CN104081215A - 电流检测器 - Google Patents
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Abstract
电流检测器具备安装有检测部(12)的电路基板(13)以及用于连接变流器的连接端子(6)。电路基板(13)由在一个表面(131)上设置第一布线层、在另一个表面上设置第二布线层的双面基板构成。在这些布线层中形成有将连接端子(6)与检测部(12)电连接的第一布线图案(7)和第二布线图案(8)。第一布线图案(7)形成于第一布线层,与此相对,第二布线图案(8)以横跨第一布线层和第二布线层的方式形成。第二布线图案(8)中的形成于另一个表面的迂回部(84)的一部分配置于与第一布线图案7重叠的位置。由此,能够缩小被两个布线图案(7、8)包围的区域的面积,能够降低经过该区域的磁通,结果能够降低外部所产生的磁通的影响来提高电流的测量精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于变流器的输出对检测对象的电流进行检测的电流检测器。
背景技术
以往以来,在住宅、写字楼等中,一般采用以下的系统:利用配电盘、分电盘将由受电设备从电力系统(配电系统)接收到的电力分支到多个室内布线,经由分支出的室内布线向各负载提供电力。在这种系统中,以节能等为目的,提出了使用多回路电力量计,该多回路电力量计分别测量交流电路的多个测量点处的电力量(例如参照日本公开特许公报2005-55404号)。
该多回路电力量计为了基于电压和电流来运算电力,除了具备测定交流电路的电压的电压测定电路以外,还具备对测量点处的电流进行测量的电流检测器(电流测定电路)。电流检测器连接于与交流电路的测量点耦合的变流器,基于变流器的输出对测量点的电流进行测量。这种电流检测器具备安装有基于变流器的输出对检测对象的电流进行检测的检测部的电路基板,在电路基板中设置有用于连接变流器的连接端子(连接器)。
另外,在这种结构的电流检测器中,一般在电路基板中形成有将连接端子与检测部电连接的一对布线图案。但是,当外部所产生的磁通(例如在室内布线的周围产生的磁通)经过被该布线图案包围的区域时,由于磁通的影响而布线图案中流过电流,因此检测部的输入中有可能会产生噪声。特别是在变流器的输出为微小信号的情况下,检测部存在如下问题:由于上述噪声的影响,SN比降低,电流的测量精度降低。
发明内容
本发明是鉴于上述事由而完成的,其目的在于提供一种降低外部所产生的磁通的影响来提高电流的测量精度的电流检测器。
本发明的电流检测器的特征在于,具备:电路基板,其安装有检测部,该检测部基于变流器的输出对检测对象的电流进行检测;以及连接端子,其设置于上述电路基板,用于连接上述变流器,其中,上述电路基板在厚度方向上设置有2层以上的布线层,在上述布线层中形成有将上述连接端子与上述检测部电连接的第一布线图案和第二布线图案,上述第一布线图案的至少一部分形成于与形成有上述第二布线图案的上述布线层邻接的上述布线层,形成为在上述电路基板的厚度方向上纳入上述第二布线图案的投影面内的形状。
根据该发明,第一布线图案的至少一部分形成于与形成有第二布线图案的布线层邻接的布线层,在电路基板的厚度方向上纳入第二布线图案的投影面内,因此能够缩小被两个布线图案包围的区域的面积。因而,具有以下优点:能够降低经过被两个布线图案包围的区域的磁通,其结果,能够降低外部所产生的磁通的影响来提高电流的测量精度。
在该电流检测器中,期望的是,上述电路基板中设置有与上述连接端子连接的输入电阻,上述检测部通过检测在上述输入电阻处产生的电压来对检测对象的电流进行检测,上述第一布线图案与上述第二布线图案的将上述输入电阻与上述检测部进行连接的部分的至少一部分在上述电路基板的厚度方向上相互重叠。
在该电流检测器中,期望的是,上述输入电阻具有串联连接的第一电阻和第二电阻,上述连接端子具有连接于上述第一电阻的两端的第一连接端子和连接于上述第二电阻的两端的上述第二连接端子,上述第一布线图案将上述第一电阻中的与上述第二连接端子相反侧的端子连接于上述检测部,上述第二布线图案将上述第二电阻中的与上述第一连接端子相反侧的端子连接于上述检测部,上述第一电阻与上述第二电阻设置于互不相同的上述布线层的在上述电路基板的厚度方向上相互重叠的位置。
在该电流检测器中,期望的是,上述第二布线图案比上述第一布线图案宽大,且与上述检测部的基准电位相连接。
