JP2015206596A - Current sensor and measurement device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily provide a current sensor with detection frequency characteristics having a higher frequency band through a small amount of modification.SOLUTION: A current sensor includes: a coil 5 wound around a magnetic core 2, through which an electrical line 21 under measurement is inserted; a first serial circuit 6 comprising a resistor 6a and a capacitor 6b connected between one end 5a of the coil 5 and the ground G; a second serial circuit 7 comprising an inductor element 7a and a capacitor 7b connected between the one end 5a and the ground G; and a termination resistor 9 which is provided between the other end 5b of the coil 5 and the ground G to convert current I2 (I3), that flows through the coil 5 in response to a flow of measurement target current I1 through the electrical line 21 under measurement, into detection voltage V2, where the resistor 6a is designed to have a resistance value that matches the coil 5 to the termination resistor 9.

Description

本発明は、磁気コアに巻回されたコイルを有して、磁気コアの内部に挿通された測定対象に流れる被測定電流を検出する電流センサ、およびこの電流センサを備えた測定装置に関するものである。   The present invention relates to a current sensor that has a coil wound around a magnetic core and detects a current to be measured that flows through a measurement target inserted into the magnetic core, and a measuring apparatus including the current sensor. is there.

この種の電流センサとして、下記特許文献1に開示されている電流センサが知られている。この電流センサは、ゼロフラックス法を採用した電流センサであって、測定対象(被測定線路)が挿通される磁気コア、磁気コアに配設されたホール素子などの磁電変換出力部、磁気コアに巻回されたコイル(帰還コイル)、電圧−電流変換増幅器および電圧検出抵抗を備えている。   As this type of current sensor, a current sensor disclosed in Patent Document 1 below is known. This current sensor is a current sensor that employs a zero flux method, and includes a magnetic core through which a measurement target (measured line) is inserted, a magnetoelectric conversion output unit such as a Hall element disposed in the magnetic core, and a magnetic core. A wound coil (feedback coil), a voltage-current conversion amplifier, and a voltage detection resistor are provided.

この電流センサでは、直流を含む低周波数領域では、磁電変換出力部が、測定対象に流れる電流によって磁気コア内に誘起された磁束を電圧として取り出し、電圧−電流変換増幅器が、この電圧を予め規定された利得で増幅すると共に電流に変換してコイルの一端側に供給する。この場合、コイルは、電圧−電流変換増幅器から供給される電流によって磁気コア内に逆極性の磁束を発生させて、測定対象に流れる電流による磁束を打ち消してゼロにする。電圧検出抵抗は、コイルの他端側に接続されて、コイルに流される電流(帰還電流)を電圧に変換して、測定対象に流れている電流を示す電圧信号として出力する。   In this current sensor, in a low-frequency region including direct current, the magnetoelectric conversion output unit takes out the magnetic flux induced in the magnetic core by the current flowing through the measurement object as a voltage, and the voltage-current conversion amplifier predefines this voltage. Amplified with the gain and converted into a current and supplied to one end of the coil. In this case, the coil generates a magnetic flux of reverse polarity in the magnetic core by the current supplied from the voltage-current conversion amplifier, and cancels the magnetic flux caused by the current flowing through the measurement object to zero. The voltage detection resistor is connected to the other end of the coil, converts a current (feedback current) flowing through the coil into a voltage, and outputs the voltage signal indicating the current flowing through the measurement target.

また、この電流センサでは、下記特許文献1には記載されてはいないが、上記の低周波数領域における上限側の周波数領域に下限側の周波数領域が重なる高周波数領域(磁電変換出力部および電圧−電流変換増幅器の動作周波数領域における上限側の周波数領域を下限側に含む周波数領域)では、コイルが単体でCT(カレントトランス)として機能して、測定対象に流れる電流を検出して、この電流の振幅に応じて振幅が変化する電流信号を出力する。これにより、電圧検出抵抗は、この電流信号を電圧信号に変換して、測定対象に流れている電流を示す電圧信号として出力する。   Further, in this current sensor, although not described in Patent Document 1 below, a high frequency region (a magnetoelectric conversion output unit and a voltage −) where the lower frequency region overlaps the upper frequency region in the low frequency region described above. In the frequency range including the upper limit frequency range in the operating frequency range of the current conversion amplifier), the coil functions as a single CT (current transformer), detects the current flowing through the measurement target, A current signal whose amplitude changes according to the amplitude is output. As a result, the voltage detection resistor converts this current signal into a voltage signal and outputs it as a voltage signal indicating the current flowing through the measurement target.

