va、Vb，根据偏置磁场Bb和合成磁场Bs界定的角度0计算正切值，并输出与正切值对应的信号作为传感器信号。亦即，计算电路44将电流磁场Bi除以偏置磁场Bb (即Bi/Bb)，并输出与电流磁场Bi成正比的传感器信号。因此，传感器信号相对于检测电流具有线性关系(比例关系)。这样一来，减小了检测精度随着检测电流大小而发生的变化。可以提供上述电流传感器I而无需相对于常规电流传感器的额外部分。因此，电流传感器I的制造成本不会大幅增加。此外，计算电路44将公式I表达的信号Va除以公式2表达的信号Vb。因此，消除了信号Va、Vb中包含的温度特性。因此，电流传感器I能够输出没有温度特性的传感器信号。(第二实施例)在下文中将描述本公开的第二实施例。在根据第二实施例的电流传感器I中，偏置磁体30的形状与第一实施例不同。第二实施例的电流传感器I的其他结构将与第一实施例相同，将不再重复其结构。图6是示出了根据第二实施例的电流传感器I的示意图的图示。如图6所不,偏置磁体30具有第一部分130a和第二部分130b。第一部分130a在预定方向上延伸，例如平行于汇流条70中流动的检测电流的方向。第二部分130b从第一部分130a的相对端垂直延伸。换言之，偏置磁体30基本是U形。磁传感器20设置于偏置磁体30界定的空间中。换言之，磁传感器20设置于偏置磁体30的第二部分130b之间。在这种情况下，沿着从界定北极的第二部分130b之一到界定南极的另一第二部分130b的方向产生偏置磁场Bb。此外,磁传感器20设置于第二部分130b之间。在这种结构中，与磁传感器20与矩形偏置磁体的角相邻设置的结构比较，不太可能向磁传感器20部分不均匀地施加偏置磁场Bb。(第三实施例)在下文中将描述本公开的第三实施例。根据第三实施例的电流传感器I具有与第一实施例不同的磁场产生元件。第三实施例的其他结构将与第一实施例相同，将不会重复其描述。图7是示出了根据第三实施例的电流传感器I的示意图的图示。如图7中所示，电流传感器I具有衬底10上的铁芯线圈31取代偏置磁体30。利用模制树脂60密封铁芯线圈31。铁芯线圈31包括铁芯31a和铁芯31a周围缠绕的绕组。铁芯3Ia包括在一个方向延伸的第一部分31b,以及从第一部分31b的相对末端垂直延伸的第二部分31c。铁芯31a基本为U形。绕着铁芯31a的第一部分31b缠绕绕组。绕组电连接到电路芯片40，从电路芯片40向其供应预定电流。亦即,在本实施例中,在向铁芯线圈31供应电流时产生偏置磁场Bb。将偏置磁场Bb施加到磁传感器20。于是，铁芯线圈31对应于磁场产生元件。在向铁芯线圈31供应电流时，在平行于图7的左右方向的方向上产生偏置磁场Bb。磁传感器20设置于铁芯线圈31界定的空间中。换言之，磁传感器20设置于基本U形的铁芯31a界定的内部空间(间隙)中。在这种情况下，通过向铁芯线圈31供应电流来产生偏置磁场Bb。因此，可以通过改变供应给铁芯线圈31的电流来任意改变偏置磁场Bb的大小。这样一来，可以灵活地改变检测灵敏度和检测范围，从而改善适用性。铁芯31a的形状不限于基本U形。铁芯31a可以具有仅包括第一部分31b的形状。在上文中，已经描述了通过向铁芯线圈31供应电流来产生偏置磁场Bb的范例。作为另一范例，可以向没有铁芯的空气芯线圈供应电流来产生偏置磁场Bb。在这种情况下，由于偏置磁场产生元件不包括铁芯，可以减小磁场Bb的温度特性。因此，改善了检测精确度。而且，在由没有铁芯的空气芯线圈提供磁场产生元件的情况中，磁传感器20可以设置于空气芯线圈内部。因此，可以减小电流传感器I的尺寸。(第四实施例)在下文中将描述本公开的第四实施例。在根据第四实施例的电流传感器I中，磁场产生元件具有与第三实施例不同的结构。第四实施例的其他结构将与第三实施例相同，将不会重复其描述。图8是示出了根据第四实施例的电流传感器I的示意图的图示。如图8所不,偏置磁体30不设置于衬底10上。相反，电流传感器I具有线圈32,由模制树脂60外部缠绕的绕组提供线圈32。线圈32电连接到电路芯片40，从电路芯片40向其供应预定电流。通过向线圈32供应电流来产生偏置磁场Bb。将偏置磁场Bb施加到磁传感器20。亦即，线圈32对应于磁场产生元件。在向线圈32供应电流时，在平行于图8的左右方向的方向上产生偏置磁场Bb。利用绝缘构件覆盖线圈32。