在该电流检测器中,期望的是,上述第一布线图案和上述第二布线图案分别以横跨不同的上述布线层的方式形成,上述第一布线图案的将不同的上述布线层之间连接的通孔与上述第二布线图案的将不同的上述布线层之间连接的通孔邻接地设置。
附图说明
图1是实施方式1所涉及的电流检测器的主要部分的表面图。
图2是实施方式1所涉及的电流检测器的主要部分的背面图。
图3是表示实施方式1所涉及的电量管理系统的结构的框图。
图4是表示实施方式1所涉及的电流检测器的主要部分的结构的电路图。
图5是表示实施方式1所涉及的电流检测器的其它例的主要部分的表面图。
图6是表示实施方式2所涉及的电流检测器的主要部分的结构的电路图。
图7是实施方式2所涉及的电流检测器的主要部分的表面图。
图8是表示实施方式3所涉及的电流检测器的主要部分的结构的电路图。
图9是实施方式3所涉及的电流检测器的主要部分的立体图。
图10是实施方式3所涉及的电流检测器的主要部分的表面图。
图11是实施方式3所涉及的电流检测器的主要部分的背面图。
图12是实施方式4所涉及的电流检测器的主要部分的表面图。
图13是实施方式4所涉及的电流检测器的主要部分的表面图。
具体实施方式
(实施方式1)
本实施方式的电流检测器使用于分别测量交流电路的多个测量点处的电力量的电力测量装置100(参照图3)。该电力测量装置100例如设置于住宅等处的分电盘(未图示)内,针对多个分支电路,按每个分支电路测量向负载101(参照图3)提供的电力量,将测量结果输出到监视装置102(参照图3)。负载101例如是照明器具、热水器、空调装置、电视机等各种电气设备。由此,用户能够通过监视装置102确认负载101中的电使用量等。
首先,参照图3来说明电力测量装置100的概要结构。
电力测量装置100具有:电流检测器1,其检测流过从交流电源103向负载101的供电路(分支电路)104的电流;电压检测器2,其检测供电路104的电压;电力运算部3,其运算电力;以及数据输出部4,其输出数据。
电流检测器1在分电盘内与设定于供电路104的规定位置的测量点处设置的变流器(CT)5连接,基于变流器5的输出来检测作为检测对象的测量点的电流。在此,电流检测器1测量流过供电路104的测量点的电流的大小,将表示电流值的电流信号输出到电力运算部3。电压检测器2在分电盘内例如与主干电路连接,测量供电路104的电压的大小,将表示电压值的电压信号输出到电力运算部3。此外,电流检测器1和电压检测器2具有将规定值与要输出的信号(电流信号、电压信号)相加的加法电路(未图示),对电力运算部3输入提高了规定值的电流信号、电压信号。
电力运算部3以微型计算机(microcomputer)为主结构,基于来自电流检测器1的电流信号和来自电压检测器2的电压信号来运算设置有变流器5的测量点处的电力。在此,电力运算部3具有将来自电流检测器1和电压检测器2的各模拟信号转换为数字信号的A/D转换部(未图示)以及通过将A/D转换后的各信号相乘来求出电力的乘法部(未图示)。也就是说,乘法部通过将电流与电压相乘来计算电力。电力运算部3通过对运算求出的电力值进行累计来求出每规定时间的电力量,将求出的电力量输出到数据输出部4。此外,电力运算部3在从A/D转换后的信号减去与由电流检测器1和电压检测器2的加法电路加上的规定值相应的量的基础上进行电力的运算。
数据输出部4例如具有遵循RS485等的通信功能,通过通信将由电力运算部3求出的电力量经由通信线105输出到监视装置102。另外,电力测量装置100具备未图示的外部存储器用的接口、内置存储器,数据输出部4具有对这些存储器也输出电力量、并将电力量存储在存储器中的功能。并且,数据输出部4也可以将临时存储在存储器中的电力量通过通信来输出到监视装置102。
这样构成的电力测量装置100与变流器5和监视装置102一起构成例如对每个分支电路的电使用量等进行管理的电量管理系统。监视装置102例如由与电力测量装置100进行网络连接的个人计算机(personal computer)构成,定期地(例如每隔1小时)从电力测量装置100获取数据,存储所获取到的数据。由此,监视装置102将从电力测量装置100获取到的数据显示在监视器(未图示)上,使得能够对每个分支电路的电使用量等进行管理。
在此,与电流检测器1连接的变流器5具备环状的芯(未图示)以及缠绕在芯上的由导线构成的线圈(未图示)。该变流器5以使供电路104贯通芯的内侧的方式安装于供电路104的测量点,线圈的两端经由专用的连接线106(参照图4)而与电流检测器1连接。由此,变流器5使与流过贯通于芯的供电路104的电流相应的输出电流经由连接线106流向电流检测器1。此外,变流器5也可以是能够在连接了现有布线的状态下安装的分割型变流器。
