JP2013148567A

JP2013148567A - 電流センサ

Info

Publication number: JP2013148567A
Application number: JP2012026698A
Authority: JP
Inventors: Junji Miyamoto; 準二宮本; Tetsuya Nakajima; 哲也中島
Original assignee: Kohshin Electric Corp
Current assignee: Kohshin Electric Corp
Priority date: 2012-01-23
Filing date: 2012-01-23
Publication date: 2013-08-01

Abstract

【課題】本発明の目的は，磁電変換素子の正側と負側の出力感度差を補正した，精度の高い電流センサを提供する。
【解決手段】一部にギャップを設けた環状磁性体コアと，前記ギャップ内に配置された磁電変換素子と，前記磁電変換素子の入力端子に接続された素子駆動回路および出力端子に接続された差動増幅回路と，前記差動増幅回路の出力に並列接続された正側信号増幅回路および負側信号増幅回路と，前記正側および負側信号増幅回路の出力を合成する加算回路からなり，前記正側信号増幅回路または負側信号増幅回路の少なくとも一方に，ゲイン調整回路を設ける。
【選択図】図２

Description

この発明は，被測定電流によって生じた磁界を，磁電変換素子を用いて電気信号に変換するよう構成された電流センサに関する。

従来の電流センサとして，環状磁性体コアの一部に設けたギャップ内に磁電変換素子を配置し，環状磁性体コアを貫通する一次導体を流れる被検出電流によってギャップ内に発生した磁界を磁電変換素子で検出するとともに，後段に接続された増幅回路で所定のレベルに増幅して出力するよう構成された電流センサがある。（例えば，特許文献１参照）

特開平６−１８６２５３

上記特許文献１に開示されている電流センサは，一部にギャップを設けた環状磁性体コアと，ギャップ内に配置された磁電変換素子と，磁電変換素子に接続された増幅回路からなり，環状磁性体コアを貫通する被検出電流により前記ギャップ内に発生した磁界を，磁電変換素子により電圧信号に変換し，この電圧信号を増幅回路で所定のレベルに増幅することで，被検出電流に比例した電圧出力を得るよう構成されている。

上記のように構成された電流センサは，回路が簡単で部品点数が少ないため組立性が良くコストが安いという利点がある。
しかしながら，一般的に磁電変換素子は正側と負側の感度が完全に同一ではなく多少の感度差があり，これを一つの増幅回路で増幅した場合，正側と負側の出力差がそのまま増幅されるため，電流センサの精度を上げるのが難しいという問題がある。

本発明の目的は，磁電変換素子の正側と負側の出力感度差を補正した，精度の高い電流センサを提供することにある。

本発明に係わる電流センサは，一部にギャップを設けた環状磁性体コアと，前記ギャップ内に配置された磁電変換素子と，前記磁電変換素子の入力端子に接続された素子駆動回路および出力端子に接続された差動増幅回路と，前記差動増幅回路の出力に並列接続された正側信号増幅回路および負側信号増幅回路と，前記正側および負側信号増幅回路の出力を合成する加算回路からなり，前記正側信号増幅回路または負側信号増幅回路の少なくとも一方に，ゲイン調整回路を設けたものである。

また，本発明に係わる電流センサは，前記加算回路にゲイン調整回路を設けたものである。

また，本発明に係わる電流センサは，前記素子駆動回路に駆動電圧または駆動電流の調整回路を設けたものである。

本発明の電流センサによれば，磁電変換素子に正側と負側の感度差があっても，正側または負側信号増幅回路で正負の出力レベルが一致するようゲイン調整することで，正側と負側の出力差が無い，高精度な電流センサを得ることができる。

本発明の実施の形態１における電流センサの原理図である。本発明の実施の形態１における電流センサの回路図である。従来の電流センサの入出力特性図である。本発明の実施の形態１における電流センサの入出力特性図である。本発明の実施の形態２における電流センサの回路図である。本発明の実施の形態３における電流センサの回路図である。

実施の形態１．
以下，本発明の実施の形態１について，図を用いて説明する。
図１において，１は環状磁性体コアで，一部にギャップ２が設けられており，このギャップ２内に配置された磁電変換素子３の出力信号は，信号処理回路４を通して出力される。

