JPH07198758A - Circuit device for measuring current - Google Patents
Circuit device for measuring currentInfo
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- JPH07198758A JPH07198758A JP6273774A JP27377494A JPH07198758A JP H07198758 A JPH07198758 A JP H07198758A JP 6273774 A JP6273774 A JP 6273774A JP 27377494 A JP27377494 A JP 27377494A JP H07198758 A JPH07198758 A JP H07198758A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、測定抵抗においてスイ
ッチングトランジスタの負荷回路における電流に対応す
る電圧を検出する測定回路を備えた、電流測定用回路装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a current measuring circuit device having a measuring circuit for detecting a voltage corresponding to a current in a load circuit of a switching transistor in a measuring resistor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えばスイッチング電源回路部におい
て、スイッチングトランジスタの負荷回路を介して流れ
る電流を測定することが既に公知である。その際負荷回
路には、その電圧降下が負荷電流に比例している抵抗が
挿入接続されている。電流測定のために付加的な抵抗
（分路抵抗）が必要であることは不都合である。この付
加的な抵抗は、負荷回路における損失電力を高めかつ機
器のコストを高め、その上それは、発生する最大負荷に
対して抵抗値を選定しなければならない。2. Description of the Related Art For example, it is already known to measure a current flowing through a load circuit of a switching transistor in a switching power supply circuit section. A resistor whose voltage drop is proportional to the load current is then inserted in the load circuit. The need for an additional resistance (shunt resistance) for current measurement is disadvantageous. This additional resistance increases the power dissipated in the load circuit and increases the cost of the equipment, which furthermore has to be chosen for the maximum load generated.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、付加的な測
定抵抗を省略することができ、これにより回路の損失電
力の低減および回路装置の効率の上昇が得られるように
した電流測定用回路装置を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, an additional measuring resistor can be omitted, thereby reducing the power loss of the circuit and increasing the efficiency of the circuit device. It is to provide a device.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、測定回路が、スイッチングトランジスタの負荷回
路に接続されており、スイッチングトランジスタのＯＮ
状態における電圧降下を測定しかつそこから電流を求め
ることによって解決される。According to the invention, the measuring circuit is connected to the load circuit of the switching transistor and the switching transistor is turned on.
The solution is to measure the voltage drop in the state and determine the current from it.
【０００５】[0005]
【発明の効果】本発明の回路装置は従来技術に比べて、
付加的な測定抵抗を省略することができるという利点を
有する。というのはトランジスタの内部抵抗自体（ＯＮ
のときの抵抗）が使用されるからである。これによりさ
らに、損失電力が低減されるため、回路装置の効率が改
善される。その上、機器の製造コストが低減される。As compared with the prior art, the circuit device of the present invention has
It has the advantage that an additional measuring resistor can be omitted. This is because the internal resistance of the transistor itself (ON
This is because the resistance at the time of) is used. This further improves the efficiency of the circuit device by reducing the power loss. Moreover, the manufacturing cost of the device is reduced.
【０００６】その他の請求項に記載の構成により、請求
項１に記載の回路装置の有利な実施例および改良例が可
能である。スイッチングトランジスタを金属酸化膜電界
効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）として形成すると特
に有利である。この形式のトランジスタは、ＯＮ状態に
おいて、数ミリオームとなる所定のＯＮ状態の抵抗を有
している。ＯＦＦ状態において抵抗値は殆ど無限大であ
り、その結果種々異なった抵抗値によって一義的な電流
測定が行われ得る。ＭＯＳＦＥＴトランジスタが広範囲
に使用されかつこれにより安価に得られることは別の利
点である。Advantageous embodiments and refinements of the circuit arrangement according to claim 1 are possible with the features of the other claims. It is particularly advantageous to form the switching transistor as a metal oxide field effect transistor (MOSFET). This type of transistor has a predetermined on-state resistance of a few milliohms in the on-state. In the OFF state, the resistance value is almost infinite, so that a unique current measurement can be performed with different resistance values. It is another advantage that MOSFET transistors are widely used and thereby cheaply obtained.
