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【発明の名称】 電流検出装置
【発明者】 【氏名】黒川 冬樹

【氏名】丸山 亮司
【要約】 【課題】ホール素子の不平衡分の補償のために可変抵抗素子を用いることなく、Ｄ／Ａコンバータに相当する回路のみでホール素子の不平衡成分を補償できる電流検出装置を提供する。

【解決手段】ホール素子3の端子間の電流検出信号Ｃを、コンパレータ7によってホール素子の出力電圧の不平衡分Offに従ってパルス幅変調し、このコンパレータ7の出力パルスDに従ってアップ／ダウン・カウンタ9でアップ／ダウン・カウントを行う。そして、補償値演算部10でカウンタ9のカウンタ値からホール素子の不平衡分を補償するための補償値を演算し、ラダー抵抗器12のスイッチ13を補償値に応じて制御し、ホール素子の出力電圧の不平衡成分を補償する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ホール素子に被測定系の電流に正比例した磁界を加える手段と、一定の直流電圧を出力する定電圧発生手段と、前記ホール素子の電流端子間へ前記定電圧発生手段からの入力電圧に正比例した制御電流を流す電圧−電流変換手段と、前記ホール素子の電圧を検出するホール電圧検出手段と、前記ホール電圧検出手段で検出した前記ホール素子の出力電圧の不平衡分に従ってパルス幅変調を行うパルス幅変調手段と、前記パルス幅変調手段の出力パルスに従ってアップ・カウント及びダウン・カウントを行うアップ／ダウン・カウンタと、前記アップ／ダウン・カウンタのカウンタ値から前記ホール素子の出力電圧の不平衡分を補償するための補償値を算出する補償値演算手段と、前記ホール素子の２つの出力端子間に接続され、前記補償値演算手段で求められた前記補償値に応じてその分圧比を選択できるスイッチを備えたラダー抵抗器と、前記ラダー抵抗器の前記スイッチを制御するスイッチ制御手段と、前記アップ／ダウン・カウンタ、前記補償値演算手段及び前記スイッチ制御手段を制御する制御信号発生手段とを備えて成る電流検出装置。
【請求項２】 前記定電圧発生手段の出力電圧を一定周期で正転・反転して電圧−電流変換する第１の正転・反転手段と、前記パルス幅変調手段の出力パルスを前記第１の正転・反転手段の動作に合わせて正転・反転する第２の正転・反転手段と、前記第１、第２の正転・反転手段それぞれの正転・反転動作を制御する正転・反転制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
【請求項３】 ホール素子に被測定系の電流に正比例した磁界を加える手段と、一定の直流電圧を出力する定電圧発生手段と、前記ホール素子の電流端子間へ前記定電圧発生手段からの入力電圧に正比例した制御電流を流す電圧−電流変換手段と、前記ホール素子の電圧を検出するホール電圧検出手段と、前記ホール電圧検出手段で検出した前記ホール素子の出力電圧の不平衡分に従ってパルス幅変調を行うパルス幅変調手段と、前記パルス幅変調手段の出力パルスに従ってアップ・カウント及びダウン・カウントを行う第１のアップ／ダウン・カウンタと、前記第１のアップ／ダウン・カウンタの極性の正負に従ってアップ・カウント及びダウン・カウントを行う第２のアップ／ダウン・カウンタと、前記ホール素子の２つの出力端子間に接続され、前記第２のアップ／ダウン・カウンタのカウンタ値に応じてその分圧比を選択できるスイッチを備えたラダー抵抗器と、前記ラダー抵抗器のスイッチを制御するスイッチ制御手段と、前記第１のアップ／ダウン・カウンタ、前記第２のアップ／ダウン・カウンタ及び前記スイッチ制御手段を制御する制御信号発生手段とを備えて成る電流検出装置。
【請求項４】 前記パルス幅変調手段の出力を監視し、その正負変化の有無に応じて前記第２のアップ／ダウン・カウンタのカウント数を変化させるカウンタ変化数選択手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の電流検出装置。