于是，在将电流传感器I附着于汇流条70时，线圈32未电连接到汇流条70。在这种情况下，也将实现类似于第三实施例的有利效果。(第五实施例)在下文中将描述本公开的第五实施例。在上述每个实施例中，配置电流传感器1，使得第一检测单元21的磁化方向垂直于偏置磁场Bb，第二检测单元22的磁化方向平行于偏置磁场Bi。此外，将电流传感器I附着于汇流条70，使得第一检测单元21的磁化方向平行于电流磁场Bi，第二检测单元22的磁化方向垂直于电流磁场Bi。不过，有可能磁传感器20从预定布置位置未对准或位移。而且，有可能电流传感器I与预定布置位置未对准或发生位移。亦即，由于磁传感器20和偏置磁体30之间的角位移，有可能第一检测单元21的磁化方向不垂直于偏置磁场Bb，第二检测单元22的磁化方向不平行于偏置磁场Bb。而且，由于电流传感器I (磁传感器20)和汇流条70之间的角位移，有可能第一检测单元21的磁化方向不平行于电流磁场Bi，第二检测单元22的磁化方向不垂直于电流磁场Bi。在这种情况下，从第一和第二检测单元21、22输出的信号Val、Va2、Vbl、Vb2包含这种角位移造成的分量。因此，如果计算电路44直接输出通过将信号Va除以信号Vb提供的信号作为传感器信号，传感器信号包含由于角位移造成的分量，因此将降低检测精确度。在根据本实施例的电流传感器I中，计算电路44被配置成针对上述每个实施例补偿角位移。本实施例的其他结构将与第一实施例相同，将不会重复其描述。图9是根据本实施例的电流传感器I的不意电路图。如图9所示，电路芯片40包括连接到计算电路44的存储部分48。例如，由EPROM等提供存储部分48。存储部分48通过端子49接收磁传感器20和偏置磁体30之间的角位移以及电流传感器I (磁传感器20)和汇流条70之间的角位移，并在其中存储角位移。存储部分48对应于存储元件。计算电路44在利用从第一和第二差分放大电路42，43输出的信号Va、Vb计算传感器信号时，读出存储部分48中存储的角位移。计算电路44利用角位移进行补偿计算并输出计算结果作为传感器信号。在下文中，将描述利用磁传感器20和偏置磁体30之间的角位移和电流传感器(磁传感器20)和汇流条70之间的角位移进行补偿计算的运算表达式。图10是解释角位移的图示。在图10中，Bb表示施加到磁传感器20的理想偏置磁�。籅i表示施加到磁传感器20的理想电流磁�。籅s表示由理想偏置磁场Bb和理想电流磁场Bi构成的理想合成磁场。而且，Bb’表示实际施加到磁传感器20的实际偏置磁�。籅i’表示施加到磁传感器20的实际电流磁�。籅s’表示实际偏置磁场Bb’和实际电流磁场Bi’ 构成的实际合成磁场。此外，a表示磁传感器20和偏置磁体30之间的角位移，即理想偏置磁场Bb和实际偏置磁场Bb’之间界定的角度；P表示磁传感器20和汇流条70之间的角位移，即理想电流磁场Bi和实际电流磁场Bi’之间界定的角度。此外，0表示理想偏置磁场Bb和理想合成磁场Bs之间界定的角度；0 ’表示理想偏置磁场Bb和实际合成磁场Bs’之间界定的角度。在这里，理想偏置磁场Bb是要平行于第二检测单元22的磁化方向的偏置磁场。换言之，理想偏置磁场Bb是在磁传感器20和偏置磁体30之间没有角位移时施加到磁传感器20的偏置磁场。亦即，理想偏置磁场Bb和实际偏置磁场Bb’之间界定的角度a对应于第二检测单元22的磁化方向和实际偏置磁场Bb’之间界定的角度。理想电流磁场Bi是平行于第一检测单元21的磁化方向的电流磁场。换言之，理想电流磁场Bi是在磁传感器20和汇流条70之间没有角位移时施加到磁传感器20的电流磁场。亦即，理想电流磁场Bi和实际电流磁场Bi’之间界定的角度P对应于第一检测单元21的磁化方向和实际电流磁场Bi’之间界定的角度。在本实施例中，理想电流磁场Bi对应于理想第一磁场，理想偏置磁场Bb对应于理想第二磁场。在理想偏置磁场Bb和实际偏置磁场Bb’之间界定的角度为角度a (在下文中简称为角位移a )的情况下，理想电流磁场Bi和实际电流磁场Bi’之间界定的角度是角度3(在下文中简称为角度P )，如图10所示，理想偏置磁场Bb和实际合成磁场Bs’之间界定的角度为角度9’。因此，在计算电路44中通过将信号Va除以信号Vb计算tan 0 ’，并表达为以下公式3。[公式3]
权利要求
