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JPH0377071A - Current detecting device - Google Patents

Current detecting device

Info

Publication number
JPH0377071A
JPH0377071A JP21362489A JP21362489A JPH0377071A JP H0377071 A JPH0377071 A JP H0377071A JP 21362489 A JP21362489 A JP 21362489A JP 21362489 A JP21362489 A JP 21362489A JP H0377071 A JPH0377071 A JP H0377071A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current
circuit
voltage
resistor
output
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP21362489A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hisatsugu Ito
久嗣 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP21362489A priority Critical patent/JPH0377071A/en
Publication of JPH0377071A publication Critical patent/JPH0377071A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R15/00Details of measuring arrangements of the types provided for in groups G01R17/00 - G01R29/00, G01R33/00 - G01R33/26 or G01R35/00
    • G01R15/14Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks
    • G01R15/18Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers
    • G01R15/183Adaptations providing voltage or current isolation, e.g. for high-voltage or high-current networks using inductive devices, e.g. transformers using transformers with a magnetic core

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  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
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  • Measurement Of Current Or Voltage (AREA)

Abstract

PURPOSE:To stably measure a current with high accuracy by converting a very small DC voltage across a detection resistance into an alternating current and amplifying the current, converting it into a direct current and then feeding an output voltage proportional current back, and obtaining a DC signal which is proportional to the current to be measured. CONSTITUTION:The current detecting device consists of the detection resistor 2 which converts the current IL to be measured into the voltage, a switching circuit 9 which inputs it, a transformer 10, an AC amplifier 11, an AC/DC converting circuit 12, a filter circuit 13, and a current-voltage converting circuit 14 which are connected in order, and an oscillation circuit 16 which supplies an ON/OFF signal to the circuit 9. Then the resistor 2 which is so small that its voltage drop causes no problem converts the current into the voltage, which is AC-converted by the circuit, applied to the amplifier 11 by the transformer 10, and amplified; and the voltage is converted by the circuit 12 into the direct current, which is fed back to the circuit 9 to obtain the DC signal which is proportional to the current IL to be measured. Consequently, the current detection which is tolerant to the common mode noise and stable to temperature variation and requires no adjustment becomes possible.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は直流電流を正確にかつ安定に測定するための
回路構成から成る電流検出装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a current detection device comprising a circuit configuration for accurately and stably measuring direct current.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第4図は最も一般的な電流検出の方法を示す図面である
。第4図において、1は電気負荷3に電流■、を供給す
るための電源、2は電流検出抵抗で、その抵抗値をR8
とする。4はインスッルメンテーションアンプでその2
つの入力端子41゜42間の電圧■、に比例した出力電
圧V。7を出力端子43に得ることができる。
FIG. 4 is a diagram showing the most common current detection method. In Fig. 4, 1 is a power source for supplying current 2 to electric load 3, 2 is a current detection resistor, and its resistance value is R8.
shall be. 4 is the instrumentation amplifier part 2
The output voltage V is proportional to the voltage between the two input terminals 41 and 42. 7 can be obtained at the output terminal 43.

第4図において、V r −I L・Rsであるから、
インスツルメンテーションアンブ4の増幅度をA′とす
ると、V ooy = A′・I L−R、となって電
気負荷3に流れる電流■、を測定できる。
In FIG. 4, since V r −I L・Rs,
If the amplification degree of the instrumentation amplifier 4 is A', then Vooy=A'·ILR-R, and the current (2) flowing through the electric load 3 can be measured.

