JP2013167546A

JP2013167546A - 電流測定回路

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Publication number: JP2013167546A
Application number: JP2012031258A
Authority: JP
Inventors: Ko Okayasu; 香岡安; Hiroyuki Nakanishi; 宏之中西
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2012-02-16
Filing date: 2012-02-16
Publication date: 2013-08-29

Abstract

【課題】
複数レンジの電流測定において増幅回路を増加させることなく、回路規模およびコストの増大を抑えることが可能な複数レンジの電流測定回路を提供する。
【解決手段】
電流検出抵抗の両端間の電圧を増幅する増幅部の出力電圧を分圧し、分圧電圧を生成する分圧部から出力される分圧電圧および出力電圧に対応するアナログ入力値をデジタル値に変換するＡＤコンバータからのデジタル値に基づいて電流値を算出するとともに、分圧電圧および出力電圧とに基づいて、それぞれの最大出力電圧および測定電流に対する出力電圧の傾きが異なる複数の電圧―電流特性曲線を切り替え、複数の電流測定レンジを測定する演算部を有する電流測定回路とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電流検出抵抗の両端間の電圧を測定することで電流測定を行う電流測定回路において複数レンジの電流測定を行う電流測定回路に関するものである。

従来、電流経路に直列に接続した電流検出抵抗の両端間の電圧を測定することによって、電流経路に流れる電流を測定する電流測定回路において、複数レンジの電流測定を行う技術として、増幅度の異なる複数の増幅回路を構成し、各増幅回路の出力部に接続された切り替えスイッチ回路をコントロールすることで、測定レンジを切り替える技術、または、電流検出抵抗を複数用いて増幅部への入力電圧を切り替える技術が提供されている。

図１４は、従来の増幅度の異なる増幅回路を複数構成することを特徴とする電流測定回路の例を示す。動作は、以下の通りである。

説明を簡単にするため、基準電圧を「０Ｖ」、電流検出抵抗１２０を「４０ｍΩ」、小電流用増幅回路１２１の増幅度を「１５」、大電流用増幅回路１２２の増幅度を「３．７５」とし、ＡＤコンバータ１２６の入力電圧測定範囲を「０Ｖ〜３Ｖ」とする。

電流検出抵抗１２０に電流ｉ流れた場合、電流検出抵抗１２０の両端に電位差ｖ＝０．０４×ｉが発生する。このｖが各増幅回路１２１、１２２に入力され、各増幅回路１２１、１２２で各増幅度に応じた電圧Ｖｏｕｔ１０＝３．７５×ｖおよびＶｏｕｔ２０＝１５×ｖが生成され、これら電圧に基準電圧発生部１２３の基準電圧Ｖｒｅｆ１０が重畳された電圧が出力される。これら出力電圧が、切り替えスイッチ１２４を介してＡＤコンバータ１２６に入力されてデジタル値に変換され、変換されたデジタル値からマイコン（マイクロコンピュータ）１２７が電流値を算出する。

ここで、ＡＤコンバータ１２６の入力電圧測定範囲の制限により、測定電流の範囲を決定するレンジ切り替えポイントが必然的に決定される。Ｖｒｅｆ２０は、このレンジ切り替えポイント電圧を提供する。

Ｖｏｕｔ２０＝１５×ｖ+Ｖｒｅｆ１０≦Ｖｒｅｆ２０・・・（１）
から、
Ｖｏｕｔ２０＝１５×０．０４×ｉ+０≦３・・・（２）
従って、
ｉ≦５・・・（３）
となり、小電流用増幅回路１２１の電流測定レンジは、０（Ａ）〜５（Ａ）
となる。
Ｖｏｕｔ１０＝３．７５×ｖ+Ｖｒｅｆ１０≦Ｖｒｅｆ２０・・・（４）
から、
Ｖｏｕｔ１０＝３．７５×０．０４×ｉ＋０≦３・・・（５）
従って、
ｉ≦２０・・・（６）
となり、大電流用増幅回路１２２の電流レンジは、０（Ａ）〜２０（Ａ）
となる。図１５は、式（２）、（５）を表す、Ｖｏｕｔ１０、Ｖｏｕｔ２０と測定電流の関係を示した出力電流―測定電流特性である。なお、比較部１２５の入力には増幅部１２１、１２２、基準電圧発生部１２４からの出力電圧が入力され、切り替えスイッチ１２４に切り替え信号を出力する。切り替えスイッチ１２４は入力された信号に基づいて増幅回路１２１、１２２のそれぞれの信号の出力系統を切り替えている。つまり、切り替えスイチ１２４に入力される増幅部１２１からの出力電圧が基準電圧発生部１２４からの基準電圧Ｖｒｅｆ２０を超えた場合、増幅部１２２からの出力を出力するように切り替えスイッチ１２４が出力系統を切り替える動作を行う。

図１６は、従来の電流検出抵抗を複数用いて増幅部への入力電圧を切り替えることを特徴とする電流測定回路の例を示す。動作は、以下の通りである。大電流測定を行う場合は、ＳＷ１４１をＯＮにし、電流検出抵抗Ｂ１３１をバイパスすることで、電流検出抵抗での電圧降下を電流検出抵抗Ａ１３０での電圧降下分のみとし、増幅部１３２への入力電圧を小さくする。小電流測定を行う場合は、ＳＷ１４１をＯＦＦにし、電流検出抵抗での電圧降下を電流検出抵抗Ｂ１３１と電流検出抵抗Ａ１３０を合わせた電圧降下分とし、増幅部１３２への入力電圧を大きくする。そして、増幅部１３２からの出力をＡＤコンバータ１３３に入力し、ＡＤコンバータ１３３からの出力をマイコン（マイクロコンピュータ）１３４に入力し、電流値を算出している。

つまり、複数レンジの電流測定を行う場合、図１５に示されるような増幅度の異なる複数の増幅回路を使用する従来技術では、複数レンジの電流測定を行うことが可能であるが、複数の電流測定レンジを実現するために複数の増幅回路を必要とするため、コストの増大および回路規模の増大を招くという問題があった。

また、図１６に示されるような電流検出抵抗を複数用いて増幅部への入力電圧を切り替える従来技術においては、一般的に電流検出抵抗には大きな電流が流れるため電流検出抵抗のサイズが大きく、電流検出抵抗を複数用いるため、実装面積の増大を招くという問題と、一般的に増幅部に入力が与えられた後、その出力が安定するには時間がかかるため、増幅回路の出力電圧に基づいて増幅回路の入力部を切り替える、または、大きいレンジから順番に入力部を切り替えて測定を行う必要がある従来技術においては、入力部を切り替えた後、ＡＤコンバータにおいてサンプリングを開始するまでに、増幅回路の出力が安定するまでの待ち時間が必要となる。例えば、大きい電流測定レンジから小さい電流測定レンジに切り替えた場合、切り替え直後は、増幅回路の出力電圧は、低くなっており、出力が安定するのに要する時間が経過した後に、高い出力電圧が安定する。つまり、小さいレンジ用の高い出力電圧が安定するまでに時間がかかる。そのため、高速な電流測定が難しいという問題があった。