【請求項５】 前記第１のアップ／ダウン・カウンタの極性の変化に応じて前記第２のアップ／ダウン・カウンタのカウント数を変化させるカウンタ変化数制御手段を備えたことを特徴とする請求項３に記載の電流検出装置。
【請求項６】 前記補償値演算手段に代えて、前記アップ／ダウン・カウンタの極性の正負に応じて前記ホール素子の出力電圧の不平衡分を補償するための補償値を逐次比較により算出する逐次比較手段を備えて、前記制御信号発生手段は、前記アップ／ダウン・カウンタ、前記スイッチ制御手段及び前記逐次比較手段を制御することを特徴とする請求項１に記載の電流検出装置。
【請求項７】 前記定電圧発生手段の出力電圧を一定周期で正転・反転して前記電圧−電流変換手段に入力する第１の正転・反転手段と、前記パルス幅変調手段の出力パルスを前記第１の正転・反転手段の動作に合わせて正転・反転する第２の正転・反転手段と、前記第１、第２の正転・反転手段それぞれの正転・反転動作を制御する正転・反転制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の電流検出装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ホール素子を用いて電流強度を検出する電流検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のホール素子を用いた電流検出装置は図１３に示すような構成である。この従来の電流検出装置では、定電圧源１の出力電圧は、電圧−電流変換器２によって定電圧源１の出力電圧に正比例した電流に変換される。この電流は、ホール素子３に制御電流Ａとして加えられる。
【０００３】図１６に示したように、ホール素子３はコア４０のギャップに置かれ、コア４０には被測定系の電流を入力する電流入力端子１Ｓ，１Ｌが設けられている。この電流入力端子１Ｓ，１Ｌには通常、５Ａ，３０Ａ，１２０Ａなどの交流電流が入力される。この電流は、コア４０によってその電流に比例した磁界（図１５−Ｂ）に変換され、ホール素子３に加えられる。
【０００４】ホール素子３は、電流端子Ｔ１−Ｔ２間に流れる制御電流Ａと加えられる磁界Ｂとの積に正比例した電圧を出力端子Ｔ３−Ｔ４間に出力する。ホール素子３の出力端子Ｔ３−Ｔ４間に出力される電圧は、減算器４によって増幅され、さらに反転増幅器５によって正負反転されて出力される。
【０００５】ここで、ホール素子３自体が不平衡成分Offを持っている場合、電流検出結果は図１５のＣのようになり、高精度な電流検出ができなくなる。
【０００６】これを防ぐため、従来は、図１４に示すように、ホール素子３の端子Ｔ４−Ｔ２間に固定抵抗器Ｒ５を接続し、また端子Ｔ３−Ｔ２間に可変抵抗素子６を接続し、この可変抵抗素子６を電圧で制御することによって不平衡成分Offを取り除くようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところが、このような従来の構成では次のような問題点があった。可変抵抗素子６は制御端子に入力される電圧によって抵抗値が変化するもので、それにはFETやCdsフォトカプラなどが一般的に用いられているが、これらの素子はＣＭＯＳ回路部とのワンチップ化が困難である問題点があった。また、これらの素子はアナログ電圧信号により制御されるため、補償値がディジタルで算出される場合、これをアナログ信号に変換するためのＤ／Ａコンバータが必要になる問題点があった。
【０００８】本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、ホール素子の不平衡分の補償のために可変抵抗素子を用いることなく、Ｄ／Ａコンバータに相当する回路のみでホール素子の不平衡成分を補償できるようにした電流検出装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明の電流検出装置は、ホール素子に被測定系の電流に正比例した磁界を加える手段と、一定の直流電圧を出力する定電圧発生手段と、前記ホール素子の電流端子間へ前記定電圧発生手段からの入力電圧に正比例した制御電流を流す電圧−電流変換手段と、前記ホール素子の電