また、この電流センサでは、検出周波数特性の高周波数領域での特性を改善するために、電圧−電流変換増幅器の出力端子とコイルとを接続している接続ラインに容量性の負荷を接続している。   In this current sensor, in order to improve the detection frequency characteristic in the high frequency region, a capacitive load is connected to the connection line connecting the output terminal of the voltage-current conversion amplifier and the coil. Yes.

特開2005−55300号公報(第3−4頁、第1図)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-55300 (page 3-4, FIG. 1)

ところが、上記の電流センサには、以下のような改善すべき課題が存在している。すなわち、この電流センサでは、上記したような容量性の負荷の接続により、検出周波数特性の高周波数領域での特性を改善してはいるものの、電流センサのさらなる高周波化(広帯域化)が望まれている。このさらなる高周波化は、高周波数領域においてCTとして機能するコイルのターン数を減らす構成を採用することで、実現できることが知られている。しかしながら、この構成では、測定対象に流れている電流の電流値が同じであっても、コイルに流れる電流が増加するため、コイルに使用する線材を線径のより太い線材に変更したり、電圧検出抵抗に使用する抵抗をワット数のより大きな抵抗に変更したりするなどの種々の変更が必要になる。   However, the above current sensor has the following problems to be improved. That is, in this current sensor, although the characteristic in the high frequency region of the detection frequency characteristic is improved by connecting the capacitive load as described above, it is desired to further increase the frequency (broadband) of the current sensor. ing. It is known that this further increase in frequency can be realized by adopting a configuration that reduces the number of turns of a coil that functions as a CT in a high frequency region. However, in this configuration, even if the current value of the current flowing through the measurement target is the same, the current flowing through the coil increases, so the wire used for the coil can be changed to a wire with a larger wire diameter, Various changes are required, such as changing the resistance used for the detection resistor to a higher wattage resistance.

本発明は、かかる課題を改善すべくなされたものであり、少ない変更で検出周波数特性の高周波化を容易に実現し得る電流センサおよび測定装置を提供することを主目的とする。   The present invention has been made to improve such a problem, and a main object of the present invention is to provide a current sensor and a measuring apparatus that can easily realize high frequency detection frequency characteristics with a small change.

上記目的を達成すべく請求項1記載の電流センサは、内部に測定対象が挿通される磁気コアと、前記磁気コアに巻回されたコイルと、前記コイルの一端と基準電位との間に接続された抵抗と、前記コイルの前記一端と前記基準電位との間に接続されたインダクタ素子と、前記コイルの他端と前記基準電位との間に配設されると共に前記測定対象に流れる被測定電流の電流値に応じた電流値で前記コイルに流れる検出電流を検出電圧に変換する電流電圧変換部とを備え、前記抵抗は、前記コイルの出力インピーダンスを前記電流電圧変換部の入力インピーダンスに整合させる抵抗値に設定されている。   In order to achieve the above object, the current sensor according to claim 1 is connected between a magnetic core into which a measurement target is inserted, a coil wound around the magnetic core, and one end of the coil and a reference potential. A resistance to be measured, an inductor element connected between the one end of the coil and the reference potential, and a device to be measured that is disposed between the other end of the coil and the reference potential and flows to the measurement object A current-voltage conversion unit that converts a detection current flowing through the coil into a detection voltage at a current value corresponding to the current value of the current, and the resistor matches the output impedance of the coil to the input impedance of the current-voltage conversion unit The resistance value to be set is set.

また、請求項2記載の電流センサは、請求項1記載の電流センサにおいて、前記インダクタ素子は、前記コイルの寄生容量および当該インダクタ素子で主として構成される共振回路の共振周波数を、当該インダクタ素子が接続されていない状態での前記検出電圧の周波数特性におけるカットオフ周波数以上の周波数に規定するインダクタンス値に設定されている。   The current sensor according to claim 2 is the current sensor according to claim 1, wherein the inductor element has a parasitic capacitance of the coil and a resonance frequency of a resonance circuit mainly composed of the inductor element. It is set to the inductance value prescribed | regulated to the frequency more than the cut-off frequency in the frequency characteristic of the said detection voltage in the state which is not connected.

また、請求項3記載の電流センサは、請求項1または2記載の電流センサにおいて、前記抵抗に直列接続されて前記コイルの前記一端と前記基準電位との間に接続された第1コンデンサと、前記インダクタ素子に直列接続されて前記コイルの前記一端と前記基準電位との間に接続された第2コンデンサとを備え、前記第1コンデンサおよび前記第2コンデンサは、前記寄生容量の容量値の約100倍以上の容量値に設定されている。   The current sensor according to claim 3 is the current sensor according to claim 1 or 2, wherein the first capacitor is connected in series to the resistor and connected between the one end of the coil and the reference potential. A second capacitor connected in series to the inductor element and connected between the one end of the coil and the reference potential, wherein the first capacitor and the second capacitor are approximately equal to a capacitance value of the parasitic capacitance. The capacitance value is set to 100 times or more.