特開２００１−４３９０４号公報

本発明は、複数レンジの電流測定において増幅回路を増加させることなく、回路規模およびコストの増大を抑えることが可能な複数レンジの電流測定回路を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明では、電流検出抵抗の両端間の電圧を増幅する増幅部の出力電圧を分圧し、分圧電圧を生成する分圧部から出力される分圧電圧および出力電圧に対応するアナログ入力値をデジタル値に変換するＡＤコンバータからのデジタル値に基づいて電流値を算出するとともに、分圧電圧および出力電圧とに基づいて、それぞれの最大出力電圧および測定電流に対する出力電圧の傾きが異なる複数の電圧―電流特性曲線を切り替え、複数の電流測定レンジを測定する演算部を有する電流測定回路とするものである。

本発明によれば、増幅部を増加させることなく複数の電流測定レンジの電流測定が可能となるので、回路規模およびコストの増大を抑えることが可能となっている。

また、増幅部の入力を切り替えることがないため、増幅部の入力切り替えに伴い必要となる増幅回路の出力が安定するまでの待ち時間を必要としない。

本発明では、電流検出抵抗の両端間の電圧を増幅する増幅部の出力電圧を少なくとも２以上に分圧し、分圧電圧を生成する分圧部から出力される分圧電圧に対応するアナログ入力値をデジタル値に変換するＡＤコンバータからのデジタル値に基づいて電流値を算出するとともに、２以上の分圧電圧に基づいて、それぞれの最大出力電圧および測定電流に対する出力電圧の傾きが異なる複数の電圧―電流特性曲線を切り替え、複数の電流測定レンジを測定する演算部を有する電流測定回路よしても良い。

また、本発明では、アナログ入力値は分圧電圧に応じた複数の第１のアナログ入力値および出力電圧に応じた第２のアナログ入力値を有し、デジタル値は複数の第１のアナログ入力値に対応する複数の第１のデジタル値および出力電圧に応じた第２のアナログ入力値に対応する第２のデジタル値を有する電流測定回路としても良い。本実施形態によれば、さらに複数の電流測定レンジの測定が可能となっている。

また、本発明では、出力電圧または分圧電圧に応じた電圧がそれぞれ独立に入力されるとともに、ＡＤコンバータの入力端に所望の電圧以下の出力信号を出力する入力過電圧保護部を有しても良い。

本発明によれば、ＡＤコンバータに過電圧が入力することを防止することが可能となる。

本発明では、演算部は、入力過電圧保護部が出力する各測定レンジの切り替えに用いる所定の電圧に基づいて複数の電流測定レンジを切り替えても良い。

本発明によれば、入力過電圧保護部が出力する各測定レンジの切り替えに用いる所定の電圧に基づいて複数の電流測定レンジを切り替えているので別途、電流測定レンジの切り替え用の信号を不要とすることが可能となる。

本発明では、演算部が出力する所定の電圧に応じた演算部制御出力に基づいて入力過電圧保護回路の出力電圧または分圧電圧に応じた出力系統を切り替えても良い。

本発明によれば、入力過電圧保護部から演算部に切り替え信号を出力するのではなく、演算部から入力過電圧保護部に演算部制御出力を入力し、演算部が入力過電圧保護部の出力系統の切り替えを制御するので、演算部での所望の電流測定レンジでの電流値算出に用いる電圧―電流特性と入力過電圧保護部から出力される電圧が不整合を生じることがないため、切り替えによる誤動作を防止することが可能となっている。

本発明は、複数レンジの電流測定において増幅回路を増加させることなく、回路規模およびコストの増大を抑ることが可能な複数レンジの電流測定回路を提供できる効果が得られる。

実施形態１の電流測定回路を示すブロック図実施形態２の電流測定回路を示すブロック図実施形態３の電流測定回路を示すブロック図増幅回路の構成例実施形態１を実現する分圧回路の構成例実施形態１から３における電圧―電流特性実施形態２を実現する分圧回路の構成例実施形態３を実現する入力過電圧保護回路１の構成例図８の入力過電圧保護回路１の真理値表実施形態３を実現する入力過電圧保護回路２の構成例図１０の入力過電圧保護回路２の真理値表小電流測定レンジから電流測定を行う場合の測定フロー大電流測定レンジから電流測定を行う場合の測定フロー従来の複数の増幅回路を用いた構成例を示すブロック図従来の複数の増幅回路を用いた構成における電圧―電流特性従来の複数の電流検出抵抗を用いた構成例を示すブロック図

以下、本発明の実施の形態を図１から図３に基づいて説明する。図１に示す回路は本実施形態１に関わる電流測定回路のブロック図である。本電流測定回路は電流検出抵抗１０、増幅部１１、分圧部１２、ＡＤコンバータ１３、演算部１４を有する。

図１において、電流検出抵抗１０の両端部は増幅部１１の一対の入力端に接続され、増幅部１１には電流検出抵抗１０に流れる電流に応じた両端部の電位差が入力される。電流検出抵抗１０は負荷（図示せず）に流れる電流経路に直列に接続され、負荷に流れる電流に基づき、電流検出抵抗１０に流れる電流に応じて、電流検出抵抗１０の両端部から電圧を測定することが可能となっている。ここで、増幅部１１において電流検出抵抗１０の両端間の電圧を増幅することで、増幅部１１の出力端から出力される出力電圧は、電流検出抵抗１０に流れる電流値に比例した出力電圧となる。

分圧部１２の入力端には、増幅部１１の出力端から出力される出力電圧が入力され、分圧部１２の出力端には分圧部１２が有する分圧回路（図示せず）に応じた分圧電圧が出力される。従って、分圧部１２において生成された分圧電圧は、増幅部１１の出力電圧とは異なることになるので、電流検出抵抗１０に同一の電流が流れる場合における増幅部１１の出力電圧と分圧部１２から出力される分圧電圧とは、電流検出抵抗１０に流れる電流の電圧―電流特性の傾きが異なることとなる。従って、所望の電流測定範囲を確保した上で、すなわち、大電流を測定する電流測定範囲を確保した上で、所望の電流範囲において、より微弱な電流を精度良く測定することが可能となっている。また、増幅部１１の入力を切り替えることがないため、増幅部１１の入力切り替えに伴い必要となる増幅回路１１の出力が安定するまでの待ち時間を必要としない。

増幅部１１の出力端および分圧部１２の出力端から出力されるそれぞれの出力は、ＡＤコンバータ１３の入力端にそれぞれ入力される。それぞれの出力は、電流検出抵抗１０に流れる電流が大きい場合にＡＤコンバータ１３の最大入力電圧範囲を超えるため、ＡＤコンバータ１３の最大入力電圧範囲を超える入力が、ＡＤコンバータ１３に入力されることを防ぐ入力過電圧保護回路（図示せず）を用いることが望ましい。つまり、大電流を測定する場合、ＡＤコンバータ１３に入力される電圧が高くなってしまう可能性があるので、入力過電圧保護回路を用いることでＡＤコンバータ１３に最大入力電圧を越える電圧が入力されることを防止することが可能となっている。

