JPH0366807B2

JPH0366807B2 -

Info

Publication number: JPH0366807B2
Application number: JP61184488A
Authority: JP
Inventors: Satoru Inagi
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 1986-08-05
Filing date: 1986-08-05
Publication date: 1991-10-18
Also published as: JPS6340307A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は磁束平衡法を利用する装置に使用され
る磁束平衡法用トランスに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a transformer for magnetic flux balancing method used in a device using magnetic flux balancing method.

（従来技術およびその問題点）磁束平衡法とは、コイルもしくはトランスの磁
束を外部回路からコイルヘ励磁を行うことにより
零となるように制御することを言い、その応用に
より絶縁アンプ、磁気センサ等を構成することが
できる。(Prior art and its problems) The magnetic flux balance method is a method of controlling the magnetic flux of a coil or transformer to zero by exciting the coil from an external circuit, and its application can be applied to isolated amplifiers, magnetic sensors, etc. Can be configured.

しかして、このような磁束平衡法に用いられる
トランスは、動作がバランスしている定常状態に
おいては磁束が零であり、また、過渡状態ではそ
の極性が明確に検出できる機能を有していること
が必要である。 However, the transformer used in such a magnetic flux balance method has a function in which the magnetic flux is zero in a steady state where the operation is balanced, and the polarity can be clearly detected in a transient state. is necessary.

従来、このようなトランスを構成する場合、分
割ボビン等を使用し、１次コイルと２次コイルと
を絶縁し、鉄芯の磁路の途中にギヤツプを設け、
そこにホール素子を挿入するといつた構成がとら
れていた。 Conventionally, when configuring such a transformer, a split bobbin or the like was used to insulate the primary coil and secondary coil, and a gap was placed in the middle of the magnetic path of the iron core.
The structure was such that a Hall element was inserted there.

そのため、形状が大型であり、ハイブリツド
IC等に高密度実装するといつたことが困難であ
り、ひいては応用範囲が限られてくるといつた欠
点があつた。 Therefore, the shape is large and hybrid
The drawback was that it was difficult to implement high-density mounting on ICs, etc., and the range of applications was limited.

（問題点を解決するための手段）本発明は上記の点に鑑み提案されたものであ
り、その目的とするところは、薄型、小型で、か
つ他の回路への適用性が高く、低価格に製造する
ことのできる磁束平衡法用トランスを提供するこ
とにある。(Means for Solving the Problems) The present invention has been proposed in view of the above points, and aims to provide a thin, compact, highly applicable to other circuits, and low cost. It is an object of the present invention to provide a transformer for magnetic flux balance method that can be manufactured in a manner similar to that described above.

本発明は上記の目的を達成するため、セラミツ
ク等よりなる絶縁基板と、この絶縁基板に設けら
れた孔部に埋め込まれたホール素子と、このホー
ル素子の周囲であつて前記絶縁基板の両面に夫々
印刷された第１、第２のコイルとを備えてなるこ
とを要旨としている。 In order to achieve the above object, the present invention includes an insulating substrate made of ceramic or the like, a Hall element embedded in a hole provided in the insulating substrate, and a hole on both sides of the insulating substrate around the Hall element. The gist is that the device includes first and second coils that are printed respectively.

（作用）本発明では、薄型平板状の絶縁基板の適位置に
形成された窓状の孔部を介し鉄芯として機能する
集磁材を有するホール素子を面実装し、かつその
周囲であつて絶縁基板の両面にうずまき状をなす
第１、第２のコイルを印刷して構成することによ
り、トランスの厚みを極めて薄くし、小型・軽量
とすると共に、量産化に適したものとし、かつ他
の回路を絶縁基板に多層化可能とし汎用性をもた
せている。(Function) In the present invention, a Hall element having a magnetic flux collecting material functioning as an iron core is surface-mounted through a window-like hole formed at an appropriate position of a thin flat insulating substrate, and around the By printing the first and second coils in a spiral shape on both sides of an insulating substrate, the thickness of the transformer can be made extremely thin, making it compact and lightweight, and making it suitable for mass production. The circuit can be multilayered on an insulating substrate, providing versatility.

（実施例）以下、実施例を示す図面に沿つて本発明を詳述
する。(Examples) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings showing examples.

第１図は本発明にかかる磁束平衡法用トランス
の一実施例を示したものであり、イは部分的に拡
大した平面図、ロはそのＡ−Ａ断面図である。 FIG. 1 shows an embodiment of a transformer for magnetic flux balance method according to the present invention, in which A is a partially enlarged plan view and B is a sectional view taken along the line A-A.