接着,参照图4来说明电流检测器1的结构。
如图4所示,电流检测器1具有连接变流器5的输入电阻11以及检测在输入电阻11处产生的电压的检测部12。输入电阻11通过流通来自变流器5的输出电流来产生与作为检测对象的测量点的电流相应的电压。因而,检测部12能够通过检测在输入电阻11处产生的电压来获取与作为检测对象的测量点的电流相应的值(电压)。
输入电阻11的两端连接于检测部12。在此,检测部12与作为基准电位的电路地(零电位)相连接。检测部12将输入电阻11的一端连接于基准电位,测量输入电阻11的另一端与基准电位之间产生的电压来作为输入电阻11的两端电压。通过这样,检测部12通过测定输入电阻11的两端电压来测量流过供电路104的测量点的电流值。在此,检测部12具备将规定值与输入电阻11的两端电压相加的加法电路(未图示),将提高了规定值的电流信号输出到电力运算部3。此外,检测部12也可以由构成电力运算部3(参照图3)的微型计算机来实现,在这种情况下,输入电阻11与微型计算机的A/D转换部直接连接。
另外,本实施方式的电流检测器1具备安装有检测部12的电路基板13(参照图1)以及设置于电路基板13而用于连接变流器5的连接端子6。连接端子6具备一对连接部601、602以连接双线式的连接线106。在该连接端子6的一对连接部601、602之间连接有上述的输入电阻11。由此,在变流器5的连接线106连接在连接端子6的状态下,输入电阻11与变流器5相连接,从而在输入电阻11的两端产生与来自变流器5的输出电流相应的电压。因此,检测部12能够基于变流器5的输出电流来检测测量点的电流。
在此,如图1和图2所示,电路基板13在厚度方向上设置有2层以上的布线层。在本实施方式中,电路基板13由在绝缘基板130的一个表面131上设置第一布线层、在另一个表面132上设置第二布线层的双面基板构成。在本实施方式中,连接端子6、输入电阻11以及检测部12均设置在电路基板13的一个表面131上。此外,在图1中,以双点划线来表示输入电阻11和检测部12。
在这些布线层中,形成有将连接端子6与检测部12电连接的第一布线图案7和第二布线图案8。连接端子6的一方的连接部601经由第一布线图案7连接于检测部12,另一方的连接部602经由第二布线图案8连接于检测部12。并且,在第一布线图案7与第二布线图案8之间连接有输入电阻11。
下面,详细说明这些布线图案的形状。下面,将连接端子6的一对连接部601、602所排列的图1的左右方向设为X方向、将图1的右方向设为X轴的正方向来进行说明,另外,将图1的上下方向设为Y方向、将图1的上方向设为Y轴的正方向来进行说明。
如图1所示,第一布线图案7在Y方向的一个端部连接有连接端子6的连接部601,在另一个端部具有用于连接检测部12的焊盘72。并且,第一布线图案7在Y方向的中间位置且连接端子6附近具有用于连接输入电阻11的焊盘71。同样地,第二布线图案8在Y方向的一个端部连接有连接端子6的连接部602,在另一个端部具有用于连接检测部12的焊盘82。并且,第二布线图案8在Y方向的中间位置且连接端子6附近具有用于连接输入电阻11的焊盘81。
在本实施方式中,作为一例,用于连接输入电阻11的焊盘71、81的间隔与一对连接部601、602的间隔相同,但是用于连接检测部12的焊盘72、82的间隔被设定成比一对连接部601、602的间隔窄。因此,在第一布线图案7中,一方的焊盘71与连接部601在沿着Y方向的一条直线上并排,但是另一方的焊盘72配置于比该直线靠第二布线图案8的焊盘82侧的位置。因而,第一布线图案7通过从焊盘72向Y轴的正方向延伸且其顶端部向X轴的负方向延长而与焊盘71连接的大致L字状的连结图案73将两个焊盘71、72之间进行连接。在第二布线图案8中,两个焊盘81、82与连接部602在沿着Y方向的一条直线上并排。
在此,第一布线图案7形成于在电路基板13的一个表面131上设置的第一布线层,与此相对,第二布线图案8以横跨第一布线层和第二布线层的方式形成。即,在第一布线图案7中,两个焊盘71、72以及将两个焊盘71、72之间连接的连结图案73均形成于第一布线层。与此相对,在第二布线图案8中,两个焊盘81、82形成于第一布线层,但是将两个焊盘81、82之间连接的连结图案83的一部分形成于第二布线层。