ここで、ＡＤコンバータ１３はアナログ信号として入力された入力信号に応じたデジタル信号を出力端から出力するものである。従って、増幅部１１の出力端および分圧部１２の出力端から出力されるそれぞれの出力をデジタル信号に変換し出力端から出力することが可能となっている。

演算部１４の入力端にはＡＤコンバータ１３から出力されるデジタル信号が入力される。ここで、演算部１４はＡＤコンバータ１３からのデジタル値に基づいて電流値を算出するとともに、分圧部１２が出力する分圧電圧および増幅部１１が出力する出力電圧とに基づいて、それぞれの最大出力電圧および測定電流に対する出力電圧の傾きが異なる複数の電圧―電流特性曲線を切り替え、複数の電流測定レンジを測定する。

従って、小電流測定レンジの電流測定においては、増幅部１１の小電流測定用に出力電圧―電流特性に基づき演算部１４において電流値を算出し、大電流測定レンジの電流測定においては、大電流測定用の分圧電圧―電流特性に基づき演算部１４において電流値を算出することで、複数レンジの電流測定を実現する。

よって、増幅部１１を増加させることなく複数の電流測定レンジの電流測定が可能となるので、回路規模およびコストの増大を抑えることが可能となっている。

また、分圧電圧のみを用いて大電流測定レンジの電流測定のみを行うことも可能であることは言うまでもない。すなわち、異なる２つの分圧電圧をＡＤコンバータ１３の入力端にそれぞれ入力しても良い。

ここで、分圧電圧―電流特性の切り替えにあたり、例えば、分圧部１２が出力する分圧電圧および増幅部１１が出力する出力電圧をＡＤコンバータ１３にてデジタル値に変換した値に基づいて電圧―電流特性を切り替えても良く、また、分圧電圧、出力電圧の出力のそれぞれを入力したコンパレータ（図示せず）等を介して演算部１４に入力し、当該コンパレータ（図示せず）が出力する出力信号に基づいて、演算部１４が電流−電圧特性曲線を変更しても良い。つまり、分圧電圧および出力電圧とに基づいて、それぞれの最大出力電圧および測定電流に対する出力電圧の傾きが異なる複数の電圧―電流特性曲線を切り替え、複数の電流測定レンジを測定することが可能となっている。また、異なる２つの分圧電圧に基づいてそれぞれの最大出力電圧および測定電流に対する出力電圧の傾きが異なる複数の電圧―電流特性曲線を切り替え、複数の電流測定レンジを測定しても良い。以下に説明する。

図２に示す回路は、本実施形態２に関わる電流測定回路のブロック図である。図２は、図１の変形であり、分圧部２２において生成される分圧電圧の構成のみが異なるので、分圧部２２の構成について以下に説明し、同一構成の説明は割愛する。

分圧部２２において増幅部２１からの出力電圧を複数に分圧する。複数の分圧電圧を分圧電圧１、分圧電圧２とすると、３種類の傾きの異なる、分圧電圧１−電流特性、分圧電圧２−電流特性、出力電圧―電流特性が得られる。

これにより、小電流測定レンジ、中電流測定レンジ、大電流測定レンジの電流測定が実現する。分圧部２２での分圧をさらに複数化することで、さらなる複数レンジの電流測定が可能となることは言うまでもない。つまり、例えば、小電流測定レンジと中電流測定レンジ、または、中電流測定レンジと大電流測定レンジに対応する電圧をＡＤコンバータ１３の入力端にそれぞれ入力しても良いし、小電流測定レンジ、中電流測定レンジ、大電流測定レンジの電流測定に対応する電圧をＡＤコンバータ１３の入力端にそれぞれ入力しても良い。また、入力過電圧保護部（図示せず）を介して、ＡＤコンバータ１３に電圧を入力しても良い。

図３に示す回路は、本実施形態３に関わる電流測定回路のブロック図である。図３は、図１の変形であり、入力過電圧保護部３５の構成のみが異なるので、入力過電圧保護部３５の構成について以下に説明し、同一構成の説明は割愛する。

増幅部３１の出力電圧および分圧部３２の分圧電圧は、入力過電圧保護部３５に入力される。入力過電圧保護部３５において、ＡＤコンバータ３３の最大入力電圧範囲を超える電圧がＡＤコンバータ３３に入力されることを防止する。また、演算部３４は、入力過電圧保護部３５に演算部制御出力を出力し、演算部３４がＡＤコンバータ３３からのデジタル変換値に応じて入力過電圧保護部３５を制御することによって電流測定レンジを切り替えるので、切り替えによる誤動作を防止することが可能となる。つまり、演算部３４の内部で電流測定レンジを切り替えた以降に、適正な電流測定レンジに合致するＡＤコンバータ３３からの出力電圧を演算部３４に入力するので、測定時の誤動作を防止することが可能となっている。

以下、図１に示した本実施形態１を実現する具体的構成例について図４から図６を用いて説明する。はじめに、図４は、図１における電流検出抵抗１０および増幅部１１を実現する増幅回路の構成例である。増幅回路には、高精度な測定を実現するために、インスツルメンテーションアンプ、またはカレントシャントモニターを用いることが望ましい。

電流経路に電流ｉが流れることで、電流検出抵抗Ｒ０の両端間に電位差Ｖ０が発生する。Ｖ０が増幅回路に入力されることで、増幅回路の出力端には、出力電圧Ｖｏｕｔ０が出力される。ここで、増幅回路の増幅度Ｇは、増幅回路に含まれる抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４によって、一意に決定される。
Ｖ０＝ｉ×Ｒ０・・・（７）
Ｖｏｕｔ０＝Ｇ×Ｖ０＋Ｖｒｅｆ０・・・（８）
従って、
Ｖｏｕｔ０＝Ｇ×ｉ×Ｒ０＋Ｖｒｅｆ０・・・（９）
Ｖｏｕｔ０が分圧部１２およびＡＤコンバータ１３に入力される。

図５は、分圧部１２を実現する分圧回路の構成例である。増幅部１１の出力電圧Ｖｏｕｔ０を抵抗Ｒ５およびＲ６で分圧し、Ｖｏｕｔ１を生成する。
Ｖｏｕｔ１＝Ｒ６×Ｖｏｕｔ０／（Ｒ５＋Ｒ６）・・・（１０）

ここで、説明を簡単にするために増幅部１１へ入力される基準電圧Ｖｒｅｆ０を「０Ｖ」、電流検出抵抗を「４０ｍΩ」、増幅部１１の増幅度Ｇを「１５」とし、ＡＤコンバータ１３の入力電圧測定範囲を「０Ｖ〜３Ｖ」、抵抗Ｒ５とＲ６の比を「Ｒ５：Ｒ６＝３：１」とする。