図２は前記信号処理回路４の詳細回路図であり，磁電変換素子３の入力端子は素子駆動回路５に，出力端子は差動増幅回路６に接続されている。これにより磁電変換素子３の出力信号から同相電圧を除去することができる。正側信号増幅回路７と負側信号増幅回路８は差動増幅回路６の出力に並列接続されており，それぞれが理想ダイオード回路を形成していて，差動増幅回路６の出力が正側のときは正側信号増幅回路７が，差動増幅回路６の出力が負側のときは負側信号増幅回路８が信号増幅を行う。また，正側信号増幅回路７は正側ゲイン調整抵抗７ａにてゲイン調整をすることができ，負側信号増幅回路８のゲインは固定となっている。これにより，正側信号増幅回路７の出力レベルを負側信号増幅回路８の出力レベルに合わせて調整することで，正側と負側をの出力レベルを一致させることができる。また，正側信号増幅回路７と負側信号増幅回路８の出力は加算回路９によって合成され電流センサの出力となる。

図３は従来の電流センサの入出力特性を示し，負側の感度が正側より高い磁電変換素子を使用した場合，入力電流−Ｉにおける出力電圧が−Ｖ１なのに対し，入力電流＋Ｉにおける出力電圧は理想値である＋Ｖ１より低い＋Ｖ２となり，正側と負側の出力に差が生じてしまう。次に，図４は本発明の実施の形態１による電流センサの入出力特性を示し，負側の感度が正側より高い磁電変換素子を使用した場合も，入力電流＋Ｉにおける出力が＋Ｖ１となるように正側信号増幅回路７のゲインを調整することで，正側と負側の出力誤差が生じないように補正することができる。なお，本発明の実施の形態１では正側信号増幅回路７のみにゲイン調整回路を設けているが，負側信号増幅回路８のみにゲイン調整回路を設けても良く，また，正側信号増幅回路７および負側信号増幅回路８の両方にゲイン調整回路を設けても良い。

以上のように，本発明の実施の形態１によれば，磁電変換素子の正側と負側の感度差を補正した高精度な電流センサを得ることができる。

実施の形態２．
図５は本発明の実施の形態２による電流センサの回路図であり，基本的な構成は実施の形態１と同様であるため重複する部分の説明は省略する。実施の形態２では加算回路に加算ゲイン調整抵抗９ａを設けており，まず正側信号増幅回路７または負側信号増幅回路８で正負出力のバランスを取り，加算回路９のゲイン調整により電流センサの出力を所定のレベルに調整するよう構成することで，正側信号増幅回路７または負側信号増幅回路８のゲイン調整分解能を上げることができ，実施の形態１と同様でより高い効果を得ることができる。

実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態２による電流センサの回路図であり，基本的な構成は実施の形態１と同様であるため重複する部分の説明は省略する。実施の形態３では素子駆動回路５に駆動電圧調整抵抗５ａを設けており，まず正側信号増幅回路７または負側信号増幅回路８で正負出力のバランスを取り，素子駆動回路５の駆動電圧調整抵抗５ａにより素子の駆動電圧を変えて電流センサの出力を所定のレベルに調整するよう構成することで，正側信号増幅回路７または負側信号増幅回路８のゲイン調整分解能を上げることができ，実施の形態１と同様でより高い効果を得ることができる。

１環状磁性体コア，２ギャップ，３磁電変換素子，４信号処理回路，５素子駆動回路，５ａ駆動電圧調整抵抗，６差動増幅回路，７正側信号増幅回路，７ａ正側ゲイン調整抵抗，８負側信号増幅回路，９加算回路，９ａ加算ゲイン調整抵抗

Claims

一部にギャップを設けた環状磁性体コアと，前記ギャップ内に配置された磁電変換素子と，前記磁電変換素子の入力端子に接続された素子駆動回路および出力端子に接続された差動増幅回路と，前記差動増幅回路の出力に並列接続された正側信号増幅回路および負側信号増幅回路と，前記正側および負側信号増幅回路の出力を合成する加算回路からなり，前記正側信号増幅回路または負側信号増幅回路の少なくとも一方にゲイン調整回路を設けたことを特徴とする電流センサ。
前記加算回路にゲイン調整回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の電流センサ。
前記素子駆動回路に駆動電圧または駆動電流の調整回路を設けたことを特徴とする請求項１記載の電流センサ。