圧を検出するホール電圧検出手段と、前記ホール電圧検出手段で検出した前記ホール素子の出力電圧の不平衡分に従ってパルス幅変調を行うパルス幅変調手段と、前記パルス幅変調手段の出力パルスに従ってアップ・カウント及びダウン・カウントを行うアップ／ダウン・カウンタと、前記アップ／ダウン・カウンタのカウンタ値から前記ホール素子の出力電圧の不平衡分を補償するための補償値を算出する補償値演算手段と、前記ホール素子の２つの出力端子間に接続され、前記補償値演算手段で求められた前記補償値に応じてその分圧比を選択できるスイッチを備えたラダー抵抗器と、前記ラダー抵抗器の前記スイッチを制御するスイッチ制御手段と、前記アップ／ダウン・カウンタ、前記補償値演算手段及び前記スイッチ制御手段を制御する制御信号発生手段とを備えたものである。
【００１０】請求項１の発明の電流検出装置では、従来のＤ／Ａコンバータに相当するスイッチを備えたラダー抵抗器とこれを制御するスイッチ制御手段によって直接にホール素子の不平衡分を補償する。これにより、従来では必須であったホール素子の端子間に接続する可変抵抗素子を使用しなくてもホール素子の不平衡分を補償できるようになる。
【００１１】請求項２の発明の電流検出装置は、請求項１において、さらに、前記定電圧発生手段の出力電圧を一定周期で正転・反転して電圧−電流変換する第１の正転・反転手段と、前記パルス幅変調手段の出力パルスを前記第１の正転・反転手段の動作に合わせて正転・反転する第２の正転・反転手段と、前記第１、第２の正転・反転手段それぞれの正転・反転動作を制御する正転・反転制御手段とを備えたものである。
【００１２】請求項２の発明の電流検出装置では、入出力信号を一定周期で正転・反転することによりホール素子による不平衡分以外の不平衡成分の影響をなくす。
【００１３】請求項３の発明の電流検出装置は、ホール素子に被測定系の電流に正比例した磁界を加える手段と、一定の直流電圧を出力する定電圧発生手段と、前記ホール素子の電流端子間へ前記定電圧発生手段からの入力電圧に正比例した制御電流を流す電圧−電流変換手段と、前記ホール素子の電圧を検出するホール電圧検出手段と、前記ホール電圧検出手段で検出した前記ホール素子の出力電圧の不平衡分に従ってパルス幅変調を行うパルス幅変調手段と、前記パルス幅変調手段の出力パルスに従ってアップ・カウント及びダウン・カウントを行う第１のアップ／ダウン・カウンタと、前記第１のアップ／ダウン・カウンタの極性の正負に従ってアップ・カウント及びダウン・カウントを行う第２のアップ／ダウン・カウンタと、前記ホール素子の２つの出力端子間に接続され、前記第２のアップ／ダウン・カウンタのカウンタ値に応じてその分圧比を選択できるスイッチを備えたラダー抵抗器と、前記ラダー抵抗器のスイッチを制御するスイッチ制御手段と、前記第１のアップ／ダウン・カウンタ、前記第２のアップ／ダウン・カウンタ及び前記スイッチ制御手段を制御する制御信号発生手段とを備えたものである。
【００１４】請求項３の発明の電流検出装置では、ホール素子の不平衡分の補償値を第１のアップ／ダウン・カウンタの極性の正負だけに従ってアップ・カウント及びダウン・カウントを行う第２のアップ／ダウン・カウンタによって決定する。これにより、被測定系の交流電流の振幅に依存しない補償値を算出してホール素子の不平衡分補償する。
【００１５】請求項４の発明の電流検出装置は、請求項３において、さらに、前記パルス幅変調手段の出力を監視し、その正負変化の有無に応じて前記第２のアップ／ダウン・カウンタのカウント数を変化させるカウンタ変化数選択手段を備えたものである。
【００１６】請求項４の発明の電流検出装置では、カウンタ変化数選択手段がパルス幅変調手段の出力を監視し、その正負変化の有無に応じて第２のアップ／ダウン・カウンタのカウント数を変化させることにより、より速く補償値を算出してホール素子の不平衡分を補償する。
【００１７】請求項５の発明の電流検出装置は、請求項３において、さらに、前記第１のアップ／ダウン・カウンタの極性の変化に応じて前記第２のアップ／ダウン・カウンタのカウント数を変化させるカウンタ変化数制御手段を備えたものである。