式（９）より、出力電圧Ｖｏｕｔ０と電流検出抵抗Ｒ０を含む電流経路に流れる電流ｉの関係式が得られ、
Ｖｏｕｔ０＝１５×０．０４×ｉ＝０．６×ｉ・・・（１１）
となる。
式（１０）、（１１）より、分圧電圧Ｖｏｕｔ１と電流経路に流れる電流ｉの関係式が得られ、
Ｖｏｕｔ１＝０．２５×Ｖｏｕｔ０＝０．２５×１５×０．０４×ｉ
＝０．１５×ｉ・・・（１２）
となる。

図６は、出力電圧Ｖｏｕｔ０−電流特性および分圧電圧Ｖｏｕｔ１−電流特性を示すグラフである。図６から明らかなように、本実施形態１における小電流測定レンジは、「０Ａから５Ａ」、大電流測定レンジは、「５Ａから２０Ａ」となる。このように、それぞれの最大出力電圧および測定電流に対する出力電圧の傾きが異なる複数の電圧―電流特性曲線を得ることができる。

ＡＤコンバータ１３に入力された２つのアナログ値がＡＤコンバータ１３によってデジタル値に変換され、演算部１４へ入力される。Ｖｏｕｔ０のデジタル変換値をＶｏｕｔ０＿Ｄ、Ｖｏｕｔ１のデジタル変換値をＶｏｕｔ１＿Ｄとし、ＡＤコンバータ１３の入力電圧測定範囲の最大値つまり「３Ｖ」におけるデジタル値をＡＤ＿ＭＡＸとする。

演算部１４において、Ｖｏｕｔ０＿ＤがＡＤ＿ＭＡＸ以下の場合、演算部１４は、小電流測定レンジの電圧―電流特性から電流値ｉを算出する。
ｉ＝Ｖｏｕｔ０＿Ｄ×３／（ＡＤ＿ＭＡＸ×０．６）
＝Ｖｏｕｔ０＿Ｄ×５／ＡＤ＿ＭＡＸ・・・（１３）
Ｖｏｕｔ０＿ＤがＡＤ＿ＭＡＸより大きい場合、演算部１４は、大電流測定レンジの電圧―電流特性から電流値ｉを算出する。
ｉ＝Ｖｏｕｔ１＿Ｄ×３／（ＡＤ＿ＭＡＸ×０．１５）
＝Ｖｏｕｔ１＿Ｄ×２０／ＡＤ＿ＭＡＸ・・・（１４）
このように、本実施形態１によれば、増幅部を増加させることなく複数の電流測定レンジの電流測定が可能となる。従って、所望の電流測定範囲を確保した上で、すなわち、大電流を測定する電流測定範囲を確保した上で、所望の電流範囲において、より微弱な電流を精度良く測定することが可能となっている。また、増幅部１１の入力を切り替えることがないため、増幅部１１の入力切り替えに伴い必要となる増幅回路１１の出力が安定するまでの待ち時間を必要としない。

以下、図２に示した本実施形態２を実現する具体的構成例について説明する。図２は、図１の変形であり、分圧部２２において生成される分圧電圧の構成のみが異なるので、分圧電圧の構成について以下に説明し、同一構成の説明は割愛する。

図７は、分圧部２２を実現する分圧回路の構成例である。増幅部２１の出力電圧Ｖｏｕｔ０を抵抗Ｒ７、Ｒ８およびＲ９で分圧し、Ｖｏｕｔ１およびＶｏｕｔ２を生成する。
Ｖｏｕｔ１＝（Ｒ８＋Ｒ９）×Ｖｏｕｔ０／（Ｒ７＋Ｒ８＋Ｒ９）
・・・（１５）
Ｖｏｕｔ２＝Ｒ９×Ｖｏｕｔ０／（Ｒ７＋Ｒ８＋Ｒ９）・・・（１６）

ここで、説明を簡単にするために、抵抗Ｒ７とＲ８とＲ９の比を「Ｒ７：Ｒ８：Ｒ９＝８：１：１」とし、その他の条件を上述の図１に示した本実施形態１を実現する具体的構成例と同一とすると、
式（１５）、（１１）より、分圧電圧Ｖｏｕｔ１と電流検出抵抗Ｒ０を含む電流経路に流れる電流ｉの関係式が得られ、
Ｖｏｕｔ１＝０．２×Ｖｏｕｔ０＝０．２×１５×０．０４×ｉ
＝０．１２×ｉ・・・（１７）
となる。
式（１６）、（１１）より、分圧電圧Ｖｏｕｔ２と電流検出抵抗Ｒ０を含む電流経路に流れる電流ｉの関係式が得られ、
Ｖｏｕｔ１＝０．１×Ｖｏｕｔ０＝０．１×１５×０．０４×ｉ
＝０．０６×ｉ・・・（１８）
となる。

従って、演算部２４での電流算出式として、以下の３種類の計算式が得られる。
小電流測定レンジの場合は、
ｉ＝Ｖｏｕｔ０＿Ｄ×３／（ＡＤ＿ＭＡＸ×０．６）
＝Ｖｏｕｔ０＿Ｄ×５／ＡＤ＿ＭＡＸ・・・（１９）
となり、
中電流測定レンジの場合は、
ｉ＝Ｖｏｕｔ１＿Ｄ×３／（ＡＤ＿ＭＡＸ×０．１２）
＝Ｖｏｕｔ１＿Ｄ×２５／ＡＤ＿ＭＡＸ・・・（２０）
となり、
大電流測定レンジの場合は、
ｉ＝Ｖｏｕｔ２＿Ｄ×３／（ＡＤ＿ＭＡＸ×０．０６）
＝Ｖｏｕｔ２＿Ｄ×５０／ＡＤ＿ＭＡＸ・・・（２１）
となる。このように分圧部２２での分圧をさらに複数化することで、さらなる複数レンジの電流測定が可能となる。従って、所望の電流測定範囲を確保した上で、すなわち、大電流または中電流を測定する電流測定範囲を確保した上で、所望の電流範囲において、より微弱な電流を精度良く測定することが可能となっている。また、増幅部２１の入力を切り替えることがないため、増幅部２１の入力切り替えに伴い必要となる増幅回路２１の出力が安定するまでの待ち時間を必要としない。

以下、図３に示した本実施形態３を実現する具体的構成例について説明する。図３は、図１の変形であり、入力過電圧保護部３５の構成のみが異なるので、入力過電圧保護部３５の構成について以下に説明し、同一構成の説明は割愛する。