1.一种用于检测电流通路中流动的电流的电流传感器，所述电流产生第一磁�。�所述电流传感器包括磁场产生兀件(29, 30, 30a, 30b, 31, 32),产生垂直于所述第一磁场的第二磁�。话�括磁阻元件(21a，21b，21c，21d，22a，22b，22c，22d)的磁传感器(20)，所述磁阻元件包括钉扎层(23)、隧道层(24)和自由层(25)，所述钉扎层(23)具有固定的磁化方向，所述隧道层由绝缘构件提供并设置于所述钉扎层和所述自由层之间，所述自由层具有磁化方向根据外部磁场改变的性质，所述磁传感器产生第一信号和第二信号中的至少一个，所述第一信号包含取决于所述第二磁场与所述第一磁场和所述第二磁场构成的合成磁场之间界定的角度的正弦值，所述第二信号包含取决于所述第二磁场和所述合成磁场之间界定的角度的余弦值；以及接收所述第一信号和所述第二信号中的至少一个的信号处理单元(40)，所述信号处理单元包括计算电路(44)，其中所述计算电路利用所述第一信号和所述第二信号中的至少一个，根据所述第二磁场和所述合成磁场之间界定的角度计算正切值，并输出包含所述正切值的传感器信号。
2.根据权利要求1所述的电流传感器，其中所述磁传感器(20)包括第一检测单元(21)和第二检测单元(22)，所述第一检测单元和所述第二检测单元的每个都包括磁阻元件，设置所述第一检测单元的磁阻元件和所述第二检测单元的磁阻元件，使得其钉扎层的磁化方向彼此垂直，所述第一检测单元的磁阻元件输出所述第一信号，所述第二检测单元的磁阻元件输出所述第二信号，并且所述计算电路通过将所述第一信号除以所述第二信号来计算所述正切值。
3.根据权利要求2所述的电流传感器，其中将平行于所述第二检测单元的钉扎层磁化方向的第二磁场定义为理想第二磁�。� 将平行于所述第一检测单元钉扎层的磁化方向的第一磁场定义为理想第一磁�。�其中所述信号处理单元包括存储部分(48)，所述存储部分存储所述理想第二磁场和所述第二磁场之间界定的角度α，以及所述理想第一磁场和所述第一磁场之间界定的角度 β ,其中，将所述理想第二磁场和所述合成磁场之间界定的角度定义为Θ ’，将把所述第一信号除以所述第二信号获得的值定义为tan Θ ’，并且其中所述计算电路利用所述存储部分中存储的角度α和β并基于如下公式，计算 tan9作为正切值 tan 沒’.cos -sin 辽tan 沒=-tan (9'· sin β + cos β 。
4.根据权利要求2所述的电流传感器，其中将平行于所述第二检测单元的钉扎层磁化方向的第二磁场定义为理想第二磁�。� 其中所述信号处理单元包括存储部分(48)，所述存储部分存储所述理想第二磁场和所述第二磁场之间界定的角度α，其中，将所述理想第二磁场和所述合成磁场之间界定的角度定义为Θ ’，将把所述第一信号除以所述第二信号获得的值定义为tan Θ ’，并且其中所述计算电路利用所述存储部分中存储的角度α并基于如下公式，计算tan Θ作为正切值tan Θ =tan θ ' · cos a -sin α 0
5.根据权利要求2所述的电流传感器，
6.根据权利要求1所述的电流传感器，其中在所述计算电路从所述磁传感器接收所述第一信号和所述第二信号之一时，所述计算电路从所述第一信号的正弦值计算余弦值或从所述第二信号的余弦值计算正弦值，并且所述计算电路基于计算的余弦值和正弦值之一以及接收到的第一信号和第二信号之一计算正切值。
7.根据权利要求1到6的任一项所述的电流传感器，其中所述磁场产生元件包括磁体(30，30a, 30b),并且所述磁传感器设置于所述磁体上。
8.根据权利要求1到6的任一项所述的电流传感器，其中所述磁场产生元件包括基本U形的磁体(30)，所述磁体具有第一部分(130a)和从所述第一部分的相对末端垂直延伸的第二部分(130b),并且所述磁传感器设置于所述U形磁体的第二部分之间。
9.根据权利要求1到6的任一项所述的电流传感器，其中所述磁场产生元件包括线圈(31，32 )，被配置成在被供以电流时产生所述第二磁场。
10.根据权利要求1到6的任一项所述的电流传感器，其中所述磁场产生元件包括薄膜线圈，在被供以电流时产生所述第二磁�。�并且所述薄膜线圈设置于所述磁传感器中。
11.根据权利要求9所述的电流传感器，其中配置所述磁场产生元件，使得在预定时刻改变供应给所述线圈的电流值时，改变所述第二磁场的大小。