具体进行说明,在第二布线图案8的连结图案83中,在一个表面131上从焊盘81向Y轴的负方向引出的引出部831的顶端经由通孔832被引向另一个表面132。并且,在连结图案83中,在一个表面131上从焊盘82向Y轴的正方向引出的引出部833的顶端经由通孔834被引向另一个表面132。在另一个表面132中,连结图案83如图2所示那样具有迂回部84,该迂回部84的一个端部经由通孔832与引出部831连接,另一个端部经由通孔834与引出部833连接。此外,在此所说的“通孔(through-hole)”是指以下的构造:孔的内面用导电性材料被实施通孔镀处理,将一个表面131侧的图案与另一个表面132侧的图案电连接。
迂回部84由如下部分构成:从通孔832向X轴的负方向延长的第一片841;从通孔834向X轴的负方向延长的第二片842;以及沿Y方向形成并将第一片841和第二片842的顶端部之间连接的第三片843。
在此,迂回部84中的第三片843在电路基板13的厚度方向上配置于与第一布线图案7的连结图案73重叠的位置。换言之,第一布线图案7的至少一部分形成于与形成有第二布线图案8的布线层邻接的布线层,形成为在电路基板13的厚度方向上纳入第二布线图案8的投影面内的形状。在本实施方式中,第一布线图案7的连结图案73与第二布线图案8的连结图案83的宽度尺寸(粗度)被设定为相同。因此,第一布线图案7的与第二布线图案8重叠的部分形成为与第二布线图案(第三片843)8的投影面相同的形状。
根据以上说明的电流检测器1,第一布线图案7的至少一部分形成于与形成有第二布线图案8的布线层邻接的布线层,在电路基板13的厚度方向上纳入第二布线图案8的投影面内。因此,电流检测器1能够将由在电路基板13上将连接端子6与检测部12电连接的一对布线图案7、8包围的区域的面积抑制得尽可能小。即,本实施方式的电流检测器1中,一对布线图案7、8的至少一部分在电路基板13的厚度方向上重叠,因此在该重叠部分处,能够将一对布线图案7、8的间隔减小到绝缘基板130的厚度尺寸。因而,与将两个布线图案7、8形成于电路基板13的同一面的结构相比,该电流检测器1能够减小两个布线图案7、8的间隔,能够减小被两个布线图案7、8包围的区域的面积。
在此,当外部所产生的磁通(例如在室内布线的周围产生的磁通)经过被两个布线图案7、8包围的区域时,由于磁通的影响而布线图案7、8中流过电流,因此检测部12的输入中有可能会产生噪声。本实施方式的电流检测器1通过将被两个布线图案7、8包围的区域的面积抑制得小来能够降低经过该区域的磁通,其结果,具有能够降低外部所产生的磁通的影响来提高电流的测量精度的优点。特别是在变流器5的输出为微小信号的情况下,检测部12易于由于上述噪声的影响而SN比降低,因此如上所述那样将被两个布线图案7、8包围的区域的面积抑制得小是有用的。
另外,在本实施方式中,第一布线图案7与第二布线图案8的将输入电阻11与检测部12进行连接的连结图案73、83的一部分相互重叠。在此,连接端子6与输入电阻11之间是电流模式的信号经过,与此相对,输入电阻11与检测部12之间是电压模式的信号经过。因而,两个布线图案7、8中电压模式的信号所经过的部分之间相重叠,其结果,两个布线图案7、8之间的干扰变得比较小。
另外,作为本实施方式的其它例,如图5所示,第二布线图案8的连结图案83也可以形成为比第一布线图案7的连结图案73宽大。
在图5的结构中,第二布线图案8中的形成于电路基板13的另一个表面132的迂回部85由面状的所谓满图案(日语:ベタパターン)形成。在这种情况下也同样地,第一布线图案7的连结图案73的至少一部分在电路基板13的厚度方向上形成于第二布线图案(迂回路85)8的投影面内。在图5的例子中,从焊盘81向X轴的正方向引出引出部831,引出部831的顶端与通孔832相连接。另外,焊盘72、82被设置于相对于焊盘71、81向X轴的正方向偏移的位置。
并且在该例子中,第二布线图案8与检测部12的基准电位(电路地)相连接。因而,对于第一布线图案7中的与第二布线图案8重叠的部分,第二布线图案8作为电磁屏蔽件而发挥功能,从而特别难以受到外来噪声的影响。
此外,不限于在一块电路基板13上仅设置有一个连接端子6的结构,也可以在一块电路基板13上设置有多个连接端子6。在这种情况下,电流检测器1既可以利用多个连接端子6来检测多个回路的电流,也可以利用多个连接端子6来检测一个回路的电流。