図８は、入力過電圧保護部３５を実現する入力過電圧保護回路１の構成例である。制御端を有するアナログスイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３および論理ゲートＮＯＲ１、ＮＯＴ１、ＡＮＤ１およびコンパレータＣＯＭＰ１および基準電圧Ｖｒｅｆ１から構成される。ここで、入力過電圧保護回路１は、増幅部の出力電圧Ｖｏｕｔ０がＳＷ１の入力およびＣＯＭＰ１の正入力に接続され、分圧部の分圧電圧Ｖｏｕｔ１がＳＷ２の入力に接続され、基準電圧Ｖｒｅｆ１がＣＯＭＰ１の負入力およびＳＷ３の入力に接続され、演算部制御出力がＳＷ２の制御端、ＮＯＲ１の一方の入力およびＮＯＴ１の入力に接続され、ＣＯＭＰ１の出力がＮＯＲ１の他方の入力およびＡＮＤ１の一方の入力に接続され、ＮＯＲ１の出力がＳＷ１の制御端に接続され、ＮＯＴ１の出力がＡＮＤ１の他方の入力に接続され、ＡＮＤ１の出力がＳＷ３の制御端に接続され、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３の出力がＡＤコンバータの入力に接続されている構成となっている。なお、増幅部３１の出力電圧を使用せず、分圧部３２からの分圧電圧が複数存在する場合は、出力電圧Ｖｏｕｔ０を第１の分圧電圧、分圧部３２の分圧電圧Ｖｏｕｔ１を第１の分圧電圧より低い第２の分圧電圧として入力過電圧保護回路１の複数の入力電圧としても良い。図９は、演算部制御出力信号とＣＯＭＰ１出力信号による真理値表である。

以下に、図８に示した入力過電圧保護回路１の動作について説明する。ここで、説明を簡単にするため、ＡＤコンバータ３３の入力電圧測定範囲を「０Ｖ〜３Ｖ」とし、最大入力電圧を「３．３Ｖ」とする。ここで、最大入力電圧を入力電圧測定範囲より大きい電圧とするのは、実際の動作において温度変動などによる出力の変動、バラツキ等を考慮した場合に誤動作を防止するためであり、最大入力電圧は入力電圧測定範囲の上限の電圧より大きい値に設定することが望ましい。Ｖｒｅｆ１は、ＡＤコンバータ３３の最大入力電圧とする。また、大電流測定レンジ用に用いられるＶｏｕｔ１は、ＡＤコンバータ３３の最大入力電圧を超えないものとする。

演算部３４は、入力過電圧保護部３５への演算部制御出力を出力する。つまり、この演算部制御出力は入力過電圧保護回路１に入力される演算部制御出力となっている。図１２は小電流測定レンジから電流測定を行う場合の測定フローを示す。Ｖｏｕｔ０を用いた演算を行う場合は、演算部３４は演算部制御出力信号としてＬｏｗを出力する（図１２−Ｓ１１）。これにより、ＳＷ２がＯＦＦとなる。この時、ＣＯＭＰ１の出力信号がＬｏｗの場合は、ＳＷ１がＯＮ、ＳＷ３がＯＦＦとなり、ＡＤコンバータ３３へＶｏｕｔ０が入力される。ＣＯＭＰ１の出力信号がＨｉｇｈの場合は、ＳＷ１がＯＦＦ、ＳＷ３がＯＮとなりＡＤコンバータ３３へＶｒｅｆ１が入力される。

演算部３４において、「３Ｖ」以下のデジタル変換値が入力された場合（図１２−Ｓ１３）、演算部３４は、小電流測定レンジの電圧―電流特性から電流値を算出する（図１２−Ｓ１７）。「３Ｖ」より大きいデジタル変換値が入力された場合は、演算部３４は、測定電流が小電流測定レンジを超えていると判断する。Ｖｒｅｆ１を「３．３Ｖ」としているため、Ｖｏｕｔ０が「３．３Ｖ」を超える電圧であった場合、Ｖｏｕｔ０がＡＤコンバータ３３に入力されず、ＣＯＭＰ１の出力信号がＨｉｇｈとなり、Ｖｒｅｆ１が入力されるので、ＡＤコンバータ３３に「３．３Ｖ」を超える電圧が入力されることを防止する。ここで、演算部３４の入力値であるＡＤコンバータ３３からのデジタル変換値が「３Ｖ」より大きい場合、測定電流が小電流測定レンジを超えていると判断しているため入力過電圧保護部３５への演算部制御出力信号としてＨｉｇｈを出力して（図１２−Ｓ１４）Ｖｏｕｔ１を用いた大電流測定レンジでの電流測定を行うことになる。

また、電流測定範囲の閾値（第１の所定の電圧）としているデジタル変換値は、ＡＤコンバータ３３の入力電圧測定範囲の最大値以下であっても良い。入力電圧測定範囲の最大値とすることで、ＡＤコンバータ３３の測定範囲を最大限有効に使用することができ、閾値（第１の所定の電圧）を入力電圧測定範囲の最大値以下にした場合に比べてより高精度な電流測定が可能となる。従って、閾値（第１の所定の電圧）を入力電圧測定範囲の最大値とすることが好ましい。

Ｖｏｕｔ１を用いた演算を行う場合は、演算部３４は演算部制御出力信号としてＨｉｇｈを出力する（図１２−Ｓ１４）。これにより、ＳＷ１，ＳＷ３がＯＦＦとなりＳＷ２がＯＮとなり、ＡＤコンバータ３３へＶｏｕｔ１が入力される。この時、ＣＯＭＰ１の出力信号は、ＳＷ１、ＳＷ２，ＳＷ３の動作に影響を与えない。演算部３４において、「３Ｖ」以下のデジタル変換値が入力された場合（図１２−Ｓ１６）、演算部３４は、大電流測定レンジの電圧―電流特性から電流値を算出する（図１２−Ｓ１８）。「３Ｖ」より大きいデジタル変換値が入力された場合は、演算部３４は、測定電流が大電流測定レンジを超えていると判断する（図１２−Ｓ１９）。従って、例えば、小電流測定から大電流測定にＳＷ１もしくはＳＷ３からＳＷ２に切り替わるに当たり、ＳＷ２がオンとなって分圧部３２からの分圧電圧がＡＤコンバータ３３に入力され、演算部３４が内部で小電流測定用から大電流測定用に電圧―電流特性を切り替える動作を行うので、演算部３４での所望の電流測定レンジでの電流値算出に用いる電圧―電流特性と入力過電圧保護部３５から出力される電圧が不整合を生じることがなく、電流測定レンジの切り替えによる誤動作を防止することが可能となっている。つまり、演算部３４の内部で電流測定レンジを切り替えた以降に、適正な電流測定レンジに合致するＡＤコンバータ３３からの出力電圧を演算部３４に入力するので、測定時の誤動作を防止することが可能となっている。

また、Ｖｏｕｔ０を用いた演算を行う前にＶｏｕｔ１を用いた演算を行っても良い。図１３は大電流測定レンジから電流測定を行う場合の測定フローを示す。この場合、演算部３４にて電流測定レンジの切り替えを行う判断は、ＡＤコンバータ３３から入力されたデジタル変換値を基に算出した電流値が小電流測定レンジの範囲にあるかどうかである。つまり、ＡＤコンバータ３３から入力されたデジタル変換値が「０．７５Ｖ」以下の場合（図１３−Ｓ２３）、電流値が小電流測定レンジの範囲にあると判断し、Ｖｏｕｔ０を用いた演算を行うことによってより高精度な電流測定が可能となる（図１３−Ｓ２７）。つまり、演算部３４内部で計算された電流値が適正な測定レンジに該当するか否かを演算部３４内部で判定を行い、大電流モード測定において、測定レンジが不適当と判断された場合は小電流測定用のレンジに切り替えても良い（図１３−Ｓ２４）。この場合、演算部３４に入力する測定電流に使用する電圧をより高い電圧に切り替えることで高精度な電流測定が可能となっている。つまり、演算部３４の内部で電流測定レンジを切り替えた以降に、適正な電流測定レンジに合致するＡＤコンバータ３３からの出力電圧を演算部３４に入力するので、測定時の誤動作を防止することが可能となっている。