【００１８】請求項５の発明の電流検出装置では、カウンタ変化数制御手段が第１のアップ／ダウン・カウンタの極性の変化に応じて第２のアップ／ダウン・カウンタのカウント幅を変化させることにより、被測定系の交流電流の振幅に依存しない補償値をより速く算出してホール素子の不平衡分を補償する。
【００１９】請求項６の発明の電流検出装置は、請求項１において、前記補償値演算手段に代えて、前記アップ／ダウン・カウンタの極性の正負に応じて前記ホール素子の出力電圧の不平衡分を補償するための補償値を逐次比較により算出する逐次比較手段を備え、前記制御信号発生手段が、前記アップ／ダウン・カウンタ、前記スイッチ制御手段及び前記逐次比較手段を制御するようにしたものである。
【００２０】請求項６の発明の電流検出装置では、逐次比較手段によって被測定系の交流電流の振幅に影響されずに補償値算出してホール素子の不平衡分を補償する。
【００２１】請求項７の発明の電流検出装置は、請求項１〜６において、さらに、前記定電圧発生手段の出力電圧を一定周期で正転・反転して前記電圧−電流変換手段に入力する第１の正転・反転手段と、前記パルス幅変調手段の出力パルスを前記第１の正転・反転手段の動作に合わせて正転・反転する第２の正転・反転手段と、前記第１、第２の正転・反転手段それぞれの正転・反転動作を制御する正転・反転制御手段とを備えたものである。
【００２２】請求項７の発明の電流検出装置では、入出力信号を一定周期で正転・反転することによりホール素子による不平衡分以外の不平衡成分の影響をなくす。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。図１は本発明の第１の実施の形態の電流検出装置の構成を示している。第１の実施の形態の電流検出装置は、一定の直流電圧を出力する定電圧源１、ホール素子３の電流端子Ｔ１−Ｔ２間へ定電圧源１からの入力電圧に正比例した制御電流Ａを流す電圧−電流変換器２を備えている。
【００２４】ホール素子３には、従来と同様に図１６に示したようにコア４０が設けられていて、このコア４０が被測定系の交流電流に正比例した磁界を加える。
【００２５】電流検出装置はさらに、ホール素子３の端子Ｔ３−Ｔ４間の電圧信号を取り出して増幅する減算器４、この減算器４の出力をゲイン（−１）で増幅する反転増幅器５、この反転増幅器５から出力される電圧信号をホール素子３の出力電圧の不平衡分に従ってパルス幅変調するパルス幅変調手段としてのコンパレータ７を備えている。
【００２６】またさらに、コンパレータ７の出力パルスＤに従ってアップ・カウント及びダウン・カウントを行うアップ／ダウン・カウンタ９、このアップ／ダウン・カウンタ９のカウンタ値からホール素子３の出力電圧の不平衡分を補償するための補償値を算出する補償値演算部１０、ホール素子３の２つの出力端子Ｔ３−Ｔ４間に接続され、補償値演算部１０で求められた補償値に応じてその分圧比を選択できるスイッチ１３を備えたラダー抵抗器１２、このラダー抵抗器１２のスイッチ１３を制御するスイッチ制御部１１、そして、これらのアップ／ダウン・カウンタ９、補償値演算部１０及びスイッチ制御部１１を制御する制御信号発生部８を備えている。
【００２７】次に、上記構成の電流検出装置の動作を説明する。定電圧源１の出力電圧は電圧−電流変換器２によって、定電圧源１の出力電圧に正比例した電流（図２−Ａ）に変換される。この電流は、ホール素子３に制御電流Ａとして加えられる。
【００２８】一方、図１６に示したコア４０に対する被測定系の電流入力端子１Ｓ，１Ｌは、被測定系の電流として通常、５Ａ，３０Ａ，１２０Ａなどの交流電流が入力される。この電流は、コア４０によってこの電流に正比例した磁界（図２−Ｂ）に変換されてホール素子３に加えられる。
【００２９】ホール素子３は、電流端子Ｔ１−Ｔ２間に流れる制御電流Ａと加えられる磁界Ｂとの積に正比例した電圧を出力端子Ｔ３−Ｔ４間に出力する。ホール素子３の出力端子Ｔ３−Ｔ４間に出力される電圧は、減算器４によって増幅され、さらに反転増幅器５によって−１倍、つまり正負反転されて電圧信号Ｃとして出力される（図２−Ｃ）。