【０００７】しかしトランジスタがＯＮになるとき、過
大な振動が発生する可能性があるので、遅延素子を用い
て電流測定を、ＯＮになるときの振動が減衰し終わった
とき実施するようにすると有利である。However, since excessive vibration may occur when the transistor is turned on, it is advantageous to use the delay element to perform current measurement when the vibration when turned on is completely dampened. Is.
【０００８】ＭＯＳＦＥＴトランジスタは、ＯＮ状態に
おいて、そのドレイン−ソース抵抗ＲDS（ＯＮ）の比較
的大きな正の温度係数を有する。この効果は、閉ループ
制御回路を相応に制御するために有利に利用することが
できる。また、正の温度係数を用いて、ＭＯＳＦＥＴト
ランジスタの温度に整合した、負荷回路における自動電
流制限を行うことができる。スイッチングしきい値の設
定は、負荷回路に並列に接続されている分圧器によって
行うことができ、その結果スイッチングトランジスタを
遮断するための任意に予め決めることができるスイッチ
ングしきい値が得られる。さらに、電流測定信号を遅延
素子を用いて、ＯＮ状態になるときスイッチングトラン
ジスタの立ち上がり過渡振動後に電流が測定されるよう
に遅延すると有利である。これにより発生する過大な振
動が有利にも抑圧されて、電流信号の評価の際の誤測定
が生じない。In the ON state, a MOSFET transistor has a relatively large positive temperature coefficient of its drain-source resistance R DS (ON). This effect can be used advantageously to control the closed-loop control circuit accordingly. Also, a positive temperature coefficient can be used to provide automatic current limiting in the load circuit that is matched to the temperature of the MOSFET transistor. The setting of the switching threshold can be carried out by means of a voltage divider connected in parallel with the load circuit, which results in an arbitrarily predeterminable switching threshold for shutting off the switching transistor. Furthermore, it is advantageous to delay the current measuring signal with a delay element so that the current is measured after the rising transient oscillation of the switching transistor when it is in the ON state. Excessive vibrations generated thereby are advantageously suppressed, and erroneous measurements do not occur during the evaluation of the current signal.
【０００９】本発明の回路装置は、有利には、スイッチ
ング電源回路部または蓄電池を充電するための充電装置
に使用することができる。その理由は、低減される損失
電力のために、比較的良好な効率が実現可能であるから
である。The circuit arrangement according to the invention can advantageously be used in charging devices for charging switching power supply circuits or accumulators. The reason is that a relatively good efficiency can be achieved due to the reduced power loss.
【００１０】[0010]
【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用い
て詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.
【００１１】図１の回路装置には、入力側ｂが抵抗７お
よびダイオード８を介してスイッチングトランジスタ２
の電流路に並列に接続されている測定回路１が示されて
いる。この測定回路１は図示されていない制御回路を含
んでいる。この回路の出力側ａは、第３の抵抗６を介し
てスイッチングトランジスタ２の制御入力側に接続され
ている。スイッチングトランジスタ２として例えば、Ｎ
チャネル電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を使用
可能である。In the circuit device of FIG. 1, the input side b is connected to the switching transistor 2 via the resistor 7 and the diode 8.
The measuring circuit 1 is shown connected in parallel to the current paths of the. The measuring circuit 1 includes a control circuit (not shown). The output side a of this circuit is connected to the control input side of the switching transistor 2 via the third resistor 6. As the switching transistor 2, for example, N
A channel field effect transistor (MOSFET) can be used.