即,如果检测对象是单相二线制、单相三线制等的单相交流,则电流检测器1能够利用一个变流器5来检测一个回路的电流,因此能够利用多个连接端子6来检测多个回路的电流。另外,如果检测对象是三相四线制等的多相交流,则电流检测器1针对每相利用一个变流器5来检测电流,因此能够利用多个连接端子6来检测一个回路的电流。并且,在检测对象为多相交流的情况下,如果检测一个回路的电流的多个连接端子6的组设置有多组,则电流检测器1也能够检测多个回路的电流。
(实施方式2)
本实施方式的电流检测器1在以下方面与实施方式1的电流检测器1不同:用于连接变流器5的连接端子6具有第一连接端子61、第二连接端子62、第三连接端子63以及第四连接端子64。下面,对与实施方式1同样的结构标注共同的标记并适当省略说明。
如图6所示,本实施方式的电流检测器1构成为能够连接第一变流器501、第二变流器502、第三变流器503、第四变流器505这四种变流器来作为变流器5。这些变流器501~504以分别使不同的供电路104(参照图3)贯通芯的内侧的方式安装于测量点,线圈的两端经由专用的连接线106而与电流检测器1连接。由此,各变流器501~504分别使与流过贯通于芯的供电路104的电流相应的输出电流经由连接线106流向电流检测器1。
这些变流器501~504分别与各自不同的输入电阻161~164(以下,在不对各个输入电阻进行区分时统称为输入电阻16)相连接,各输入电阻16的两端电压被输入到检测部12。在此,各输入电阻16的一端经由电路切换器15连接于检测部12,另一端连接于作为基准电位的电路地。作为基准电位的电路地既可以是零电位,也可以是零电位以外的规定电位。电路切换器15择一性地选择输入电阻161~164来与检测部12电连接。
由此,检测部12通过测定由电路切换器15选择的输入电阻16的两端电压,来测量流过设置了与该输入电阻16连接的变流器5的测量点的电流值。例如在由电路切换器15选择了第一变流器501的状态下,检测部12能够基于第一变流器501的输出电流来检测测量点的电流。在由电路切换器15选择了第二变流器502的状态下,检测部12能够基于第二变流器502的输出电流来检测测量点的电流。
另外,第一变流器501经由连接线106而与第一连接端子61连接,第二变流器502经由连接线106而与第二连接端子62连接,第三变流器503经由连接线106而与第三连接端子63连接,第四变流器504经由连接线106而与第四连接端子64连接。在此,如图7所示,第一连接端子61具备一对连接部611、612以连接双线式的连接线106,第二连接端子62具备一对连接部621、622以连接双线式的连接线106。同样地,第三连接端子63具备一对连接部631、632以连接双线式的连接线106,第四连接端子64具备一对连接部641、642以连接双线式的连接线106。
另外,在本实施方式中,如图7所示,各连接端子6的一方的连接部611、621、631、641经由各自不同的第一布线图案7而与电路切换器15(参照图6)连接。另一方的连接部612、622、632、642经由共同的第二布线图案8而与检测部12(参照图6)连接。此外,在图7中,电路切换器15与第一布线图案7的焊盘72连接。
第二布线图案8与实施方式1中说明的图5的结构同样地,将两个焊盘81、82之间连接的连结图案83形成为比第一布线图案7的连结图案73宽大。也就是说,在本实施方式中,第二布线图案8中的形成于电路基板13的另一个表面132的迂回部85由面状的所谓满图案形成。并且,第二布线图案8具有用于连接各输入电阻161~164的焊盘811~814。从这些焊盘811~814分别向X轴的正方向引出引出部831、835、837、839。各引出部831、835、837、839的顶端经由通孔832、836、838、840被引向另一个表面132,与共同的迂回路85电连接。
与第一连接端子61连接的第一布线图案701中连结图案731的至少一部分在电路基板13的厚度方向上形成于第二布线图案(迂回路85)8的投影面内。关于与连接端子62、63、64分别连接的第一布线图案702、703、704也同样,连结图案732、733、734的至少一部分以在第二布线图案(迂回路85)8的投影面内经过的方式被引绕。
并且在该例子中,第二布线图案8与检测部12的基准电位(电路地)相连接。因而,对于第一布线图案7中的与第二布线图案8重叠的部分,第二布线图案8作为电磁屏蔽件而发挥功能,从而特别难以受到外来噪声的影响。