一般的に、検出抵抗2における電圧降下は好ましくない
ので抵抗値R8は可能なかぎり小さく定められる。たと
えば、最大計測電流を100Aとし、このときの検出抵
抗2における電圧降下を1.0+Vにする場合、R8は
0.1 dとなる。コノとき、1.=10Aとすると、
V + = 1 mVとなり、インスツルメンテーショ
ンアンブ4で扱う電圧レベルとしてはかなり小さな値で
ある。このような電源検出器は自動車の発を機の出力電
流測定のためにも用いられるが、この場合、検出器の周
囲温度は一40℃から+100 ’Cまで変動する。ま
たさらに自動車においては車体が電気的接地(グランド
)として用いられるため、電流検出は電源側(通常はプ
ラス側)で測定しなければならず、したがって検出抵抗
2の電位は車載パンテリの電圧と等しくなる。自動車用
電源は各種車載電気負荷の変動等の影響で通常でも1ボ
ルトを越える変動がある。したがってインスッルメンテ
ーシqンアンプ4は1ボルト以上のコモンモードノイズ
のもとで1mVていどの微小電圧を増幅しなければなら
ないことになる。
Generally, a voltage drop across the detection resistor 2 is undesirable, so the resistance value R8 is set as small as possible. For example, when the maximum measured current is 100 A and the voltage drop across the detection resistor 2 is 1.0+V, R8 is 0.1 d. Kono Toki, 1. = 10A, then
V + =1 mV, which is a fairly small value as a voltage level handled by the instrumentation amplifier 4. Such power supply detectors are also used for measuring the output current of motor vehicle generators, in which case the ambient temperature of the detector varies from -40°C to +100'C. Furthermore, in a car, the car body is used as an electrical ground, so current detection must be measured on the power supply side (usually the positive side), so the potential of the detection resistor 2 is equal to the voltage of the onboard pantry. Become. Automotive power supplies usually fluctuate by more than 1 volt due to fluctuations in various on-vehicle electrical loads. Therefore, the instrumentation amplifier 4 must amplify a minute voltage such as 1 mV under common mode noise of 1 volt or more.

かかる環境条件のもとで、上述のように1−V以下の電
圧を安定に増幅できるインスッルメンテーションアンプ
を得ることは技術的には不可能でないにしても、それに
要するコストを考慮した場合、現実的ではない。
Under such environmental conditions, it may not be technically impossible to obtain an instrumentation amplifier that can stably amplify voltages below 1-V as described above, but when considering the cost involved, it is impossible. , not realistic.

第5図は、上述の難点を解消する目的で用いられる方式
の原理を示す図面であって、本方式については特開昭6
3−228071号公報、特開平1−113674号公
報などに詳述されている。
FIG. 5 is a drawing showing the principle of a method used for the purpose of solving the above-mentioned difficulties, and this method was first published in Japanese Patent Laid-Open No. 6
This method is described in detail in JP-A No. 3-228071, JP-A-1-113674, and the like.

第5図において5はその一部にスリット状の切り欠き部
を有する強磁性体環であって、これを貫通するよう導線
20が配設され、この導線20に電気負荷3への給電電
流■、が流れる0強磁性体環5の切り欠き部にはホール
素子6が強磁性体環5の切り欠き部の周方向磁界を測定
するように配設される。7はホール素子6に電流(又は
電圧)を供給するための1を源、8ばホール素子6の出
力電圧を増幅するための増幅器であり、その出力端子8
1に得られる電圧をV。17 とする、ホール素子6に
印加される磁界の大きさは、当然導vA20を流れる電
流ILに比例するからILとV 0IITの関係は次式
で与えられる。
In FIG. 5, reference numeral 5 denotes a ferromagnetic ring having a slit-like notch in a part thereof, and a conducting wire 20 is disposed so as to pass through this. A Hall element 6 is disposed in the notch of the ferromagnetic ring 5 through which 0 flows, so as to measure the circumferential magnetic field of the notch of the ferromagnetic ring 5. 7 is a source 1 for supplying current (or voltage) to the Hall element 6; 8 is an amplifier for amplifying the output voltage of the Hall element 6; its output terminal 8;
The voltage obtained in 1 is V. 17, the magnitude of the magnetic field applied to the Hall element 6 is naturally proportional to the current IL flowing through the conductor vA20, so the relationship between IL and V0IIT is given by the following equation.