また、電流測定範囲の閾値（第１の所定の電圧）としているデジタル変換値は、小電流測定レンジの最大値以下であっても良い。小電流測定レンジの最大値とすることで、ＡＤコンバータ３３の測定範囲を最大限有効に使用することができ、閾値（第１の所定の電圧）を小電流測定レンジの最大値以下にした場合に比べてより高精度な電流測定が可能となる。従って、閾値（第１の所定の電圧）を小電流測定レンジの最大値とすることが好ましい。

本構成例により、ＡＤコンバータ３３の最大入力電圧を超えるＶｏｕｔ０がＡＤコンバータ３３に入力されることを防止する。また、小電流測定から大電流測定にＳＷ１からＳＷ２もしくはＳＷ３からＳＷ２に切り替わるに当たり、ＳＷ２がＯＮとなって分圧部３２からの分圧電圧がＡＤコンバータ３３に入力され、演算部３４が内部で小電流測定用から大電流測定用に電流―電圧特性を切り替える動作を行うので、演算部３４での所望の電流測定レンジでの電流値算出に用いる電圧―電流特性と入力過電圧保護部３５から出力される電圧が不整合を生じることがなく、電流測定レンジの切り替えによる誤動作を防止することが可能となっている。すなわち、演算部３４は、入力過電圧保護部３５が出力する第１の所定の電圧である入力電圧測定範囲の上限値である３．０Ｖに基づいて複数の電流測定レンジを切り替えているので別途、切り替え用の信号が不要となっている。また、演算部３４が出力する第１の所定の電圧である入力電圧測定範囲の上限値である３．０Ｖに応じた出力、すなわち、演算部制御出力信号に基づいて入力過電圧保護回路３５の出力電圧または分圧電圧に応じた出力系統を切り替えているので、演算部３４での所望の電流測定レンジでの電流値算出に用いる電圧―電流特性と入力過電圧保護部３５から出力される電圧が不整合を生じることがなく、電流測定レンジの切り替えによる誤動作を防止することが可能となっている。つまり、演算部３４の内部で電流測定レンジを切り替えた以降に、適正な電流測定レンジに合致するＡＤコンバータ３３からの出力電圧を演算部３４に入力するので、測定時の誤動作を防止することが可能となっている。また、大電流測定から小電流測定にＳＷ２からＳＷ１に切り替わるにあたり、ＳＷ１がＯＮとなって増幅部３１からの出力電圧がＡＤコンバータ３３に入力され、演算部３４が内部で大電流測定用から小電流測定用に電流―電圧特性を切り替える動作を行うので、演算部３４での所望の電流測定レンジでの電流値算出に用いる電圧―電流特性と入力過電圧保護部３５から出力される電圧が不整合を生じることがなく、電流測定レンジの切り替えによる誤動作を防止することが可能となっている。すなわち、演算部３４は、入力過電圧保護部３５が出力する第２の所定の電圧である０．７５Ｖ、つまり、第１の所定の電圧である入力電圧測定範囲の上限値である３．０Ｖに小電流測定用の電流―電圧特性の傾きを大電流測定用の電流―電圧特性の傾きで除算した値である０．２５を乗算した値に基づいて複数の電流測定レンジを切り替えているので別途、切り替え用の信号が不要となっている。また、演算部３４が出力する第２の所定の電圧である０．７５Ｖ、つまり、第１の所定の電圧である入力電圧測定範囲の上限値である３．０Ｖに小電流測定用の電流―電圧特性の傾きを大電流測定用の電流―電圧特性の傾きで除算した値である０．２５を乗算した値に応じた出力、すなわち、演算部制御出力信号に基づいて入力過電圧保護回路３５の出力電圧または分圧電圧に応じた出力系統を切り替えているので、演算部３４での所望の電流測定レンジでの電流値算出に用いる電圧―電流特性と入力過電圧保護部３５から出力される電圧が不整合を生じることがなく、電流測定レンジの切り替えによる誤動作を防止することが可能となっている。つまり、演算部３４の内部で電流測定レンジを切り替えた以降に、適正な電流測定レンジに合致するＡＤコンバータ３３からの出力電圧を演算部３４に入力するので、測定時の誤動作を防止することが可能となっている。

図１０は、入力過電圧保護部３５を実現する入力過電圧保護回路２の構成例である。制御端を有するアナログスイッチＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６および論理ゲートＮＯＲ２、ＮＯＴ２、ＡＮＤ２、ＡＮＤ３およびコンパレータＣＯＭＰ２、ＣＯＭＰ３および基準電圧Ｖｒｅｆ１から構成される。ここで、入力過電圧保護回路２は、増幅部の出力電圧Ｖｏｕｔ０がＳＷ４の入力およびＣＯＭＰ２の正入力に接続され、分圧部の分圧電圧Ｖｏｕｔ１がＳＷ５の入力およびＣＯＭＰ３の負入力に接続され、基準電圧Ｖｒｅｆ１がＣＯＭＰ２の負入力、ＳＷ６の入力およびＣＯＭＰ３の正入力に接続され、演算部制御出力がＡＮＤ３の一方の入力に接続され、ＣＯＭＰ３の出力がＡＮＤ３の他方の入力に接続され、ＡＮＤ３の出力がＮＯＲ２の一方の入力、ＮＯＴ２の入力およびＳＷ５の制御端に接続され、ＣＯＭＰ２の出力がＮＯＲ２の他方の入力およびＡＮＤ２の一方の入力に接続され、ＮＯＴ２の出力がＡＮＤ２の他方の入力に接続され、ＮＯＲ２の出力がＳＷ４の制御端に入力され、ＡＮＤ２の出力がＳＷ６の制御端に接続され、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６の出力がＡＤコンバータに入力に接続される構成となっている。なお、増幅部の出力電圧を使用せず、分圧部からの分圧電圧が複数存在する場合は、出力電圧Ｖｏｕｔ０を第１の分圧電圧、分圧部の分圧電圧Ｖｏｕｔ１を第１の分圧電圧より低い第２の分圧電圧として入力過電圧保護回路２の複数の入力電圧としても良い。図１１は、演算部制御出力信号とＣＯＭＰ２出力信号およびＣＯＭＰ３出力信号による真理値表である。