根据以上说明的本实施方式的电流检测器1,如果检测对象是单相二线制、单相三线制等的单相交流,则能够利用一个变流器5来检测一个回路的电流,因此能够利用多个连接端子6来检测多个回路的电流。另外,如果检测对象是三相四线制等的多相交流,则电流检测器1针对每相利用一个变流器5来检测电流,因此能够利用多个连接端子6来检测一个回路的电流。
其它结构和功能与实施方式1相同。
(实施方式3)
本实施方式的电流检测器1在以下方面与实施方式1的电流检测器1不同:用于连接变流器5的连接端子6具有第一连接端子61和第二连接端子62。下面,对与实施方式1同样的结构标注共同的标记并适当省略说明。
如图8所示,本实施方式的电流检测器1构成为能够连接第一变流器51和第二变流器52这两种变流器来作为变流器5。种类不同的这些变流器51、52在检测电流时的输出电流的大小不同,随之整体的尺寸也不同,基本上是选择某一种来与电流检测器1连接。关于这些种类不同的变流器,有时会根据用途不同而分别使用,也有时根据国家、地域不同而成为主流的变流器不同。
在此,第一变流器51构成为在电流流过供电路104(参照图3)时比较小的电流(例如数十mA左右)流过线圈,芯比较小而整体的尺寸也比较小型。与此相对,第二变流器52构成为在额定电流(例如数百A)流过供电路104时比较大的电流(例如数A左右)流过线圈,芯比较大而整体的尺寸也比较大型。
第一变流器51的连接线106与第一连接端子61连接,第二变流器52的连接线106与第二连接端子62连接。第一连接端子61具备一对连接部611、612以连接双线式的连接线106,第二连接端子62具备一对连接部621、622以连接双线式的连接线106。
检测部12在第一变流器51和第二变流器52中共用,但是由于这些种类不同的变流器51、52其输出电流大不相同,因此电流检测器1针对变流器51、52具有各自不同的电阻111、112。在图8的例子中,输入电阻11是电阻值不同的两种电阻111、112串联连接而成,第一变流器51与第一电阻111的两端连接,第二变流器52与第二电阻112的两端连接。也就是说,第一连接端子61连接于第一电阻111的两端,第二连接端子62连接于第二电阻112的两端。例如,第一电阻111是电阻值为3.3Ω的电阻,第二电阻112是电阻值为5mΩ的分流电阻。此外,分流电阻是为了测量流过大电流的电路的电流而制作的、电阻值小的高精度的电阻器。
这两种电阻111、112的串联电路的作为第一电阻111侧的一端与检测部12相连接,作为第二电阻112侧的另一端与作为基准电位的电路地相连接。作为基准电位的电路地既可以是零电位,也可以是零电位以外的规定电位。这样,检测部12通过测定由电阻111、112的串联电路构成的输入电阻11的两端电压来测量流过供电路104的测量点的电流值。总之,检测部12在第一变流器51连接于第一连接端子61的状态下能够基于第一变流器51的输出电流来检测测量点的电流。另一方面,在第二变流器52连接于第二连接端子62的状态下,检测部12能够基于第二变流器52的输出电流来检测测量点的电流。
另外,第一连接端子61和第二连接端子62如图9至图11所示那样分开设置于电路基板13的一个表面131(参照图10)和另一个表面132(参照图11)。在此,第一连接端子61在电路基板13的一个表面131上进行表面安装,第二连接端子62在另一个表面132上进行表面安装。并且,第一连接端子61与第二连接端子62在电路基板13的厚度方向上设置于相互重叠的位置。也就是说,这些连接端子61、62以一方的至少一部分位于另一方的投影面内的方式分开设置于电路基板13的表面和背面。
另外,在本实施方式中,第一电阻111设置于电路基板13的一个表面131,第二电阻112设置于电路基板13的另一个表面132,检测部12(参照图8)设置于电路基板13的一个表面132。
接着,参照图9至图11来说明形成于电路基板13的布线图案的结构。此外,在图9中,为了说明而示出了使绝缘基板130的厚度尺寸大于实际尺寸的模型。
即,第一连接端子61的连接部611通过第一布线图案7而与检测部12电连接,第二连接端子62的连接部622通过第二布线图案8而与检测部12电连接。并且,第一连接端子61的连接部612与第二连接端子62的连接部621通过第三布线图案9而电连接。
第一布线图案7的形状与实施方式1(参照图1)相同,因此在此省略说明。第二布线图案8在设置于另一个表面132的Y方向的一个端部连接有连接部622,在设置于一个表面131的另一个端部具有用于连接检测部12的焊盘82。并且,第二布线图案8在Y方向的中间位置且另一个表面132上的第二连接端子62附近具有用于连接第二电阻112的焊盘81。