第１図において、１はセラミツクの如き材料に
より形成された、例えば略矩形を呈する薄型平板
状の絶縁基板であり、その略中央部に略矩形の孔
部１ａが形成され、この孔部１ａ内にフラツトパ
ツケージ型のホール素子（例えばInSb型ホール
素子）２が埋め込まれるように配置され面実装さ
れている。また、２ｂは磁気を導きやすくするた
めにホール素子本体２ａの両面を被つたフエライ
トの如き集磁材、２ｃは絶縁基板１上のパターン
（図示せず）に半田付けされて結線および固定を
行うためのリード足である。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a thin flat insulating substrate made of a material such as ceramic and having a substantially rectangular shape. A flat package type Hall element (for example, an InSb type Hall element) 2 is embedded and surface mounted. Further, 2b is a magnetism collecting material such as ferrite that covers both sides of the Hall element body 2a to facilitate guiding of magnetism, and 2c is soldered to a pattern (not shown) on the insulating substrate 1 for connection and fixing. This is the lead leg for.

なお、上記において孔部１ａは絶縁基板１上の
中央部に限られないことは言うまでもなく、ま
た、孔部１ａの形状も図示の角形に限られるもの
ではない。 It goes without saying that the hole 1a is not limited to the central portion of the insulating substrate 1 in the above description, and the shape of the hole 1a is not limited to the rectangular shape shown.

一方、絶縁基板１の両面には孔部１ａ、ホール
素子２を中心としてその周囲に導体パターンによ
りうずまき状に第１、第２のコイル３，４が形成
されている。３ａはコイル３の引出線であり、ク
ロスオーバー（既に形成された導体パターンの上
に絶縁層を介して形成された導体パターン）によ
つて中心部から外側部分に引き出されている。 On the other hand, on both sides of the insulating substrate 1, first and second coils 3 and 4 are formed in a spiral shape around the hole 1a and the Hall element 2 by a conductive pattern. Reference numeral 3a denotes a lead wire of the coil 3, which is drawn out from the center to the outside by a crossover (a conductor pattern formed on an already formed conductor pattern via an insulating layer).

第２図は上記の磁束平衡法用トランスの製造手
順を示したものであり、先ずイの如く絶縁基板１
に孔部１ａを形成し、次いでロの如く絶縁基板１
の両面に導体ペーストを印刷することによりコイ
ル３，４を形成し、次いでハの如く絶縁基板１の
一方の側からホール素子２を裏返しにして埋め込
み、リード足２ｃを半田付けして固定する。な
お、ハイブリツドIC等に実装する際にはコイル
３，４の導体パターンの形成は他の配線用の導体
パターンと同時に形成することができ、また、ホ
ール素子２の取付も他の部品のマウントと同時に
行うことができる。 Figure 2 shows the manufacturing procedure of the above-mentioned transformer for magnetic flux balance method.
A hole 1a is formed in the insulating substrate 1 as shown in FIG.
The coils 3 and 4 are formed by printing conductive paste on both sides of the insulating substrate 1, and then the Hall element 2 is turned over and embedded from one side of the insulating substrate 1 as shown in C, and the lead legs 2c are soldered and fixed. Note that when mounting on a hybrid IC, etc., the conductor patterns for the coils 3 and 4 can be formed at the same time as the conductor patterns for other wiring, and the mounting of the Hall element 2 can be done simultaneously with the mounting of other components. Can be done at the same time.

次に第３図は本発明の磁束平衡法用トランスを
絶縁アンプに適用した例である。第３図におい
て、１１，１３は入力端子、１２，１４は出力端
子であり、入力端子１３は入力側のグランドG₁
に、出力端子１４は出力側のグランドG₂に夫々
接続されている。また、入力端子１１は抵抗R₁
を介してオペアンプIC₁の反転入力端子に接続さ
れ、オペアンプIC₁の非反転入力端子は抵抗R₃を
介してグランドG₁に接続され、オペアンプIC₁の
出力端子は抵抗R₄を介してトランスT₁の１次コ
イルn₁（第１図および第２図におけるコイル３，
４の何れか一方に相当する。）の一端に接続され
ると共に抵抗R₂を介して自己の反転入力端子に
接続され、１次コイルn₁の他端はグランドG₁に
接続されている。 Next, FIG. 3 shows an example in which the transformer for the magnetic flux balance method of the present invention is applied to an insulated amplifier. In Fig. 3, 11 and 13 are input terminals, 12 and 14 are output terminals, and input terminal 13 is the ground _G1 on the input side.
In addition, the output terminals 14 are respectively connected to the ground _G2 on the output side. In addition, the input terminal 11 is connected to a resistor R ₁
The non-inverting input terminal of the operational amplifier IC ₁ is connected to the ground _G1 through the resistor _R3 , and the _output terminal of the operational amplifier _IC1 is connected to the transformer through the resistor _R4 . Primary coil n ₁ of T ₁ (coil 3 in Figs. 1 and 2,
Corresponds to either one of 4. ) and is also connected to its own inverting input terminal via a resistor R ₂ , and the other end of the primary coil n ₁ is connected to ground G ₁ .