【００３０】反転増幅器５の出力電圧Ｃは、出力端子３０へ出力され、同時にコンパレータ７に入力される。コンパレータ７は、この電圧Ｃを基準電圧ＡＧと比較し、反転増幅器５の出力電圧Ｃの方が高いときにはハイレベル、低いときにはローレベルの電圧を出力する。このコンパレータ７の出力信号は図２−Ｄに示してある。
【００３１】コンパレータ７の出力信号は、１６ビット・アップ／ダウン・カウンタ９に入力される。このアップ／ダウン・カウンタ９のカウンタ値は、制御信号ＬＤ（図２−ＬＤ）がハイレベルのときに中心値（３２７６８）にプリセットされ、制御信号ＥＮ（図２−ＥＮ）がハイレベルになると制御信号ＣＬＫ（図２−ＣＬＫ）のカウント動作を行う。カウント動作は、コンパレータ７の出力Ｄがハイレベルのときアップ・カウントを行い、コンパレータ７の出力Ｄがローレベルのときダウン・カウントを行う。つまり、ホール素子３の出力電圧の不平衡分Offの極性が正の時はアップ／ダウン・カウントを行った結果は中心値（３２７６８）よりも大きくなり、不平衡分Offの極性が負のときはアップ／ダウン・カウントを行った結果は中心値（３２７６８）よりも小さくなる。
【００３２】アップ／ダウン・カウントを行った結果の値は、制御信号ＬＣＫ（図２−ＬＣＫ）の立上りで補償値演算部１０に入力される。補償値演算部１０は、アップ／ダウン・カウントを行った結果の値と中心値（３２７６８）の差を計算し、この差からホール素子３の不平衡分Offを補償する補償値を求める。この補償値は制御信号ＳＣＫ（図２−ＳＣＫ）の立上りでスイッチ制御部１１に入力される。
【００３３】ホール素子３の２つの端子間に接続されたラダー抵抗器１２のスイッチ１３は、補償値に応じてスイッチ制御部１１からのスイッチ制御信号Ｓ［７：０］によりオン／オフする。ラダー抵抗器１２による分圧比は、ホール素子３の不平衡分がゼロになるように作用する。
【００３４】ここでホール素子３の端子Ｔ２−Ｔ４間に接続されている抵抗器Ｒ５はホール素子３の不平衡成分となり、ホール素子３自体の不平衡成分を含めても不平衡成分の影響が一定方向になるような抵抗値のものである。ただし、ホール素子３自体の不平衡成分の影響が常に一定方向に決まっている場合は、抵抗器Ｒ５を必要としない。
【００３５】この第１の実施の形態によれば、ラダー抵抗器１２とスイッチ１３がホール素子３の不平衡成分を補償するように自動的に動作するので、従来必要であった可変抵抗素子を使用しないでホール素子３の不平衡分を補償することができ、高精度な電流強度の検出を行う電流検出装置を得ることができる。
【００３６】また、ラダー抵抗器１２、スイッチ１３及びスイッチ制御部１１は一般的なＲ−２Ｒラダー抵抗器型Ｄ／Ａコンバータと同様な回路構成を持つものであり、他のＣＭＯＳ回路部とのワンチップＬＳＩ化が容易である。
【００３７】次に、本発明の第２の実施の形態の電流検出装置を、図３及び図４に基づいて説明する。第２の実施の形態の特徴は、図１に示した第１の実施の形態で採用した補償値演算部１０に代えて、Ｄ−フリップフロップ１４と８ビット・アップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）・カウンタ１５を備えた点にある。その他の構成は、図１に示した第１の実施の形態と共通であるので、以下、同一の部分には同一の符号を用いて説明する。
【００３８】図４において、Ａはホール素子３に加えられる制御電流波形であり、Ｂはホール素子３に加えられる磁界波形であり、Ｃは電流強度の検出結果である反転増幅器５の出力波形であり、そしてOffはホール素子３の不平衡分を示している。また、Ｄはパルス幅変調手段であるコンパレータ７の出力波形、ＥＮ，ＬＤ，ＣＬＫは第１のアップ／ダウン・カウンタである１６ビット・アップ／ダウン・カウンタ９の制御信号、ＬＣＫはＤ−フリップフロップ１４の制御信号、ＱＮはＤ−フリップフロップ９の出力信号、ＳＣＫはスイッチ制御部１１の制御信号、Ｓ［７：０］はスイッチ制御信号である。
【００３９】この第２の実施の形態の電流検出装置では、コンパレータ７から第１のアップ／ダウン・カウンタである１６ビット・アップ／ダウン・カウンタ９に入力される信号Ｄまでは第１の実施の形態と同じである。