第三布线图案9在一个表面131具有与连接部612连接的焊盘91(参照图10),在另一个表面132具有与连接部621连接的焊盘92(参照图11)。焊盘91被配置成与第一布线图案7的焊盘71在X方向上并排,用于连接第一电阻111。焊盘92被配置成与第二布线图案8的焊盘81在X方向上并排,用于连接第二电阻112。并且,第三布线图案9中,在一个表面131上从焊盘91向X轴的正方向引出的引出部93与在另一个表面132上从焊盘92向X轴的正方向引出的引出部94的顶端之间经由通孔95电连接。由此,第一电阻111与第二电阻112被串联连接。
如上所述,在第二布线图案8中,一方的焊盘81形成于第二布线层,另一方的焊盘82形成于第一布线层。即,在第二布线图案8中,将两个焊盘81、82之间连接的连结图案86以横跨设置于电路基板13的一个表面131的第一布线层和设置于另一个表面132的第二布线层的方式形成。
具体进行说明,在第二布线图案8的连结图案86中,如图10所示,在一个表面131上从焊盘82向Y轴的正方向引出的引出部861的顶端经由通孔862被引向另一个表面132。在另一个表面132中,连结图案86如图11所示那样具有迂回部87,该迂回部87的一个端部与焊盘81连接,另一个端部经由通孔862与引出部861连接。
迂回部87由如下部分构成:从焊盘81向X轴的正方向延长的第一片871;从通孔862向X轴的负方向延长的第二片872;以及沿Y方向形成并将第一片871和第二片872的顶端部之间连接的第三片873。
在此,迂回部87中的第一片871和第三片873在电路基板13的厚度方向上被配置于与第一布线图案7的连结图案73重叠的位置。换言之,第一布线图案7的至少一部分形成于与形成有第二布线图案8的布线层邻接的布线层,形成为在电路基板13的厚度方向上纳入第二布线图案8的投影面内的形状。在本实施方式中,第一布线图案7的连结图案73与第二布线图案8的连结图案86的宽度尺寸(粗度)被设定为相同。因此,第一布线图案7的与第二布线图案8重叠的部分形成为与第二布线图案(第一片871和第三片873)8的投影面相同的形状。
根据以上说明的本实施方式的电流检测器1,连接端子6具有用于连接第一变流器51的第一连接端子61以及用于连接第二变流器52的第二连接端子62。因此,电流检测器1能够支持种类不同的变流器51、52。
而且,在该电流检测器1中,第一电阻111和第二电阻112被设置于互不相同的布线层的在电路基板13的厚度方向上相互重叠的位置。因而,在与第一电阻111连接的第一布线图案7和与第二电阻112连接的第二布线图案8中,在电路基板13的厚度方向上重叠的部分变多。其结果,根据本实施方式的结构,具有以下优点:能够尽可能地减小被两个布线图案7、8包围的区域的面积,经过该区域的磁通进一步被降低,因此能够降低外部所产生的磁通的影响来进一步提高电流的测量精度。
其它结构和功能与实施方式1相同。
(实施方式4)
本实施方式的电流检测器1在以下方面与实施方式1的电流检测器1不同:使用具有4层的布线层的多层基板作为电路基板。该电路基板14(参照图12)在一个表面141(参照图12)上具有第一布线层,在另一个表面(未图示)上具有第四布线层,并具有第二布线层和第三布线层作为中间层。这些布线层从一个表面141侧起按第一布线层、第二布线层、第三布线层、第四布线层的顺序隔着绝缘基板而层叠。下面,对与实施方式1同样的结构标注共同的标记并适当省略说明。
在本实施方式中,连接端子6(参照图1)和输入电阻11(参照图1)设置于电路基板14的一个表面141,检测部12(参照图1)设置于电路基板4的另一个表面。
下面,参照图12和图13来说明第一布线图案7和第二布线图案8的结构。图12示出了从一个表面141侧观察到的电路基板14,以实线来表示形成于第一布线层的布线图案7、8,以虚线来表示形成于第二布线层的布线图案7、8。图13示出了去除第一布线层、第二布线层后从一个表面141侧观察到的电路基板14,以实线来表示形成于第三布线层的布线图案7、8,以虚线来表示形成于第四布线层的布线图案7、8。
在此,第一布线图案7的用于连接输入电阻11的焊盘71形成于第一布线层,用于连接检测部12的焊盘72形成于第四布线层,将两个焊盘71、72之间连接的连结图案74以横跨第一布线层和第四布线层的方式形成。另外,第二布线图案8的用于连接输入电阻11的焊盘81形成于第一布线层,用于连接检测部12的焊盘82形成于第四布线层,将两个焊盘81、82之间连接的连结图案88以横跨第一~第四布线层的所有布线层的方式形成。