以下に、図１０に示した入力過電圧保護回路２の動作について説明する。ここで、説明を簡単にするため、ＡＤコンバータ３３の入力電圧測定範囲を「０Ｖ〜３Ｖ」とし、最大入力電圧を「３．３Ｖ」とする。Ｖｒｅｆ１は、ＡＤコンバータ３３の最大入力電圧とする。また、大電流測定レンジ用に用いられるＶｏｕｔ１は、ＡＤコンバータ３３の最大入力電圧を超えてもよいものとする。

演算部３４は、入力過電圧保護部３５への演算部制御出力を出力する。つまり、この演算部制御出力は入力過電圧保護回路２の演算部制御出力となっている。図１２は小電流測定レンジから電流測定を行う場合の測定フローを示す。Ｖｏｕｔ０を用いた演算を行う場合は、演算部３４は演算部制御出力としてＬｏｗを出力する（図１２−Ｓ１１）。この時、ＣＯＭＰ２の出力信号がＬｏｗの場合は、必然的にＣＯＭＰ３の出力信号がＨｉｇｈとなり、ＳＷ４がＯＮ、ＳＷ５、ＳＷ６がＯＦＦとなり、ＡＤコンバータ３３へＶｏｕｔ０が入力される。ＣＯＭＰ２の出力信号がＨｉｇｈの場合、すなわちＶｏｕｔ０が「３．３Ｖ」を超えている場合は、ＳＷ４、ＳＷ５がＯＦＦ，ＳＷ６がＯＮとなりＡＤコンバータ３３へＶｒｅｆ１が入力される。この時、ＣＯＭＰ３の出力信号は、ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６の動作に影響を与えない。

演算部３４において、「３Ｖ」以下のデジタル変換値が入力された場合（図１２−Ｓ１６）、演算部３４は、小電流測定レンジの電圧―電流特性から電流値を算出する（図１２−Ｓ１７）。「３Ｖ」より大きいデジタル変換値が入力された場合は、演算部３４は、測定電流が小電流測定レンジを超えていると判断する。Ｖｒｅｆ１を「３．３Ｖ」としているため、Ｖｏｕｔ０が「３．３Ｖ」を超える電圧であった場合、Ｖｏｕｔ０がＡＤコンバータ３３に入力されず、ＣＯＭＰ２の出力がＨｉｇｈとなり、Ｖｒｅｆ１が入力されるので、ＡＤコンバータ３３に「３．３Ｖ」を超える電圧が入力されることを防止する。ここで、演算部３４の入力値であるＡＤコンバータからのデジタル変換値が「３Ｖ」より大きい場合、測定電流が小電流測定レンジを超えていると判断しているため入力過電圧保護部３５への演算部制御出力信号としてＨｉｇｈを出力して（図１２−Ｓ１４）Ｖｏｕｔ１を用いた大電流測定レンジでの電流測定を行うことになる。

Ｖｏｕｔ１を用いた演算を行う場合は、演算部３４は演算部制御出力信号としてＨｉｇｈを出力する（図１２−Ｓ１４）。ＣＯＭＰ３の出力信号がＨｉｇｈ場合は、ＳＷ５がＯＮ，ＳＷ４，ＳＷ６がＯＦＦとなり、ＡＤコンバータ３３へＶｏｕｔ１が入力される。この時、ＣＯＭＰ２の出力信号は、ＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６の動作に影響を与えない。ＣＯＭＰ３の出力信号がＬｏｗの場合、すなわち、Ｖｏｕｔ１が「３．３Ｖ」を超えている場合は、必然的にＣＯＭＰ２の出力信号はＨｉｇｈとなり、ＳＷ６がＯＮ，ＳＷ４，ＳＷ５がＯＦＦとなり、ＡＤコンバータ３３へＶｒｅｆ１が入力される。演算部３４において、「３Ｖ」以下のデジタル変換値が入力された場合（図１２−Ｓ１６）、演算部３４は、大電流測定レンジの電圧―電流特性から電流値を算出する（図１２−Ｓ１８）。「３Ｖ」より大きいデジタル変換値が入力された場合は、演算部３４は、測定電流が大電流測定レンジを超えていると判断する（図１２−Ｓ１９）。従って、小電流測定から大電流測定にＳＷ４からＳＷ５もしくはＳＷ６からＳＷ５に切り替わるに当たり、ＳＷ５がオンとなって分圧部３２からの分圧電圧がＡＤコンバータ３３に入力され、演算部３４が内部で小電流測定用から大電流測定用に電流―電圧特性を切り替える動作を行うので、演算部での所望の電流測定レンジでの電流値算出に用いる電圧―電流特性と入力過電圧保護部３５から出力される電圧が不整合を生じることがなく、電流測定レンジの切り替えによる誤動作を防止することが可能となっている。つまり、演算部３４の内部で電流測定レンジを切り替えた以降に、適正な電流測定レンジに合致するＡＤコンバータ３３からの出力電圧を演算部３４に入力するので、測定時の誤動作を防止することが可能となっている。

ここで、Ｖｒｅｆ１を「３．３Ｖ」としているため、Ｖｏｕｔ１が「３．３Ｖ」を超える電圧であった場合、Ｖｏｕｔ１がＡＤコンバータ３３に入力されず、ＡＤコンバータ３３に「３．３Ｖ」を超える電圧が入力されることを防止する。すなわち、Ｖｏｕｔ１が３．３Ｖを超えた場合、ＣＯＭＰ３出力がＨｉｇｈからＬｏｗになり、ＡＤコンバータ３３の入力はＶｒｅｆとなるので３．３Ｖを超える電圧が入力されることはなく、ＡＤコンバータ３３への過電圧の入力防止が可能となっている。よって、小電流レンジから測定を行った以降に大電流レンジ測定を行う場合、入力過電圧保護部３５の入力電圧がＡＤコンバータ３３の最大入力電圧を超えていたとしても３．３Ｖを超えた電圧がＡＤコンバータ３３に入力することを防止することが可能となっている。

また、Ｖｏｕｔ０を用いた演算を行う前にＶｏｕｔ１を用いた演算を行っても良い。図１３は大電流測定レンジから電流測定を行う場合のフローを示す。この場合、演算部３４にて電流測定レンジの切り替えを行う判断は、ＡＤコンバータ３３から入力されたデジタル変換値を基に算出した電流値が小電流測定レンジの範囲にあるかどうかである。つまり、ＡＤコンバータ３３から入力されたデジタル変換値が「０．７５Ｖ」以下の場合（図１３−Ｓ２３）、電流値が小電流測定レンジの範囲にあると判断し、Ｖｏｕｔ０を用いた演算を行うことによってより高精度な電流測定が可能となる（図１３−Ｓ２７）。つまり、演算部３４内部で計算された電流値が適正な測定レンジに該当するか否かを演算部３４内部で判定を行い、大電流モード測定において、測定レンジが不適当と判断された場合は小電流測定用のレンジに切り替えても良い（図１３−Ｓ２４）。この場合、演算部３４に入力する測定電流に使用する電圧をより高い電圧に切り替えることで高精度な電流測定が可能となっている。つまり、演算部３４の内部で電流測定レンジを切り替えた以降に、適正な電流測定レンジに合致するＡＤコンバータ３３からの出力電圧を演算部３４に入力するので、測定時の誤動作を防止することが可能となっている。