【００４０】そして、１６ビット・アップ／ダウン・カウンタ９の出力端子Ｑ１５の信号レベルは、制御信号の立上りでＤ−フリップフロップ１４に保持される。Ｄ−フリップフロップ１４の出力端子ＱＮ（図４−ＱＮ）には保持した信号レベルと反対極性の信号レベルが出力される。第２のアップ／ダウン・カウンタである８ビット・アップ／ダウン・カウンタ１５は、Ｄ−フリップフロップ１４の出力端子ＱＮの信号レベルがハイレベルのとき制御信号ＬＤの立上りでダウンカウントを行う。この８ビット・アップ／ダウン・カウンタ１５のカウンタ値は、制御信号ＳＣＫの立上りでスイッチ制御部１１に入力される。
【００４１】ホール素子３の２つの端子間に接続されたラダー抵抗器１２のスイッチ１３は、スイッチ制御部１１によりアップ／ダウン・カウンタ１５のカウンタ値に応じてオン／オフする。
【００４２】これにより、第２の実施の形態の電流検出装置では、第１の実施の形態と同様に、ラダー抵抗器１２とスイッチ１３がホール素子３の不平衡成分を補償するように自動的に動作するので、従来必要であった可変抵抗素子を使用しないでホール素子３の不平衡分を補償することができ、高精度な電流強度の検出を行う電流検出装置を得ることができる。
【００４３】また、第１のアップ／ダウン・カウンタ９の出力端子のうち、その符号ビットＱ１５のみを参照するために、スイッチ制御部１１の制御信号Ｓ［７：０］は常に１LSBずつ変化し、被測定系の交流電流の振幅に影響されないホール素子３の不平衡成分の補償ができる。
【００４４】次に、本発明の第３の実施の形態の電流検出装置を図５及び図６に基づいて説明する。第３の実施の形態の特徴は、図３に示した第２の実施の形態の構成に対して、さらに、パルス幅変調手段であるコンパレータ７の出力Ｄを監視し、その正負変化の有無に応じて第２のアップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）・カウンタ１５のカウント幅を変化させるカウンタ変化数選択部１６と、このカウンタ変化数選択部１６の出力ＣＫＯＮがハイレベルにある間、制御信号発生部８のクロックＣＬＫを第２のアップ／ダウン・カウンタ１５に入力するためのアンドゲート１７を備えた点にある。その他の構成は、図１に示した第１の実施の形態、図３に示した第２の実施の形態と共通であるので、以下、同一の部分には同一の符号を用いて説明する。
【００４５】図６において、Ａはホール素子３に加えられる制御電流波形、Ｂはホール素子３に加えられる磁界波形、Ｃは電流強度の検出結果である反転増幅器５の出力波形であり、そしてOffはホール素子３の不平衡分を示している。また、Ｄはパルス幅変調手段であるコンパレータ７の出力波形、ＥＮ，ＬＤ，ＣＬＫは第１のアップ／ダウン・カウンタである１６ビット・アップ／ダウン・カウンタ９の制御信号、ＬＣＫはＤ−フリップフロップ１４の制御信号、ＱＮはＤ−フリップフロップ９の出力信号、ＣＫＯＮはカウンタ変化数選択部１６の出力制御信号、Ｅは第２のアップ／ダウン・カウンタ１５のカウント波形、ＳＣＫはスイッチ制御部１１の制御信号、Ｓ［７：０］はスイッチ制御信号である。
【００４６】この第３の実施の形態の電流検出装置では、コンパレータ７の出力信号Ｄはカウンタ変化数選択部１６によってモニタされる。そしてカウンタ変化数選択部１６は、コンパレータ７の出力Ｄに変化がない場合にのみ、第２のアップ／ダウン・カウンタ１５にクロックＣＬＫを４カウントアップ／ダウンさせる。なお、この４カウントは一例であり、任意に変更設定できる。
【００４７】これにより、第３の実施の形態では、コンパレータ７の出力に変化がある通常時には１カウントずつ、しかしながらコンパレータ７の出力に変化がない場合に４カウントずつ、第２のアップ／ダウン・カウンタ１５にアップ／ダウン・カウントさせるので、ホール素子３の不平衡成分Offが大きい場合でもより速くホール素子３の不平衡成分を補償することができる。