【００１２】この形式のスイッチングトランジスタは例
えば、型名ＳＩＰＭＯＳとして市販されている。ＦＥＴ
トランジスタのドレイン端子Ｄは、ダイオード８のカソ
ードとともに、接続点９においてインダクタンスＬを介
して直流電圧源＋に接続されている。ソース端子Ｓは、
測定回路１のアース端子とともにアースに接続されてい
る。測定回路１の端子ｂに並列に、コンデンサ４および
第２の抵抗３の並列回路がアースに接続されている。こ
の並列回路は、第１の抵抗７とダイオード８のアノード
との間に接続点１０を形成する帰還抵抗５とともに、時
限素子を形成する。この時限素子によって、ＦＥＴトラ
ンジスタ２のＯＮ状態の抵抗の測定が、立ち上がり過渡
振動期間の減衰まで遅延される。抵抗５の第２の接続端
子は、ゲートＧおよび第３の抵抗６に接続されている。This type of switching transistor is commercially available, for example, under the model name SIPMOS. FET
The drain terminal D of the transistor, together with the cathode of the diode 8, is connected to the DC voltage source + via the inductance L at the connection point 9. The source terminal S is
It is connected to the ground together with the ground terminal of the measuring circuit 1. In parallel with the terminal b of the measuring circuit 1, a parallel circuit of the capacitor 4 and the second resistor 3 is connected to the ground. This parallel circuit forms a timed element with the feedback resistor 5 forming a connection point 10 between the first resistor 7 and the anode of the diode 8. This timed element delays the measurement of the resistance of the FET transistor 2 in the ON state until the decay of the rising transient oscillation period. The second connection terminal of the resistor 5 is connected to the gate G and the third resistor 6.
【００１３】図２に基づいて、図１の回路装置の機能を
詳細に接続する。この回路装置を例えばスイッチング電
源回路部またはＮｉＣｄ蓄電池を充電するための充電装
置または類似のものに使用する場合、スイッチングトラ
ンジスタ２は測定回路１によって第３の抵抗６を介して
その制御入力側Ｇが、電圧源＋からインダクタンスＬを
介してパルス化された電流ｉDがこのスイッチングトラ
ンジスタを介してアースに流れるように、タイミング制
御される。電圧源＋は例えば、インダクタンスＬを介し
て負荷電流ｉDを供給する電源部である。実際の使用で
は、例えば、１２Ｖまたは２４Ｖ電源から給電される、
再充電可能なバッテリーに対するタイミング制御される
充電装置が形成される。Based on FIG. 2, the functions of the circuit arrangement of FIG. 1 are connected in detail. If this circuit arrangement is used, for example, in a switching power supply circuit or a charging device for charging NiCd accumulators or the like, the switching transistor 2 is connected to its control input G by the measuring circuit 1 via a third resistor 6. , Is timed so that the pulsed current i D from the voltage source + via the inductance L flows to ground via this switching transistor. The voltage source + is, for example, a power supply unit that supplies the load current i D via the inductance L. In actual use, for example, powered by 12V or 24V power supply,
A timing controlled charging device for a rechargeable battery is formed.
【００１４】測定回路１として、例えば型名ＳＧ３８４
（Ｐｈｉｌｉｐｓ）またはＵＣ３８４Ｘ（ＳＧＳ−Ｔｈ
ｏｍｓｏｎ）の市販の集積回路が使用可能である。市販
の回路は、パルス幅変調された信号を出力側ａに発生す
る。その際パルス列の幅は、入力側ｂに加わる電圧信号
によって制御される。その際帰還抵抗５は、ゲートＧの
制御と接続点１０ないし入力側ｂにおける測定との間で
同期をするようにしかつ同時に測定のためのエネルギー
を取り出すことができる。この関係は図２に詳しく示さ
れている。図２の線図の縦軸には、時間ｔに関連して電
圧Ｕ10が示されている。この電圧は、分圧比に相応し
て、測定回路１の入力端子ｂに加わる。線図の曲線はま
ず、入力電圧ＵＶ≒１．２Ｖに達した際に著しい過度な
振動を呈する（時点ｔ＝０）立上り側縁を有するパルス
を示す。この時間フェーズまで、スイッチングトランジ
スタ２はＯＮ状態にあった。スイッチングトランジスタ
２の遮断によって、スイッチングトランジスタ２の端子
Ｄにおける電位は上昇し、その結果入力電圧Ｕbは値０
に向かって降下する（時点ｔ≠９μｓ）。その後、スイ
ッチングトランジスタ２には、集積回路の出力側ａを介
して制御パルスが供給され、これにより再び端子１０な
いしｂにおける入力電圧が上昇することになる。このフ
ェーズにおいてスイッチングトランジスタ２は再びＯＮ
状態となり、このＯＮ接続状態は、入力側ｂにおいて再
びスイッチングしきい値が１．２Ｖになるまで続く。そ
の後、スイッチングトランジスタ２は遮断される。そし
てこの過程は繰り返される。したがってパルスの長さは
入力側ｂにおける電圧に依存して閉ループ制御回路にお
いて調整されるかまたは制御される。コンデンサ４およ
び抵抗３，５および場合によっては７から成る時限素子
は、強い振動の期間に測定が行われないように作用す
る。The measuring circuit 1 is, for example, model name SG384.