VO1+T= K IL+ VCl        −
・”(1)(1)式において、Kは定数であって、磁性
体環5の寸法、ホール素子6の感度、増幅器8の増幅度
で決定される。■。はオフセット電圧で、磁性体環5の
残留磁気、ホール素子6の不平衡電圧、増幅器8のオフ
セット電圧で決定される。第5図に示す方式は、電流を
磁界に変換してから計測するため、第4図の方式のよう
に、検出抵抗2による電圧降下を懸念する必要がないた
め、きわめて有用であるが、(1)式におけるKおよび
V。を安定に一定の値にするために多くの工夫を有する
。すなわち、定数Kを決定する要素の内でホール素子6
の感度は、部品ごとのバラツキが大きく、また、温度依
存性が大きい。またオフセット電圧■oを決める要素の
内ホール素子6の不平衡電圧もまた部品ごとのバラツキ
が大きく、温度依存性を有する。このような事から、第
5図の方式による電流検出器においては、ホール素子6
の感度および不平衡電圧のバラツキを補償するために製
造工程において何らかの調整が必要であり、また温度補
償を行う必要がある。ホール素子6の感度および不平衡
電圧の温度依存性(温度特性)は、ホール素子6のタイ
プ(形名)が同一であれば同一の傾向を示すものの、全
く同一の温度係数を有することが保証されているわけで
はなく、したがって、温度補償を行っても完全に温度依
存性を消し去ることはできない。
VO1+T= K IL+ VCl −
・"(1) In equation (1), K is a constant and is determined by the dimensions of the magnetic ring 5, the sensitivity of the Hall element 6, and the amplification degree of the amplifier 8.■. is the offset voltage, It is determined by the residual magnetism of the ring 5, the unbalanced voltage of the Hall element 6, and the offset voltage of the amplifier 8.The method shown in FIG. 5 is different from the method shown in FIG. This is extremely useful because there is no need to worry about voltage drop due to the detection resistor 2, but there are many ways to keep K and V in equation (1) at stable constant values. Among the elements that determine the constant K, the Hall element 6
The sensitivity varies greatly from component to component and is highly temperature dependent. Furthermore, the unbalanced voltage of the Hall element 6, which is a factor that determines the offset voltage (2o), also varies widely from component to component and has temperature dependence. For this reason, in the current detector according to the method shown in Fig. 5, the Hall element 6
Some adjustment is required in the manufacturing process to compensate for variations in sensitivity and unbalanced voltage, and temperature compensation also needs to be performed. The temperature dependence (temperature characteristics) of the sensitivity and unbalanced voltage of the Hall element 6 will show the same tendency if the type (model name) of the Hall element 6 is the same, but it is guaranteed that they have exactly the same temperature coefficient. Therefore, even if temperature compensation is performed, temperature dependence cannot be completely eliminated.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

以上述べてきたように、検出抵抗により被測定電流を電
圧に変換する方式では大きなコモンモードノイズの存在
下で微少な直流電圧を増幅しなければならず、また、電
流を磁界に変換してからホール素子で計測する方式では
、ホール素子の感度および不平衡電圧のバラツキの影響
を少くするための調整が必要であり、また、上記2つの
パラメータの温度特性の補償が必要でかつ完全な補償が
困難であるなどの課題が有った。
As mentioned above, in the method of converting the current to be measured into voltage using a detection resistor, it is necessary to amplify the minute DC voltage in the presence of large common mode noise, and it is necessary to amplify the small DC voltage in the presence of large common mode noise. The method of measuring with a Hall element requires adjustment to reduce the effects of variations in the sensitivity of the Hall element and unbalanced voltage, and also requires compensation for the temperature characteristics of the above two parameters, and complete compensation is not possible. There were some issues such as difficulty.

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、コモンモードノイズに強く、無調整でかつ温度
変化に対しても安定な電流検出装置を得ることを目的と
する。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object thereof is to obtain a current detection device that is resistant to common mode noise, does not require adjustment, and is stable against temperature changes.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

この発明に係る電流検出装置は、電圧降下が問題となら
ない程度に十分小さな抵抗値の検出抵抗で電流を電圧に
変換し、さらにこの電圧をスイッチング回路で交流に変
換後トランスにより交流増幅器に導いて交流増幅し、交
流増幅後の信号を再び直流に変換し、さらにこれを電流
の形でスイッチング回路にフィードバックする事により
、被測定電流の大きさに比例した直流信号を得るように
したものである。
The current detection device according to the present invention converts current into voltage using a detection resistor whose resistance value is sufficiently small so that voltage drop does not become a problem, and further converts this voltage into AC using a switching circuit, and then leads it to an AC amplifier using a transformer. By amplifying AC, converting the AC amplified signal back to DC, and feeding it back to the switching circuit in the form of current, a DC signal proportional to the magnitude of the current to be measured is obtained. .

