JP2004219158A - 電流検出回路 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】差動増幅器の定格電圧を超える出力電圧を有する直流電源と、該直流電源と接地間に接続した差動増幅器8、電流制限抵抗11及びスリープ時に開放されるスイッチ回路13からなる直列回路とを備え、前記差動増幅器8は、前記直流電源と接地間に接続された基準抵抗1と外部負荷2からなる外部負荷回路における前記基準抵抗1に流れる電流による電圧降下と、前記直流電源と接地間に接続された第1及び第2の比較用抵抗3,5と比較用トランジスタ4のコレクタ電極とエミッタ電極とからなる比較回路における前記第1の比較用抵抗3に流れる電流による電圧降下とを比較し、該比較結果にしたがって前記比較用トランジスタ4のベース電極を制御し、前記第2の比較用抵抗5に流れる電流を基に前記外部負荷2に流れる電流を検出し、前記外部負荷2に流れる電流を検出しないときにスリープ時となり前記スイッチ回路13を開放する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は電流検出回路に係り、特に非検出時の待機損失を削減することのできる電流検出回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
図3は、従来の電流検出回路を示す図である。このような従来の電流険出回路は、モータなどの外部負荷に流れる電流を、外部負荷と電源間に設けた抵抗に生じる電圧降下を利用して差動増幅器により検出するものである(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
図3において、Bは直流電源(例えば12V)、1は直流電源Bに接続された基準抵抗、2は例えば自動車のシート等を駆動するためのモータ等からなる外部負荷、Slは外部負荷2を駆動させるための負荷スイッチであり、基準抵抗1、外部負荷2、負荷スイッチSlにより外部負荷回路を構成する。
【0004】
3は第1の比較用抵抗、4は比較用トランジスタ、5は第2の比較用抵抗であり、第1の比較用抵抗3、比較用トランジスタ4、第2の比較用抵抗5により比較回路を構成する。
【0005】
8は基準抵抗1の両端電圧と第1の比較用抵抗3の両端電圧を比較する差動増幅器である。差動増幅器8は比較した結果に基づき比較用トランジスタ4を制御する。
【0006】
6及び7は差動増幅器8の入力抵抗、9は差動増幅器8の電源電圧を平滑化する平滑用コンデンサである。
【0007】
このような構成において、負荷スイッチSlをオンにすると基準抵抗1に外部負荷に流れる電流が流れる。また、比較回路にも電流が流れる。このとき、差動増幅器8の非反転入力端子(+)には基準抵抗1に電流が流れたことによる電圧が印加され、差動増幅器8の反転入力端子(−)には第1の比較用抵抗3に電流が流れたことによる電圧が印加される。
【0008】
差動増幅器8は反転入力端子及び非反転入力端子に入力される電圧を比較し、比較結果に基づいて比較用トランジスタ4を制御し導通度を調整する。これにより、基準抵抗1に流れる電流と第1の比較用抵抗3に流れる電流を、基準抵抗1の抵抗値と第1の比較用抵抗3の抵抗値との逆比となるように調整することができる。
【0009】
従って、第2の比較用抵抗5に生じている電圧から外部負荷2に流れている電流値を検出することができる。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−166279号公報(図1)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の構成において、特に車載電装製品に使用したときには、直流電源がバッテリのため供給できる時間に限りがあり、電流非測定時には電源を消費しないようにしたいという要求が市場にあり、このような要求には対応できておらず、非測定時の待機電流を削減することができないという課題が生じていた。
【0012】
このような課題に鑑み、本発明は、電流非測定時の待機損失を削減することのできる回路を提供する。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【0014】
差動増幅器の定格電圧を超える出力電圧を有する直流電源と、該直流電源と接地間に接続した差動増幅器、電流制限抵抗及びスリープ時に開放されるスイッチ回路からなる直列回路とを備え、前記差動増幅器は、前記直流電源と接地間に接続された基準抵抗と外部負荷からなる外部負荷回路における前記基準抵抗に流れる電流による電圧降下と、前記直流電源と接地間に接続された第1及び第2の比較用抵抗と比較用トランジスタのコレクタ電極とエミッタ電極とからなる比較回路における前記第1の比較用抵抗に流れる電流による電圧降下とを比較し、該比較結果にしたがって前記比較用トランジスタのベース電極を制御し、前記第2の比較用抵抗に流れる電流を基に前記外部負荷に流れる電流を検出し、前記外部負荷に流れる電流を検出しないときにスリープ時となり前記スイッチ回路を開放するようにした。これにより、電流非測定時に待機損失を削減することができる。