(Philips) or UC384X (SGS-Th
omson) commercial integrated circuits can be used. Commercially available circuits generate a pulse width modulated signal on the output side a. The width of the pulse train is then controlled by the voltage signal applied to the input side b. The feedback resistor 5 is then able to synchronize the control of the gate G with the measurement at the connection point 10 or on the input side b and at the same time extract the energy for the measurement. This relationship is shown in detail in FIG. The vertical axis of the diagram of FIG. 2 shows the voltage U 10 in relation to the time t. This voltage is applied to the input terminal b of the measuring circuit 1 according to the voltage division ratio. The curve of the diagram first shows a pulse with a rising edge, which exhibits a significant excessive oscillation when the input voltage UV≈1.2 V is reached (time t = 0). Until this time phase, the switching transistor 2 was in the ON state. By shutting off the switching transistor 2, the potential at the terminal D of the switching transistor 2 rises, so that the input voltage U b has the value 0.
Toward (at time t ≠ 9 μs). Thereafter, the switching transistor 2 is supplied with a control pulse via the output side a of the integrated circuit, which again causes the input voltage at the terminals 10 or b to rise. Switching transistor 2 is turned on again in this phase
Then, the ON connection state continues until the switching threshold becomes 1.2V on the input side b again. After that, the switching transistor 2 is cut off. And this process is repeated. Therefore, the length of the pulse is adjusted or controlled in the closed loop control circuit depending on the voltage at input b. The timed element consisting of the capacitor 4 and the resistors 3, 5 and optionally 7 acts in such a way that no measurements are taken during periods of strong vibration.
【００１５】上述の集積回路は内部に、入力電圧Ｕbを
前以て決められた基準値と比較するコンパレータを有し
ている。基準値を変化するために、抵抗３および７が挿
入された。これらによって、その中間タップを介してス
イッチングしきい値を選択可能である分圧器が形成され
る。The integrated circuit described above has an internal comparator which compares the input voltage U b with a predetermined reference value. Resistors 3 and 7 were inserted to change the reference value. These form a voltage divider whose switching threshold is selectable via its center tap.
【００１６】ダイオード８は確かにそのしきい電圧ＵS
で電圧降下するが、それは設定されている用途ではなん
ら障害にならない。他方において、ダイオード８は集積
回路を、スイッチングトランジスタ２の遮断状態におい
て発生する過電圧、並びに破壊から保護する。しかし電
流ｉDの評価の際、しきい電圧ＵSを考慮しなければなら
ない。その理由は端子ｂにおける入力電圧は、ＯＮ状態
のスイッチングトランジスタ２の Ｕb＝ＵS＋ｉD・ＲDS であるからである。The diode 8 does indeed have its threshold voltage U S.
The voltage drops at, but it does not cause any problems in the intended use. On the other hand, the diode 8 protects the integrated circuit from overvoltages and breakdowns that occur in the blocking state of the switching transistor 2. However, the threshold voltage U S must be taken into account when evaluating the current i D. The reason is that the input voltage at the terminal b is U b = U S + i D · R DS of the switching transistor 2 in the ON state.