〔作 用〕[For production]

この発明における電流検出装置は、被測定電流に比例し
た直流電圧を、これに比例した振幅を有する交流に変換
し、本質的に温度、電源電圧変動の影響を受けにくい交
流増幅器により十分大きなレベルまで増幅した後、交流
・直流変換回路によって直流に変換し、さらにこれを入
力に電流フィードバックする。
The current detection device of the present invention converts a DC voltage proportional to the current to be measured into an AC voltage having an amplitude proportional to the current, and converts the DC voltage into an AC voltage having an amplitude proportional to the current to be measured. After amplification, it is converted to DC using an AC/DC conversion circuit, and this is then fed back as a current to the input.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第1
図において、1.2.3は1つの閉ループを形成するよ
うに直列接続された電源、検出抵抗、電気負荷であり、
電源1の非接地側に接続された検出抵抗2を介して電気
負荷3に流れる電流iLが被測定電流である。9はスイ
ッチング回路であって、検出抵抗2の高電位側一端に接
続された入力端子91とその低電位側他端に接続された
共通端子92間に印加される直流電圧V、を制御用入力
端子93に印加されるパルス信号に同期的にスイッチン
グし、出力端子94と共通端子92間にv3に比例した
振幅を有する交流信号(パルス列)e、を発生する。入
力端子91と出力端子94間には接続点が端子99とな
っている抵抗値R,の入力抵抗95と負荷抵抗96が直
列接続されている。ベースが制御用入力端子93に接続
された例えばPNP )ランジスタのようなスイッチン
グ素子97は工もツタが端子99に接続され、コレクタ
が共通端子92に接続されている。バイパス抵抗98は
スイッチング素子97のベースト共通端子92間に接続
されている。なお、スイッチング回路9は符号91〜9
9の要素から構成されている。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
In the figure, 1.2.3 is a power supply, a detection resistor, and an electric load connected in series to form one closed loop,
A current iL flowing to the electrical load 3 via the detection resistor 2 connected to the non-grounded side of the power source 1 is the current to be measured. Reference numeral 9 denotes a switching circuit, and the control input is a DC voltage V applied between an input terminal 91 connected to one end on the high potential side of the detection resistor 2 and a common terminal 92 connected to the other end on the low potential side. It switches synchronously with the pulse signal applied to the terminal 93, and generates an alternating current signal (pulse train) e between the output terminal 94 and the common terminal 92 with an amplitude proportional to v3. Between the input terminal 91 and the output terminal 94, an input resistor 95 and a load resistor 96 having a resistance value R, whose connection point is a terminal 99, are connected in series. A switching element 97 such as a PNP transistor whose base is connected to the control input terminal 93 has its base connected to the terminal 99 and its collector connected to the common terminal 92. Bypass resistor 98 is connected between base common terminals 92 of switching element 97 . In addition, the switching circuit 9 is designated by reference numerals 91 to 9.
It is composed of 9 elements.

10はコモンモードノイズを除去するためのトランスで
、出力端子94と共通端子92を1次側の入力端子とし
、2次側の一端が接地され、他端が増幅器本体110と
直流分を除去する結合コンデンサ111との直列接続体
から成る交流増幅器11の入力端に接続されている。1
2は交流・直流変換回路で、例えばNPN)ランジスタ
のようなエミッタ接地されたスイッチング素子122の
コレクタが抵抗121を介して交流増幅器11の出力端
子112に接続され、そのベースが抵抗123を介して
後述の発振器15の出力端子に接続されている。13は
フィルタ回路で、入力抵抗131、コンデンサ132.
演算増幅器133から構成され、−殻内に積分器として
知られている。
10 is a transformer for removing common mode noise, with an output terminal 94 and a common terminal 92 as input terminals on the primary side, one end of the secondary side being grounded, and the other end connected to the amplifier body 110 for removing DC components. It is connected to the input end of an AC amplifier 11 which is connected in series with a coupling capacitor 111. 1
2 is an AC/DC converter circuit, in which the collector of a switching element 122 whose emitter is grounded, such as an NPN (NPN) transistor, is connected to the output terminal 112 of the AC amplifier 11 via a resistor 121, and the base thereof is connected via a resistor 123. It is connected to the output terminal of an oscillator 15, which will be described later. 13 is a filter circuit, which includes an input resistor 131, a capacitor 132 .
It consists of an operational amplifier 133, known as an integrator in the shell.