本構成例により、ＡＤコンバータ３３の最大入力電圧を超えるＶｏｕｔ０、Ｖｏｕｔ１がＡＤコンバータ３３に入力されることを防止する。また、小電流測定から大電流測定にＳＷ４からＳＷ５もしくはＳＷ６からＳＷ５に切り替わるに当たり、ＳＷ５がＯＮとなって分圧部３２からの分圧電圧がＡＤコンバータ３３に入力され、演算部３４が内部で小電流測定用から大電流測定用に電流―電圧特性を切り替える動作を行うので、演算部３４での所望の電流測定レンジでの電流値算出に用いる電圧―電流特性と入力過電圧保護部３５から出力される電圧が不整合を生じることがなく、電流測定レンジの切り替えによる誤動作を防止することが可能となっている。すなわち、演算部３４は、入力過電圧保護部３５が出力する第１の所定の電圧である入力電圧測定範囲の上限値である３．０Ｖに基づいて複数の電流測定レンジを切り替えているので別途、切り替え用の信号が不要となっている。また、演算部３４が出力する第１の所定の電圧である入力電圧測定範囲の上限値である３．０Ｖに応じた出力、すなわち、演算部制御出力信号に基づいて入力過電圧保護回路３５が出力電圧または分圧電圧に応じた出力系統を切り替えているので、演算部３４での所望の電流測定レンジでの電流値算出に用いる電圧―電流特性と入力過電圧保護部３５から出力される電圧が不整合を生じることがなく、電流測定レンジの切り替えによる誤動作を防止することが可能となっている。つまり、演算部３４の内部で電流測定レンジを切り替えた以降に、適正な電流測定レンジに合致するＡＤコンバータ３３からの出力電圧を演算部３４に入力するので、測定時の誤動作を防止することが可能となっている。また、大電流測定から小電流測定にＳＷ５からＳＷ４に切り替わるにあたり、ＳＷ４がＯＮとなって増幅部３１からの増幅電圧がＡＤコンバータ３３に入力され、演算部３４が内部で大電流測定用から小電流測定用に電流―電圧特性を切り替える動作を行うので、演算部３４での所望の電流測定レンジでの電流値算出に用いる電圧―電流特性と入力過電圧保護部３５から出力される電圧が不整合を生じることがなく、電流測定レンジの切り替えによる誤動作を防止することが可能となっている。すなわち、演算部３４は、入力過電圧保護部３５が出力する第２の所定の電圧である０．７５Ｖ、つまり、第１の所定の電圧である入力電圧測定範囲の上限値である３．０Ｖに小電流測定用の電流―電圧特性の傾きを大電流測定用の電流―電圧特性の傾きで除算した値である０．２５を乗算した値に基づいて複数の電流測定レンジを切り替えているので別途、切り替え用の信号が不要となっている。また、演算部３４が出力する第２の所定の電圧である０．７５Ｖ、つまり、第１の所定の電圧である入力電圧測定範囲の上限値である３．０Ｖに小電流測定用の電流―電圧特性の傾きを大電流測定用の電流―電圧特性の傾きで除算した値である０．２５を乗算した値に応じた出力、すなわち、演算部制御出力信号に基づいて入力過電圧保護回路３５が出力電圧または分圧電圧に応じた出力系統を切り替えているので、演算部３４での所望の電流測定レンジでの電流値算出に用いる電圧―電流特性と入力過電圧保護部３５から出力される電圧が不整合を生じることがなく、電流測定レンジの切り替えによる誤動作を防止することが可能となっている。つまり、演算部３４の内部で電流測定レンジを切り替えた以降に、適正な電流測定レンジに合致するＡＤコンバータ３３からの出力電圧を演算部３４に入力するので、測定時の誤動作を防止することが可能となっている。

なお、本実施形態で説明した電流測定回路は電源、給電回路など様々な電気機器に適用することが可能である。

１０電流検出抵抗
１１増幅部
１２分圧部
１３ＡＤコンバータ
１４演算部
２０電流検出抵抗
２１増幅部
２２分圧部
２３ＡＤコンバータ
２４演算部
３０電流検出抵抗
３１増幅部
３２分圧部
３３ＡＤコンバータ
３４演算部
３５入力過電圧保護部
１２０電流検出抵抗
１２１小電流用増幅部
１２２大電流用増幅部
１２３基準電圧発生部
１２４スイッチ部
１２５比較部
１２６ＡＤコンバータ
１２７マイコン（マイクロコンピュータ）
１３０電流検出抵抗Ａ
１３１電流検出抵抗Ｂ
１３２増幅部
１３３ＡＤコンバータ
１３４マイコン（マイクロコンピュータ）

Claims

電流検出抵抗の両端間の電圧を増幅する増幅部の出力電圧を分圧し、分圧電圧を生成する分圧部から出力される前記分圧電圧および前記出力電圧に対応するアナログ入力値をデジタル値に変換するＡＤコンバータからの前記デジタル値に基づいて電流値を算出するとともに、前記分圧電圧および前記出力電圧とに基づいて、それぞれの最大出力電圧および測定電流に対する出力電圧の傾きが異なる複数の電圧―電流特性曲線を切り替え、複数の電流測定レンジを測定する演算部を有する電流測定回路。
電流検出抵抗の両端間の電圧を増幅する増幅部の出力電圧を少なくとも２以上に分圧し、分圧電圧を生成する分圧部から出力される前記分圧電圧に対応するアナログ入力値をデジタル値に変換するＡＤコンバータからの前記デジタル値に基づいて電流値を算出するとともに、前記２以上の分圧電圧に基づいて、
それぞれの最大出力電圧および測定電流に対する出力電圧の傾きが異なる複数
の電圧―電流特性曲線を切り替え、複数の電流測定レンジを測定する演算部
を有する電流測定回路。
前記アナログ入力値は前記分圧電圧に応じた複数の第１のアナログ入力値及び前記出力電圧に応じた第２のアナログ入力値を有し、前記デジタル値は前記複数の第１のアナログ入力値に対応する複数の第１のデジタル値及び前記出力電圧に応じた前記第２のアナログ入力値に対応する第２のデジタル値を有する請求項１または２に記載の電流測定回路。
前記出力電圧または前記分圧電圧に応じた電圧がそれぞれ独立に入力されるとともに、前記ＡＤコンバータの入力端に所望の電圧以下の出力信号を出力する入力過電圧保護部を有する請求項１ないし３に記載の電流測定回路。
前記演算部は、前記入力過電圧保護部が出力する各測定レンジの切り替えに用いる所定の電圧に基づいて前記複数の電流測定レンジを切り替える請求項４に記載の電流測定回路
前記演算部が出力する前記所定の電圧に応じた演算部制御出力に基づいて前記入力過電圧保護回路の前記出力電圧または前記分圧電圧に応じた出力系統を切り替える請求項４または５に記載の電流測定回路。