第一布线图案7的连结图案74在俯视观察时如图12、图13所示那样,形成为从焊盘72向Y轴的正方向延伸且其顶端部向X轴的负方向延长而与焊盘71连接的大致L字状。其中,连结图案74在Y方向上的大致中央处具有贯通电路基板14的通孔741,在该通孔741处在Y方向上一分为二。也就是说,连结图案74中的通孔741与焊盘71之间的部分形成于第一布线层,通孔741与焊盘72之间的部分形成于第四布线层。
在第二布线图案8的连结图案88中,也与第一连结图案7同样地在Y方向上的大致中央处具有贯通电路基板14的通孔881,在该通孔881处在Y方向上一分为二。其中,在第二布线图案8中,连结图案88中的通孔881与焊盘81之间的部分以横跨第一、第二布线层的方式形成,通孔881与焊盘82之间的部分以横跨第三、第四布线层的方式形成。
即,连结图案88如图12所示那样,在通孔881与焊盘81之间具有将第一布线层与第二布线层电连接的通路孔(via hole)882。连结图案88中的将通路孔882与通孔881连接的迂回部883形成于第二布线层,且形成为以与形成于第一布线层的第一布线图案7重叠的方式沿X方向迂回的形状。
另外,连结图案88如图13所示那样,在通孔881与焊盘82之间具有将第三布线层与第四布线层电连接的通路孔884。连结图案88中的将通孔881与通路孔884连接的迂回部885形成于第三布线层,且形成为以与形成于第四布线层的第一布线图案7重叠的方式沿X方向迂回的形状。
在此,在本实施方式中,第一布线图案7的通孔741和第二布线图案8的通孔881相互邻接地在X方向上并排形成。也就是说,第一布线图案7的将第一、第四布线层之间连接的通孔741与第二布线图案8的将第二、第三布线层之间连接的通孔881邻接地设置。这些通孔741、881之间的距离被设定成尽可能地小。
根据以上说明的结构,关于形成于电路基板14的通孔741、881,也能够尽可能地减小第一布线图案7与第二布线图案8之间的间隔。因而,根据本实施方式的结构,具有以下优点:能够尽可能地减小被两个布线图案7、8包围的区域的面积,经过该区域的磁通进一步被降低,因此能够降低外部所产生的磁通的影响来进一步提高电流的测量精度。
其它结构和功能与实施方式1相同。
Claims (5)
1.一种电流检测器,其特征在于,具备:
电路基板,其安装有检测部,该检测部基于变流器的输出对检测对象的电流进行检测;以及连接端子,其设置于上述电路基板,用于连接上述变流器,
其中,上述电路基板在厚度方向上设置有2层以上的布线层,在上述布线层中形成有将上述连接端子与上述检测部电连接的第一布线图案和第二布线图案,
上述第一布线图案的至少一部分形成于与形成有上述第二布线图案的上述布线层邻接的上述布线层,形成为在上述电路基板的厚度方向上纳入上述第二布线图案的投影面内的形状。
2.根据权利要求1所述的电流检测器,其特征在于,
上述电路基板中设置有与上述连接端子连接的输入电阻,上述检测部通过检测在上述输入电阻处产生的电压来对检测对象的电流进行检测,
上述第一布线图案与上述第二布线图案的将上述输入电阻与上述检测部进行连接的部分的至少一部分在上述电路基板的厚度方向上相互重叠。
3.根据权利要求2所述的电流检测器,其特征在于,
上述输入电阻具有串联连接的第一电阻和第二电阻,上述连接端子具有连接于上述第一电阻的两端的第一连接端子和连接于上述第二电阻的两端的上述第二连接端子,
上述第一布线图案将上述第一电阻中的与上述第二连接端子相反侧的端子连接于上述检测部,上述第二布线图案将上述第二电阻中的与上述第一连接端子相反侧的端子连接于上述检测部,
上述第一电阻与上述第二电阻设置于互不相同的上述布线层的在上述电路基板的厚度方向上相互重叠的位置。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的电流检测器,其特征在于,
上述第二布线图案比上述第一布线图案宽大,且与上述检测部的基准电位相连接。
5.根据权利要求1~4中的任一项所述的电流检测器,其特征在于,
上述第一布线图案和上述第二布线图案分别以横跨不同的上述布线层的方式形成,上述第一布线图案的将不同的上述布线层之间连接的通孔与上述第二布线图案的将不同的上述布线层之间连接的通孔邻接地设置。
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