【0015】
また、前記差動増幅器と並列接続したツェナーダイオードを備え、前記直列回路は逆接続防止ダイオードを備えるようにした。これにより、ツェナーダイオードが直流電源の定格電圧を超える出力電圧から差動増幅器を保護することができる。また、逆接続保護用ダイオードにより、直流電源の逆接続から差動増幅器を保護することができる。
【0016】
また、前記直列回路は逆接続防止ダイオードとトランジスタを備え、前記直流電源と前記トランジスタのベース電極間にツェナーダイオードを備えるようにした。これにより、ツェナーダイオードが直流電源の定格電圧を超える出力電圧から差動増幅器を保護することができる。また、逆接続保護用ダイオードにより、直流電源の逆接続から差動増幅器を保護することができる。さらに、ツェナーダイオードが不具合を生じた場合には、トランジスタがオンせず差動増幅器に電源が供給されないので、より安定した回路が構成できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施の形態にかかる電流検出回路を説明する図である。図において、Bは直流電源(例えば12V)、1は直流電源Bに接続された基準抵抗、2は例えば自動車のシート等を駆動するためのモータ等からなる外部負荷、Slは外部負荷2を駆動させるための負荷スイッチであり、基準抵抗1、外部負荷2、負荷スイッチSlにより外部負荷回路を構成する。
【0018】
3は第1の比較用抵抗、4は比較用トランジスタ、5は第2の比較用抵抗であり、第1の比較用抵抗3、比較用トランジスタ4、第2の比較用抵抗5により比較回路を構成する。
【0019】
8は基準抵抗1の電圧降下による電圧と第1の比較用抵抗3の電圧降下による電圧を比較する差動増幅器である。差動増幅器8は比較した結果に基づき比較用トランジスタ4を制御する。
【0020】
6及び7は差動増幅器8の入力抵抗、9は差動増幅器8の電源電圧を平滑化する平滑用コンデンサである。
【0021】
10は電圧クランプ用のツェナーダイオード、11はツェナーダイオードの電流を制限するための電流制限抵抗、12は直流電源Bを逆接続したときに差動増幅器8を保護する逆接続保護ダイオード、13はSLEEP信号の状態により制御されるスイッチ回路を構成するトランジスタである。なお、トランジスタ13はSLEEP信号がHレベル(例えば5V)のときにオンとなる。また、SLEEP信号は、例えば前記自動車のシート等を駆動するためのモータの操作終了後、所定時間経過したときLレベル(例えば0V)となり、このときトランジスタ13をオフに駆動する。
【0022】
なお、図に示すように、基準抵抗1、第1の比較用抵抗3および差動増幅器8からなる外部負荷2に流れる電流を検出する回路は外部負荷2から見て直流電源B側(ハイサイド側)に配置する。
【0023】
いま、電流検出回路がスリープ状態でないとき、すなわちトランジスタ13がオンのとき、クランプ用ツェナーダイオード10の両端に、例えば4.3Vのクランプ電圧が発生し、この電圧を電源電圧として差動増幅器8に供給する。この状態において、負荷スイッチSlをオンにすると基準抵抗1に外部負荷2に流れる電流が流れる。
【0024】
また、第1の比較用抵抗3、比較用トランジスタ4及び第2の比較用抵抗5からなる比較回路にも電流が流れる。このとき、差動増幅器8の非反転入力端子(+)には基準抵抗1の電圧降下による電圧が印加され、差動増幅器8の反転入力端子(−)には第1の比較用抵抗3の電圧降下による電圧が印加される。
【0025】
差動増幅器8は非反転入力端子(+)と反転入力端子(−)に入力される電圧を比較し、比較結果に基づいて比較用トランジスタ4の導通度を調整する。これにより基準抵抗1に流れる電流と第1の比較用抵抗3に流れる電流を、基準抵抗1の抵抗値と第1の比較用抵抗3の抵抗値との逆比となるように高精度に設定することができる。従って、第2の比較用抵抗5の電圧降下による電圧を、例えばA/D変換すると前記外部負荷2に流れる電流値をデジタル値として高精度に表すことができる。
【0026】
本発明の変形例として、図2を参照して説明する。図1と同じ部分は同じ番号をつけて説明を省略する。
【0027】
図1と異なる点は、クランプ用トランジスタ14が追加されている点である。クランプ用トランジスタ14のコレクタ電極は差動増幅器8の−VCC端子および平滑用コンデンサ9に接続され、エミツタ電極は電流制限抵抗11に接続されている。また、クランプ用トランジスタ14のベース電極はツェナーダイオード10のカソード電極が接続されている。