【００４８】次に、本発明の第４の実施の形態の電流検出装置を、図７及び図８に基づいて説明する。第４の実施の形態の特徴は、図５に示した第３の実施の形態に対して、カウンタ変化数選択部１６に代えて、第１のアップ／ダウン・カウンタ９の極性の変化に応じて第２のアップ／ダウン（Ｕ／Ｄ）・カウンタ１５のカウント数を変化させるカウンタ変化数制御部１８を備えた点にある。その他の構成は、図５に示した第３の実施の形態と共通であるので、以下、同一の部分には同一の符号を用いて説明する。
【００４９】図８において、Ａはホール素子３に加えられる制御電流波形、Ｂはホール素子３に加えられる磁界波形、Ｃは電流強度の検出結果である反転増幅器５の出力波形であり、そしてOffはホール素子３の不平衡分を示している。また、Ｄはパルス幅変調手段であるコンパレータ７の出力波形、ＥＮ，ＬＤ，ＣＬＫは第１のアップ／ダウン・カウンタである１６ビット・アップ／ダウン・カウンタ９の制御信号、ＬＣＫはＤ−フリップフロップ１４の制御信号、ＱＮはＤ−フリップフロップ９の出力信号、ＣＫＯＮはカウンタ変化数制御部１８の出力制御信号、Ｅは第２のアップ／ダウン・カウンタ１５のカウント波形、ＳＣＫはスイッチ制御部１１の制御信号、Ｓ［７：０］はスイッチ制御信号である。
【００５０】この第４の実施の形態の電流検出装置では、Ｄ−フリップフロップ１４の出力信号ＱＮはカウンタ変化数制御部１８によってモニタされる。そしてカウンタ変化数制御部１８は、Ｄ−フリップフロップ１４の出力信号ＱＮが、（正−負−正）あるいは（負−正−負）と変化した場合に、それ以降、第２のアップ／ダウン・カウンタ１５のカウント変化数を通常の１６カウントから前回の１／２倍に変更する。例えば、１６−１６−１６−８−４−２−１−１−１…と変化させるのである。
【００５１】これにより、第４の実施の形態では、Ｄ−フリップフロップ１４の出力信号ＱＮの変化が、被測定系の交流電流の振幅（図８−Ｂ）に影響されることがなく、振幅の差に関係なく、より速くホール素子３の不平衡成分を補償することができる。
【００５２】次に、本発明の第５の実施の形態の電流検出装置を図９及び図１０に基づいて説明する。第５の実施の形態の特徴は、図１に示した第１の実施の形態に対して、補償値演算部１０に代えて、逐次比較回路１９を備えた点にある。その他の構成は、図１に示した第１の実施の形態と共通であるので、以下、同一の部分には同一の符号を用いて説明する。
【００５３】図１０において、Ａはホール素子３に加えられる制御電流波形であり、Ｂはホール素子３に加えられる磁界波形であり、Ｃは電流強度の検出結果である反転増幅器５の出力波形であり、そしてOffはホール素子３の不平衡分を示している。また、Ｄはパルス幅変調手段であるコンパレータ７の出力波形、ＥＮ，ＬＤ，ＣＬＫは１６ビット・アップ／ダウン・カウンタ９の制御信号、ＬＣＫは逐次比較回路１９に対する制御信号、ＳＧＮはアップ／ダウン・カウンタ９の符号ビット出力、ＳＣＫはスイッチ制御部１１の制御信号、Ｓ［７：０］はスイッチ制御信号である。
【００５４】この第５の実施の形態の電流検出装置では、アップ／ダウン・カウンタ９の出力信号（図１０−ＳＧＮ）をもとに、逐次比較回路１９がスイッチ制御部１１に制御信号を送る。逐次比較回路１９では、まずスイッチ制御信号Ｓ［７：０］を８０［Ｈ］に設定し、ここで符号信号ＳＧＮがハイレベルならばＳ［７：０］＝４０［Ｈ］に設定し、ローレベルであればＳ［７：０］＝Ｃ０［Ｈ］に設定する。このように、アップ／ダウン・カウンタ９の符号信号ＳＧＮのハイレベル／ローレベルに対応してスイッチ制御信号Ｓ［７：０］を１／２ずつの変化させるのである。
【００５５】これにより、第５の実施の形態によれば、スイッチ制御部１１の制御が逐次比較により行われるため、被測定系の交流電流の振幅（図１０−Ｂ）や、ホール素子３の不平衡成分の大きさに関係なく、ホール素子３の不平衡成分を補償することができる。