【００１７】集積回路の出力側と制御端子Ｇとの間の抵
抗６は、信号の整合のために用いられる。The resistor 6 between the output side of the integrated circuit and the control terminal G is used for signal matching.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図１】本発明の実施例に回路略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an embodiment of the present invention.
【図２】電圧経過を示す線図である。FIG. 2 is a diagram showing a voltage curve.
１ 測定回路、 ２ スイッチングトランジスタ、 1 measuring circuit, 2 switching transistors,
Claims (9)
スタの負荷回路における、電流に対応する電圧を検出す
る測定回路を備えた、電流測定用回路装置において、前
記測定回路（１）は、前記スイッチングトランジスタ
（２）の前記負荷回路に接続されており、前記スイッチ
ングトランジスタ（２）のＯＮ状態における電圧降下を
測定しかつそこから電流を求めることを特徴とする電流
測定用回路装置。1. A current measuring circuit device comprising a measuring circuit for detecting a voltage corresponding to a current in a load circuit of a switching transistor in a measuring resistor, wherein the measuring circuit (1) comprises the switching transistor (2). A circuit device for current measurement, which is connected to the load circuit, and measures the voltage drop in the ON state of the switching transistor (2) and obtains the current therefrom.
は、電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）であること
を特徴とする請求項１記載の電流測定用回路装置。2. The switching transistor (2)
Is a field effect transistor (MOSFET). 3. The current measuring circuit device according to claim 1, wherein
温度係数は、前記負荷回路における制御量として使用さ
れることを特徴とする請求項１または２記載の電流測定
用回路装置。3. The current measuring circuit device according to claim 1, wherein the temperature coefficient of the switching transistor (2) is used as a controlled variable in the load circuit.
温度係数は、前記負荷回路における自動的な電流制限を
行うことを特徴とする請求項１から３までのいずれか１
項記載の電流測定用回路装置。4. The temperature coefficient of the switching transistor (2) automatically limits the current in the load circuit.
The circuit device for current measurement according to the item.
ンジスタ（２）の制御のための制御回路を有することを
特徴とする請求項１から４までのいずれか１項記載の電
流測定用回路装置。5. The current measuring circuit device according to claim 1, wherein the measuring circuit has a control circuit for controlling the switching transistor (2).
けられており、該分圧器によって、パルス幅制御のため
のスイッチングしきい値が調整可能であることを特徴と
する請求項１から５までのいずれか１項記載の電流測定
用回路装置。6. The voltage divider (7, 4) is provided in the current circuit, and the switching threshold value for pulse width control can be adjusted by the voltage divider. The circuit device for current measurement according to any one of 1 to 5.
前記測定回路（１）との間に、遅延素子（３，４，５，
７）を設け、該遅延素子は、前記スイッチングトランジ
スタ（２）の立ち上がり振動まで電流測定信号を遅延す
ることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項
記載の電流測定用回路装置。7. A delay element (3, 4, 5,) between the switching transistor (2) and the measuring circuit (1).
7. The circuit device for current measurement according to any one of claims 1 to 6, wherein 7) is provided, and the delay element delays the current measurement signal until the rising oscillation of the switching transistor (2).
がパルス幅制御される、充電装置またはスイッチング電
源回路部に対して使用されることを特徴とする請求項１
から７までのいずれか１項記載の電流測定用回路装置。8. The current measuring circuit device is used for a charging device or a switching power supply circuit unit in which a current pulse is pulse width controlled.
The circuit device for current measurement according to any one of 1 to 7.
変調モジュールを有しかつ前記測定回路の、前記スイッ
チングトランジスタ（２）に対する制御出力側（ａ）は
帰還抵抗（５）を介して前記電流測定回路に接続されて
いることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１
項記載の電流測定用回路装置。9. The measuring circuit (1) has a commercially available pulse width modulation module, and the control output side (a) of the measuring circuit for the switching transistor (2) is connected via a feedback resistor (5). 9. The method according to claim 1, wherein the current measuring circuit is connected to the current measuring circuit.
The circuit device for current measurement according to the item.
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1994
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