このフィルタ回路13は入力端子が交流・直流変換器1
2のスイッチング素子122のコレクタに接続されてい
る。
This filter circuit 13 has an input terminal connected to the AC/DC converter 1.
It is connected to the collector of the second switching element 122.

14は電圧・電流変換回路で、出力端子143に接続さ
れているエミッタが抵抗142を介して接地され、コレ
クタが端子144を介してスイッチング回路9の端子9
9に接続され、ベースがフィルタ回路13の出力端子に
接続されている。16は駆動回路で、エミッタ接地され
たスイッチング素子161のベースが抵抗162を介し
て発振器15に接続され、コレクタが抵抗163を介し
て出力端子164からスイッチング回路9の制御用入力
端子93に接続されている。
14 is a voltage/current conversion circuit, the emitter connected to the output terminal 143 is grounded via a resistor 142, and the collector is connected to the terminal 9 of the switching circuit 9 via a terminal 144.
9, and its base is connected to the output terminal of the filter circuit 13. Reference numeral 16 denotes a drive circuit, in which the base of a switching element 161 whose emitter is grounded is connected to the oscillator 15 via a resistor 162, and the collector is connected via a resistor 163 from an output terminal 164 to a control input terminal 93 of the switching circuit 9. ing.

第2図及び第3図はスイッチング回路9の動作を説明す
るための図である。
2 and 3 are diagrams for explaining the operation of the switching circuit 9. FIG.

次に第1図ないし第3図を参照して本実施例の動作につ
いて説明する。電源1から検出抵抗2と電気負荷3に電
流■、が流れる。この電流ILは検出抵抗2で電極V、
となってスイッチング回路9の入力端子91.共通端子
92間に印加される。
Next, the operation of this embodiment will be explained with reference to FIGS. 1 to 3. A current ■ flows from the power supply 1 to the detection resistor 2 and the electric load 3. This current IL is passed through the detection resistor 2 to the electrode V,
and the input terminal 91 of the switching circuit 9. It is applied between the common terminals 92.

第2図において、その値がREの抵抗960は第1図に
おいて端子99から右を見た等価的インピーダンスであ
って、交流増幅器11の入力インピーダンスが十分低い
場合は、負荷抵抗96とほぼ等しい値になる0発振器1
5の繰返し周波数fデユーティ比50%の信号により駆
動回路16のスイッチング素子161がオン・オフし、
このオン・オフに応じてスイッチング回路9のスイッチ
ング素子97は繰返し周波数f、デエーティ比50%で
オン・オフを繰返す、スイッチング素子97がオンした
とき、抵抗960の両端すなわちスイッチング素子97
のエミッタ・コレツク間電圧e、はゼロである。また、
入力端子99から第2図では図示しない電圧・電流変換
回路14へ、電流IFが流れている場合スイッチング素
子97がオフしている状態では、出力電圧e、の値E。
In FIG. 2, a resistor 960 whose value is RE is an equivalent impedance when looking right from the terminal 99 in FIG. becomes 0 oscillator 1
The switching element 161 of the drive circuit 16 is turned on and off by a signal with a repetition frequency f of 50% and a duty ratio of 50%.
In response to this on/off, the switching element 97 of the switching circuit 9 repeats on/off at a repetition frequency f and a duty ratio of 50%. When the switching element 97 is turned on, the switching element 97
The emitter-collection voltage e, is zero. Also,
When the current IF flows from the input terminal 99 to the voltage/current conversion circuit 14 (not shown in FIG. 2) and the switching element 97 is off, the value of the output voltage e is E.

は次式で与えられる。is given by the following equation.

したがって、抵抗960の両端の電圧eIIは第3図に
示すように振幅がE、(P−P値)のパルス列となる。
Therefore, the voltage eII across the resistor 960 becomes a pulse train with an amplitude of E (P-P value) as shown in FIG.

この直流成分を含んだ信号e、はトランス10を介して
交流増幅器11に供給される。
This signal e containing a DC component is supplied to an AC amplifier 11 via a transformer 10.

トランスIOは電源lの電圧が変動することによって生
ずるコモンモードノイズを除去して、e。
The transformer IO removes common mode noise caused by fluctuations in the voltage of the power supply l, e.