【0028】
このように構成されている電流検出回路は図1に示す電流検出回路と基本的には同じ動作であるが、異なる点の動作について以下に説明する。
【0029】
いま、SLEEP信号がLレベルであるとき、直流電源Bから電圧(12V)が供給されるとクランプ用ツェナーダイオード10が動作し、クランプ用トランジスタのベース電極には、クランプ用ツェナーダイオード10が発生するクランプ電圧(4.3V)を直流電源Bからの電圧(12V)から引いた電圧である7.7Vが印加される。これにより、クランプ用トランジスタ14はオンしようとするが、クランプ用トランジスタ14のエミツタ電極はトランジスタ13がオフしているため電圧が定まっておらず、クランプ用トランジスタ14はオンできない。
【0030】
このとき、SLEEP信号がHレベルに切り換わると、トランジスタ13がオンし、クランプ用トランジスタ14のエミツタ電極はほぼ0Vになるので、クランプ用トランジスタ14はオンできるようになる。これにより、差動増幅器8にはクランプ電圧(4.3V)が電源電圧として供給されるようになり、外部負荷2に流れる電流を検出できるようになる。
【0031】
以上説明してきたように本発明の実施の形態によれば、電流検出回路がスリープ状態であるかどうかを示すSLEEP信号がLレベルのとき、すなわち電流検出回路がスリープ状態にあるときスイッチ回路を構成するトランジスタ13をオフに駆動する。このため差動増幅器8に対する直流電源Bからの電力供給は遮断され、直流電源Bのリーク電流を防止することができる。
【0032】
更に差動増幅器8の電源を、ツェナーダイオード10、電流制限抵抗11、及びトランジスタ13で構成する。このため、ツェナーダイオード10により直流電源Bの差動増幅器8の定格電圧を超える出力電圧から差動増幅器8を保護することができる。また、逆接続保護用ダイオーード12により、直流電源Bの逆接続から差動増幅器8を保護することができる。
【0033】
また、差動増幅器8の電源をツェナーダイオード10、電流制限抵抗11、クランプ用トランジスタ14及びトランジスタ13で構成する。クランプ用トランジスタ14のベース電極にツェナーダイオード10を介してベース電流を供給する。このため、ツェナーダイオード10に、はんだ不良、あるいは製造上の欠陥が発生しツェナーダイオード10に接続不良あるいは脱落が発生すると、クランプ用トランジスタ14はオフになる。このため差動増幅器8に直流電源Bからの過電圧が印加されることはない。
【0034】
また、差動増幅器8を用いて外部負荷2に流れる電流に比例して検出するための電流を生成し、生成した電流をもとに外部負荷2に流れる電流を検出するので、低損失で外部負荷2に流れる電流を検出することができる。
【0035】
【発明の効果】
本発明によれば、外部負荷に流れる電流の非検出時の待機損失を削減することのできる電流検出回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態にかかる電流検出回路を説明する図である。
【図2】本発明の変形例を説明する図である。
【図3】従来の電流検出回路を示す図である。
【符号の説明】
1 基準抵抗
2 外部負荷
3 第1の比較用抵抗
4 比較用トランジスタ
5 第2の比較用抵抗
6,7 入力抵抗
8 差動増幅器
9 平滑コンデンサ
10 ツェナーダイオード
11 電流制限抵抗
12 ダイオード
13 トランジスタ
S1 負荷スイッチ
Claims (3)
- 差動増幅器の定格電圧を超える出力電圧を有する直流電源と、
該直流電源と接地間に接続した差動増幅器、電流制限抵抗及びスリープ時に開放されるスイッチ回路からなる直列回路とを備え、
前記差動増幅器は、前記直流電源と接地間に接続された基準抵抗と外部負荷からなる外部負荷回路における前記基準抵抗に流れる電流による電圧降下と、前記直流電源と接地間に接続された第1及び第2の比較用抵抗と比較用トランジスタのコレクタ電極とエミッタ電極とからなる比較回路における前記第1の比較用抵抗に流れる電流による電圧降下とを比較し、該比較結果にしたがって前記比較用トランジスタのベース電極を制御し、
前記第2の比較用抵抗に流れる電流を基に前記外部負荷に流れる電流を検出し、前記外部負荷に流れる電流を検出しないときにスリープ時となり前記スイッチ回路を開放することを特徴とする電流検出回路。 - 前記差動増幅器と並列接続したツェナーダイオードを備え、
前記直列回路は逆接続防止ダイオードを備えていることを特徴とする請求項1記載の電流検出回路。 - 前記直列回路は逆接続防止ダイオードとトランジスタを備え、前記直流電源と前記トランジスタのベース電極間にツェナーダイオードを備えていることを特数とする請求項1記載の電流検出回路。
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