【００５６】次に、本発明の第６の実施の形態の電流検出装置を、図１１及び図１２に基づいて説明する。第６の実施の形態の特徴は、図１に示した第１の実施の形態に対して、通常の電圧−電流変換器２に代えて、定電圧源１の出力電圧を一定周期で正転・反転させて電圧−電圧変換する正転・反転切換付き電圧−電流変換器２１を備え、また、コンパレータ７の出力パルスＤをこの正転・反転切換付き電圧−電流変換器２１の正転・反転動作に合わせて正転・反転する正転・反転切換器２２を追加的に備え、さらに、これらの正転・反転切換付き電圧−電流変換器２１と正転・反転切換器２２との正転・反転動作を制御する正転・反転制御部２０を備えた点にある。その他の構成は、図１に示した第１の実施の形態と共通であるので、以下、同一の部分には同一の符号を用いて説明する。
【００５７】図１２において、Ａはホール素子３に加えられる制御電流波形であり、Ｂはホール素子３に加えられる磁界波形であり、Ｃは電流強度の検出結果である反転増幅器５の出力波形であり、そしてOffはホール素子３の不平衡分を示している。また、Ｆはコンパレータ７の出力波形を正転・反転させた波形、ＥＮ，ＬＤ，ＣＬＫは１６ビット・アップ／ダウン・カウンタ９の制御信号、ＬＣＫは補償値演算部１０の制御信号、ＳＣＫはスイッチ制御部１１の制御信号、Ｓ［７：０］はスイッチ制御信号である。
【００５８】この第６の実施の形態では、制御電流Ａとコンパレータ７の出力波形とは正転・反転制御部２０の制御によりそれぞれ、正転・反転切換付き電圧−電流変換器２１と正転・反転切換器２２によって一定周期で正転・反転される。
【００５９】これにより、入出力信号を一定周期で正転・反転することによってホール素子３による不平衡成分以外の不平衡成分の影響なしに、ホール素子３の不平衡成分を補償することができる。
【００６０】なお、この正転・反転切換手段（２０，２１，２２）の構成要素は、上記の第２の実施の形態〜第５の実施の形態のいずれに対しても適用することができる。
【００６１】
【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、従来のＤ／Ａコンバータに相当するスイッチを備えたラダー抵抗器とこれを制御するスイッチ制御手段によって直接にホール素子の不平衡分を補償するので、従来では必須であったホール素子の端子間に接続する可変抵抗素子を使用しなくてもホール素子の不平衡分を補償できる。
【００６２】請求項２の発明によれば、入出力信号を一定周期で正転・反転することによりホール素子による不平衡分以外の不平衡成分の影響をなくすことができる。
【００６３】請求項３の発明によれば、ホール素子の不平衡分の補償値を第１のアップ／ダウン・カウンタの極性の正負だけに従ってアップ・カウント及びダウン・カウントを行う第２のアップ／ダウン・カウンタによって決定するので、被測定系の交流電流の振幅に依存しない補償値を算出してホール素子の不平衡分を補償することができる。
【００６４】請求項４の発明によれば、カウンタ変化数選択手段がパルス幅変調手段の出力を監視し、その正負変化の有無に応じて第２のアップ／ダウン・カウンタのカウント数を変化させることにより、より速く補償値を算出してホール素子の不平衡分を補償することができる。
【００６５】請求項５の発明によれば、カウンタ変化数制御手段が第１のアップ／ダウン・カウンタの極性の変化に応じて第２のアップ／ダウン・カウンタのカウント幅を変化させることにより、被測定系の交流電流の振幅に依存しない補償値をより速く算出してホール素子の不平衡分を補償することができる。
【００６６】請求項６の発明によれば、逐次比較手段によって被測定系の交流電流の振幅に影響されずに補償値算出してホール素子の不平衡分を補償することができる。
【００６７】請求項７の発明によれば、入出力信号を一定周期で正転・反転することによりホール素子による不平衡分以外の不平衡成分の影響をなくすことができる。
【出願人】 【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
【出願日】 平成１１年３月３日（１９９９．３．３）
【代理人】 【識別番号】１０００８３８０６
【弁理士】
【氏名又は名称】三好 秀和 （外７名）
【公開番号】 特開２０００−２４９７２６（Ｐ２０００−２４９７２６Ａ）
【公開日】 平成１２年９月１４日（２０００．９．１４）
【出願番号】 特願平１１−５６１２５