のみを交流増幅器11に伝える。交流増幅器11の出力
端子112に得られる信号e0は結合コンデンサ111
により増幅器本体110で発生するオフセット電圧など
直流成分が除かれた交流信号である。交流増幅器11の
出力e0は次式で与えられる。
is transmitted to the AC amplifier 11. The signal e0 obtained at the output terminal 112 of the AC amplifier 11 is connected to the coupling capacitor 111.
This is an AC signal from which DC components such as offset voltage generated in the amplifier main body 110 are removed. The output e0 of the AC amplifier 11 is given by the following equation.

(2)式において、Gはトランス10のインピーダンス
、結合比、交流増幅器11の入力インピーダンス、増幅
率から決まる定数である。この交流増幅器11の出力信
号e0を入力とする交流・直流変換回路12はそのスイ
ッチング素子122のオン・オフを発振器15の出力に
応じて繰返し周波数f、デエーティ比50%で繰返す9
位相検波あるいは同期検波作用する交流・直流変換回路
12は発振器15からの制御入力に同期的に動作するこ
とにより交流増幅器1工からの入力交流信号e0をその
位相も反映して直流信号に変換する。交流・直流変換回
路12の出力電圧e、は、スイッチング素子122がオ
ンしていればゼロであり、オフしていればL−G4t・
(Vs  11R+)/(Rt+R+)なる値になる。
In equation (2), G is a constant determined from the impedance of the transformer 10, the coupling ratio, the input impedance of the AC amplifier 11, and the amplification factor. The AC/DC converter circuit 12 which receives the output signal e0 of the AC amplifier 11 repeatedly turns on and off the switching element 122 at a repetition frequency f and a duty ratio of 50% in accordance with the output of the oscillator 159.
The AC/DC conversion circuit 12, which performs phase detection or synchronous detection, operates synchronously with the control input from the oscillator 15, thereby converting the input AC signal e0 from the AC amplifier 1 into a DC signal, reflecting its phase as well. . The output voltage e of the AC/DC conversion circuit 12 is zero if the switching element 122 is on, and L-G4t.
The value becomes (Vs 11R+)/(Rt+R+).

ここで、K、は抵抗121.抵抗131の値で決まる定
数で、その絶対値は1より小さい。
Here, K is the resistance 121. It is a constant determined by the value of the resistor 131, and its absolute value is smaller than 1.

フィルタ回路13は積分器として作用し、交流・直流変
換回路12からの入力の交流成分を減衰してほとんど失
わせしめて直流成分のみとする。フィルタ回路13の直
流での増幅度をAとし、出力電圧(直流)をE、とした
とき、Es は次式で与えられる。
The filter circuit 13 acts as an integrator, and attenuates the AC component of the input from the AC/DC converter circuit 12 so that most of it is lost, leaving only the DC component. When the DC amplification degree of the filter circuit 13 is A and the output voltage (DC) is E, Es is given by the following equation.

L −4+ ・G4z・(Vs −1y・R+)/ (
Rx +R+)・・・・・・(3) 変換回路14に導かれ、スイッチング回路9の端子99
に流すためのフィードバック電流1.を発生するととも
に、その出力端子143に電圧出力Eout となる、
電圧・電流変換回路14において、フィードバック電流
IF、および出力電圧Eoutは次式で与えられる。
L −4+ ・G4z・(Vs −1y・R+)/ (
Rx +R+)... (3) Guided to the conversion circuit 14 and connected to the terminal 99 of the switching circuit 9
Feedback current to flow into 1. is generated, and a voltage output Eout is generated at the output terminal 143.
In the voltage/current conversion circuit 14, the feedback current IF and the output voltage Eout are given by the following equation.

Eout= EI  VIE         −−(
4)I y= (Em−Vmz)/Ro=Eooy/R
o   −−(5)ここで、VIEはスイッチング素子
141としてのトランジスタのベース・エミッタ間電圧
である。
Eout= EI VIE --(
4) Iy=(Em-Vmz)/Ro=Eooy/R
o -- (5) Here, VIE is the base-emitter voltage of the transistor serving as the switching element 141.

(3)、 (4)、 (5)式からEouT はV、の
関数として(6)式で与えられる。
From equations (3), (4), and (5), Eout is given by equation (6) as a function of V.