一方、磁気検出手段としてのホール素子Ｈ（第
１図および第２図におけるホール素子２に対応す
る。）がトランスT₁の磁束と結合するように設け
られ、ホール素子Ｈの一対の電極には直流電圧＋
Ｖ、−Ｖが印加され、他の一対の電極は抵抗R₅、
R₇を介してオペアンプIC₂の反転入力端子、非反
転入力端子に夫々接続されている。また、オペア
ンプIC₂の出力端子は出力端子１２に接続される
と共に抵抗R₈を介してトランスT₁の２次コイル
n₂（第１図および第２図におけるコイル３，４の
何れか一方に相当する。）の一端に接続され、更
にコンデンサC₁および抵抗R₆の直列回路を介し
て自己の反転入力端子に接続されている。なお、
２次コイルn₂の他端はグランドG₂に接続されて
いる。 On the other hand, a Hall element H (corresponding to Hall element 2 in FIGS. 1 and 2) as a magnetic detection means is provided so as to couple with the magnetic flux of the transformer _T1 , and a pair of electrodes of the Hall element H DC voltage +
V, -V are applied, and the other pair of electrodes has a resistance R ₅ ,
It is connected to the inverting input terminal and non-inverting input terminal of operational amplifier IC ₂ via _R7 . In addition, the output terminal of operational amplifier IC ₂ is connected to output terminal 12 and connected to the secondary coil of transformer T ₁ via resistor R ₈ .
n ₂ (corresponds to either coil 3 or 4 in Figures 1 and 2), and is further connected to its own inverting input terminal via a series circuit of capacitor C ₁ and resistor R ₆ . It is connected. In addition,
The other end of the secondary coil _n2 is connected to ground _G2 .

動作にあつては、入力端子１１，１３間に印加
された信号がオペアンプIC₁により増幅され、抵
抗R₄を介してトランスT₁の１次コイルn₁に電流
が供給されて磁束が発生しようとする。この磁束
はホール素子Ｈにより検出され、ホール素子Ｈは
その磁束の向き、量に応じた信号を出力し、この
信号はオペアンプIC₂により増幅され、抵抗R₈を
介してトランスT₁の２次コイルn₂に供給される。
ここで、ホール素子Ｈの出力の極性とオペアンプ
IC₂の入出力端子の極性と１次コイルn₁、２次コ
イルn₂の極性とはオペアンプIC₂からの電流によ
りトランスT₁の磁束が打ち消される方向に設定
されているため、ホール素子Ｈの感度が充分高
く、かつオペアンプIC₂の利得が充分大きければ、
トランスT₁の磁束が零となつた状態で回路がバ
ランスすることになる。 In operation, a signal applied between input terminals 11 and 13 is amplified by operational amplifier IC ₁ , and current is supplied to primary coil n ₁ of transformer T ₁ via resistor R ₄ to generate magnetic flux. shall be. This magnetic flux is detected by the Hall element H, and the Hall element H outputs a signal according to the direction and amount of the magnetic flux. This signal is amplified by the operational amplifier IC ₂ and sent to the secondary of the transformer T ₁ via the resistor R ₈ . Supplied to coil n ₂ .
Here, the polarity of the output of the Hall element H and the operational amplifier
The polarity of the input/output terminal of IC ₂ and the polarity of the primary coil n ₁ and secondary coil n ₂ are set in the direction in which the magnetic flux of the transformer T ₁ is canceled by the current from the operational amplifier IC ₂ , so the Hall element H If the sensitivity of is high enough and the gain of operational amplifier IC ₂ is large enough, then
The circuit is balanced when the magnetic flux of transformer _T1 becomes zero.