12.根据权利要求1到6的任一项所述的电流传感器，其中所述磁场产生元件包括铁磁膜(29)，并且所述铁磁膜设置于所述磁阻元件的自由层上。
13.根据权利要求1到6的任一项所述的电流传感器，其中所述磁阻元件的钉扎层包括铁磁膜，并且由所述铁磁膜提供所述磁场产生元件。
14.根据权利要求1到6的任一项所述的电流传感器，其中所述磁传感器是多个磁传感器(20)之一，并且配置所述磁传感器(20)，使得施加到每个磁传感器(20)的所述第二磁场大小不同。
15.根据权利要求14所述的电流传感器，其中配置所述磁传感器(20 )，使得所述磁场产生元件和每个磁传感器之间的距离不同。
16.根据权利要求14所述的电流传感器，其中所述磁场产生元件是多个磁场产生元件(30a，30b)之一，每个都产生具有不同大小的第二磁场。
17.根据权利要求14中的任一项所述的电流传感器，其中所述磁传感器是两个磁传感器，所述计算电路利用从两个磁传感器中的每个输出的第一信号和第二信号中的至少一个计算两个正切值，所述计算电路向所述正切值之一增加预定偏移，所述正切值之一是利用从两个磁传感器中被施加了比两个磁传感器中另一个更小的第二磁场的一个输出的第一信号和第二信号中的至少一个而计算的，并且所述计算电路比较被增加预定偏移的正切值和所述两个正切值中的另一个，并输出绝对值更小的一个。
18.根据权利要求1到6的任一项所述的电流传感器，其中所述信号处理单元设置于电路芯片中，并且所述磁传感器和所述电路芯片整体密封于模制树脂中。
19.根据权利要求1到6的任一项所述的电流传感器，其中所述磁传感器密封在模制树脂中，并且所述信号处理单元通过引线电连接到所述磁传感器，以接收所述第一信号和所述第二信号中的至少一个，所述引线从模制树脂内部延伸到所述模制树脂外部。
20.根据权利要求1到6的任一项所述的电流传感器，还包括磁芯(80)，所述磁芯具有带间隙的圆柱形状，以围绕所述电流通路，所述磁芯集中所述第一磁�。�并且所述磁传感器设置于所述磁芯的间隙中。
21.根据权利要求1到6的任一项所述的电流传感器，其中所述磁传感器包括用于集中所述第一磁场的磁芯(27 )。
22.—种附着结构，包括电流通过其流动的电流通路，所述电流产生第一磁�。灰约暗缌鞔�感器，用于检测所述电流通路的电流，所述电流传感器包括磁场产生兀件(29, 30, 30a, 30b, 31, 32),产生垂直于所述第一磁场的第二磁�。话�括磁阻元件(21a，21b，21c，21d，22a，22b，22c，22d)的磁传感器(20)，所述磁阻元件包括钉扎层(23)，隧道层(24)和自由层(25)，所述钉扎层(23)具有固定的磁化方向，所述隧道层由绝缘构件提供并设置于所述钉扎层和所述自由层之间，所述自由层具有磁化方向根据外部磁场改变的性质，所述磁传感器产生第一信号和第二信号中的至少一个，所述第一信号包含取决于所述第二磁场与所述第一磁场和所述第二磁场构成的合成磁场之间界定的角度的正弦值，所述第二信号包含取决于所述第二磁场和所述合成磁场之间界定的角度的余弦值；以及 接收所述第一信号和所述第二信号中的至少一个的信号处理单元(40)，所述信号处理单元包括计算电路(44)，其中所述计算电路利用所述第一信号和所述第二信号中的至少一个，根据所述第二磁场和所述合成磁场之间界定的角度计算正切值，并输出包含所述正切值的传感器信号，其中所述电流传感器附着于所述电流通路，使得所述第二磁场的方向平行于所述电流通路中流动的电流方向。
全文摘要
在一种用于检测电流通路中流动的电流的电流传感器中，磁场产生元件产生垂直于第一磁场的第二磁�。�第一磁场由电流通路中的电流产生，磁传感器产生第一信号和第二信号中的至少一个，第一信号包含取决于第二磁场与由第一磁场和第二磁场构成的合成磁场之间界定的角度的正弦值，第二信号包含取决于该角度的余弦值。信号处理单元包括计算电路，计算电路利用第一信号和第二信号中的至少一个计算正切值并输出包含正切值的传感器信号。
文档编号G01R19/00GK103018522SQ20121035048
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月19日 优先权日2011年9月19日
发明者野村江介, 车户纪博 申请人:株式会社电装