・・・・・・(6) ここで、GおよびAは1よりも十分大きいため、丁・に
1G−Rc4+ / Ro・(Ri +R+)> 1が
成立し、フィルタ回路13の出力電圧E、は電圧・電流
・・・・・・(7) となる。代表的な値として、R+””100Ω、R1”
 I KO,K+=上、 R,=10K11. C=1
000゜A = 100,000を代入すると、(7)
式の第2項の分母は約230となり、■□−0,7Vと
しても第2項の値は3■Vとなって通常は無視できる。
(6) Here, since G and A are sufficiently larger than 1, 1G-Rc4+ / Ro (Ri + R+) > 1 holds true, and the output voltage E of the filter circuit 13, is voltage/current (7). Typical values are R+""100Ω, R1"
I KO, K+=up, R,=10K11. C=1
Substituting 000°A = 100,000, (7)
The denominator of the second term in the equation is approximately 230, and even if it is ■□-0.7V, the value of the second term is 3■V and can usually be ignored.

したがって、(7)式はさらに単純化され(8)式を得
る。
Therefore, equation (7) is further simplified to obtain equation (8).

また一方、■、は被測定電流ILと検出抵抗2の値R1
の積で与えられるから、 Eour −It XRs XRo/R+     −
・・’(9)となる。したがって、上述の定数例で、R
,=0.1mlとしたとき、 EouT ”’0.011 L          ”
’ ”・Oωとなって、1L−100Aのとき、Eo。
On the other hand, ■ is the measured current IL and the value R1 of the detection resistor 2.
Since it is given by the product of Eour −It XRs XRo/R+ −
...'(9). Therefore, in the constant example above, R
,=0.1ml, EouT ``'0.011 L''
'''・Oω, and when 1L-100A, Eo.

、は1ボルトとなる。ちなみに、このとき検出抵抗2に
おける電圧降下■3は10+Vであり、実用上全く問題
のないレベルである。
, is 1 volt. Incidentally, the voltage drop (3) across the detection resistor 2 at this time is 10+V, which is at a level that poses no problem in practice.

この発明による最大の特長は、被測定電流ILと出力電
圧E。UTの関係が、非常に単純な(9)式であられさ
れ、抵抗比のみで感度が決るという点である。なお、発
振器15は、2つのスイッチング素子97,122を同
期的にオン・オフするための信号を発生する事がその機
能であり、周波数安定性に対してそれほどきびしい性能
を有する必要はない、また駆動回路16は、電源lの非
接地側(プラス側)の電位にあるスイッチング素子97
を適確にオン・オフするためのものである。
The biggest features of this invention are the measured current IL and the output voltage E. The UT relationship is expressed by a very simple equation (9), and the sensitivity is determined only by the resistance ratio. Note that the function of the oscillator 15 is to generate a signal for synchronously turning on and off the two switching elements 97 and 122, and it is not necessary to have performance that is very strict regarding frequency stability. The drive circuit 16 includes a switching element 97 that is at a potential on the non-grounded side (positive side) of the power supply l.
This is to turn on and off the power accurately.

以上の説明では、スイッチング素子97としてPNP 
)ランジスタ、スイッチング素子122としてNPN 
)ランジスタを用いた例について述べてきたが、これら
のスイッチング素子は同様の機能を有するものであれば
、電界効果トランジスタなどを使用しても上記実施例と
同等の効果が得られる。
In the above explanation, PNP is used as the switching element 97.
) transistor, NPN as switching element 122
) Although an example using transistors has been described, as long as these switching elements have similar functions, the same effect as the above embodiment can be obtained even if a field effect transistor or the like is used.

またスイッチング素子97,122のオン・オフ比を5
0%として説明してきたが、50%以外の値を取っても
動作の本質に変化は無< 、(9)式で与えられる変換
公式にも変化はない。
In addition, the on/off ratio of the switching elements 97 and 122 is set to 5.
Although the explanation has been made assuming a value of 0%, there is no change in the essence of the operation even if a value other than 50% is taken, and there is no change in the conversion formula given by equation (9).