しかして、トランスT₁の１次コイルn₁による
磁束（１次コイルn₁に流れる電流に比例）は入力
信号に比例し、また、２次コイルn₂による磁束
（２次コイルn₂に流れる電流に比例）はオペアン
プIC₂の出力信号に比例し、かつ両者の磁束は大
きさが等しく向きが逆となることから、入力信号
と出力信号とは比例することになり、更に入力側
と出力側とは直流的に絶縁されていることから絶
縁アンプとして機能することになる。 Therefore, the magnetic flux due to the primary coil n ₁ of the transformer T ₁ (proportional to the current flowing through the primary coil n ₁ ) is proportional to the input signal, and the magnetic flux due to the secondary coil n ₂ (current flowing through the secondary coil n ₂₎ is proportional to the input signal. (proportional to the current) is proportional to the output signal of operational amplifier IC ₂ , and the magnetic fluxes of both are equal in magnitude and opposite in direction, so the input signal and output signal are proportional, and furthermore, the input and output signals are proportional to each other. Since it is DC-insulated from the other side, it functions as an isolated amplifier.

（発明の効果）以上のように本発明の磁束平衡法用トランスに
あつては、セラミツク等よりなる絶縁基板と、こ
の絶縁基板に設けられた孔部に埋め込まれたホー
ル素子と、このホール素子の周囲であつて前記絶
縁基板の両面に夫々印刷された第１、第２のコイ
ルとにて構成したから、 (イ) トランスに作用する磁束が零であり、またホ
ール素子に設けられた集磁材が鉄芯として機能
するため、製造技術が許す限り極度に薄くする
ことができ、かつ小型・軽量のトランスとする
ことができる。(Effects of the Invention) As described above, the transformer for the magnetic flux balance method of the present invention includes an insulating substrate made of ceramic or the like, a Hall element embedded in a hole provided in the insulating substrate, and a Hall element embedded in a hole provided in the insulating substrate. (b) The magnetic flux acting on the transformer is zero, and the magnetic flux applied to the Hall element is Since the magnetic material functions as an iron core, it can be made extremely thin as manufacturing technology allows, and the transformer can be made small and lightweight.

(ロ) コイルが導体パターンと同じであることか
ら、他の回路を多層化することが可能である。(b) Since the coil is the same as the conductor pattern, other circuits can be multilayered.

(ハ) ホール素子としては零付近の磁束を検出する
のみであるため、特性のリニアリテイは必要な
く、高感度であればよいので、安価な素子を使
用することができる。(c) Since the Hall element only detects magnetic flux near zero, it does not require linearity of characteristics and only needs to be highly sensitive, so an inexpensive element can be used.

(ニ) コイルの作成およびホール素子の取付がハイ
ブリツドIC等の製造工程と同時に行えるため、
ハイブリツドICへの実装が容易であり、生産
コストの低下および高密度実装により小型、薄
型化を図ることができる。(d) Coil creation and Hall element installation can be done simultaneously with the manufacturing process of hybrid ICs, etc.
It is easy to mount on hybrid ICs, and can be made smaller and thinner by reducing production costs and high-density mounting.

等の効果がある。There are other effects.

[Brief explanation of drawings]

第１図は本発明にかかる磁束平衡法用トランス
の一実施例を示したものであり、イは部分的に拡
大した平面図、ロはそのＡ−Ａ断面図、第２図は
その製造手順を示す図、第３図は本発明の磁束平
衡法用トランスを用いた絶縁アンプの例である。１……絶縁基板、１ａ……孔部、２……ホール
素子、２ａ……ホール素子本体、２ｂ……集磁
材、２ｃ……リード足、３，４……コイル、３ａ
……引出線。 Fig. 1 shows an embodiment of the transformer for magnetic flux balance method according to the present invention, A is a partially enlarged plan view, B is a sectional view taken along line A-A, and Fig. 2 is a manufacturing procedure thereof. FIG. 3 is an example of an isolation amplifier using the transformer for magnetic flux balancing method of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Insulating substrate, 1a...Hole, 2...Hall element, 2a...Hall element body, 2b...Magnetic collecting material, 2c...Lead leg, 3, 4...Coil, 3a
...Leader line.

Claims

[Claims]

1. An insulating substrate made of ceramic or the like, a Hall element embedded in a hole provided in the insulating substrate, and first and second insulating substrates printed around the Hall element on both sides of the insulating substrate, respectively. A transformer for magnetic flux balance method comprising a coil.