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、検出抵抗での微小な
直流電圧を交流に変換後十分に増幅し、さらに直流に変
換抜出力電圧に比例した電流をフィードバックすること
により、3つの抵抗の比でのみ出力特性が決められるよ
うに構成したので、多くの構成部品の定数の変動にもき
わめて強く、かつ、トランスによるコモンモードノイズ
の除去の効果も合せて、自動車のようなきびしい環境条
件のもとでも安定に高精度に電流を測定するための装置
を安価に提供できるなどの効果がある。
As described above, according to the present invention, by sufficiently amplifying the minute DC voltage at the detection resistor after converting it into AC, and then feeding back the current proportional to the output voltage after converting it to DC, the three resistors are Since the configuration is such that the output characteristics are determined only by the ratio, it is extremely resistant to fluctuations in the constants of many component parts, and combined with the common mode noise removal effect of the transformer, it is suitable for harsh environmental conditions such as cars. It has the advantage of being able to provide a device for stably and highly accurate current measurement at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例による電流検出装置の構成
を示す回路図、第2図、第3図は第1図の回路の動作を
各々説明するための説明図、第4図、第5図は従来の電
流検出装置の構成を各々示す図である。 図中、1・・・電源、2・・・検出抵抗、3・・・電気
負荷、9・・・スイッチング回路、10・・・トランス
、11・・・交流増幅器、12・・・交流・直流変換回
路、13・・・フィルタ回路、14・・・電圧・電流変
換回路、15・・・発振器、16・・・駆動回路、95
・・・(第1の)抵抗、96・・・(第2の)抵抗、9
7・・・スイッチング素子。 なお、図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of a current detection device according to an embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are explanatory diagrams for explaining the operation of the circuit in FIG. 1, and FIGS. FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a conventional current detection device. In the figure, 1...Power source, 2...Detection resistor, 3...Electric load, 9...Switching circuit, 10...Transformer, 11...AC amplifier, 12...AC/DC Conversion circuit, 13... Filter circuit, 14... Voltage/current conversion circuit, 15... Oscillator, 16... Drive circuit, 95
... (first) resistance, 96 ... (second) resistance, 9
7...Switching element. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 電源の非接地側に接続され、被測定電流を流し電圧に変
換する検出抵抗と、該検出抵抗の一端を入力端子、他端
を共通端子とするスイッチング回路と、該スイッチング
回路の出力に接続されたトランスと、該トランスの出力
を入力とする交流増幅器と、該交流増幅器の出力を入力
とする交流・直流変換回路と、該交流・直流変換回路の
出力を入力とするフィルタ回路と、該フィルタ回路の出
力を入力とする電圧・電流変換回路と、上記スイッチン
グ回路にオン・オフ信号を供給する発振回路とを備え、
上記スイッチング回路は、上記入力端子にその一端が接
続された第1の抵抗、該第1の抵抗の他端と上記共通端
子間に接続され、上記発振回路の信号に応動してオン・
オフするスイッチング素子を備え、上記第1の抵抗と上
記スイッチング素子の接続点に上記電圧・電流変換回路
の出力側を接続し、上記スイッチング素子と上記第1の
抵抗の接続点にその一端を接続され、他端が出力端子と
なるごとく第2の抵抗を接続されて成ることを特徴とす
る電流検出装置。
A detection resistor that is connected to the non-grounded side of the power supply and converts the current to be measured into a voltage; a switching circuit that uses one end of the detection resistor as an input terminal and the other end as a common terminal; and a switching circuit that is connected to the output of the switching circuit. an AC amplifier whose input is the output of the transformer, an AC/DC conversion circuit whose input is the output of the AC amplifier, a filter circuit whose input is the output of the AC/DC conversion circuit, and the filter. A voltage/current conversion circuit that receives the output of the circuit as an input, and an oscillation circuit that supplies on/off signals to the switching circuit,
The switching circuit includes a first resistor whose one end is connected to the input terminal, the other end of the first resistor and the common terminal, and which is turned on and off in response to a signal from the oscillation circuit.
A switching element is provided to turn off, the output side of the voltage/current conversion circuit is connected to the connection point between the first resistor and the switching element, and one end thereof is connected to the connection point between the switching element and the first resistor. 1. A current detection device characterized in that a second resistor is connected so that the other end serves as an output terminal.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015043981A (en) * 2013-08-28 2015-03-12 三星電子株式会社Samsung Electronics Co.,Ltd. Reconfigurable measuring apparatus, method for controlling the same and storage medium

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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