また、請求項4記載の測定装置は、請求項1から3のいずれかに記載の電流センサと、当該電流センサによって変換された前記検出電圧に基づいて前記被測定電流の前記電流値を測定する測定部とを備えている。   A measuring device according to claim 4 measures the current value of the current under measurement based on the current sensor according to any one of claims 1 to 3 and the detected voltage converted by the current sensor. And a measurement unit.

請求項1記載の電流センサおよび請求項4記載の測定装置では、コイルの一端と基準電位との間に接続された抵抗およびインダクタ素子を備えている。   The current sensor according to claim 1 and the measuring device according to claim 4 include a resistor and an inductor element connected between one end of the coil and a reference potential.

したがって、この電流センサおよびこの電流センサを備えた測定装置によれば、コイルがCTとして機能する高周波数領域において、抵抗によってコイルの出力インピーダンスを電流電圧変換部の入力インピーダンスに整合させつつ、コイルの寄生容量とインダクタ素子の共振により、このインダクタ素子が接続されていない状態での電流センサよりも、検出電圧についての振幅−周波数特性の高周波数領域での上限周波数を、より高周波側に伸ばすことができるため、少ない変更で検出周波数特性の高周波化を容易に実現することができる。   Therefore, according to the current sensor and the measuring device including the current sensor, in the high frequency region where the coil functions as CT, the output impedance of the coil is matched with the input impedance of the current-voltage conversion unit by the resistor, Due to the resonance of the parasitic capacitance and the inductor element, the upper limit frequency in the high frequency region of the amplitude-frequency characteristic of the detected voltage can be extended to a higher frequency side than the current sensor in a state where the inductor element is not connected. Therefore, the detection frequency characteristic can be easily increased in frequency with a small change.

請求項2記載の電流センサおよび請求項4記載の測定装置によれば、インダクタ素子が、コイルの寄生容量およびこのインダクタ素子で主として構成される共振回路の共振周波数を、このインダクタ素子が接続されていない状態での検出電圧の周波数特性におけるカットオフ周波数以上の周波数に規定するインダクタンス値に設定されているため、このインダクタンス値に設定されていない状態での電流センサよりも、検出電圧についての振幅−周波数特性の高周波数領域での上限周波数を、より高周波側に確実に伸ばすことができる。   According to the current sensor of claim 2 and the measuring device of claim 4, the inductor element is connected to the parasitic capacitance of the coil and the resonance frequency of the resonance circuit mainly composed of the inductor element. Since the inductance value is set to a frequency equal to or higher than the cut-off frequency in the frequency characteristic of the detected voltage in the absence state, the amplitude of the detected voltage is less than the current sensor in the state where the inductance value is not set. The upper limit frequency in the high frequency region of the frequency characteristics can be reliably extended to the higher frequency side.

請求項3記載の電流センサおよび請求項4記載の測定装置では、寄生容量に対して十分に大きな容量値の第1コンデンサが抵抗に直列に接続されると共に、寄生容量に対して十分に大きな容量値の第2コンデンサがインダクタ素子に直列に接続されている。   In the current sensor according to claim 3 and the measuring device according to claim 4, the first capacitor having a capacitance value sufficiently large with respect to the parasitic capacitance is connected in series with the resistor, and the capacitance is sufficiently large with respect to the parasitic capacitance. A second capacitor of value is connected in series with the inductor element.

したがって、この電流センサおよびこの電流センサを備えた測定装置によれば、この電流センサをゼロフラックス法を採用した電流センサ(コイルに配設されたホール素子などの磁電変換出力部、および磁電変換出力部から出力される電圧を電流に変換してコイルに供給する電圧−電流変換増幅器を設けた電流センサ)として構成したとしても、電流センサがゼロフラックス法のセンサとして機能せずに、コイルがCTとして機能する高周波数領域においては上記したように抵抗によって整合を図りつつ、インダクタ素子によって検出周波数特性の高周波化を図ることができる。また、電流センサがゼロフラックス法のセンサとして機能する直流を含む低周波数領域では、第1コンデンサおよび第2コンデンサによって抵抗およびインダクタ素子を基準電位から等価的に切り離すことができ、これによって電圧−電流変換増幅器から出力される電流の殆どをコイルに供給させることができるため、効率のよい測定を実現することができる。   Therefore, according to the current sensor and the measuring apparatus including the current sensor, the current sensor is a current sensor that employs a zero flux method (a magnetoelectric conversion output unit such as a Hall element disposed in the coil, and a magnetoelectric conversion output). Even if it is configured as a current sensor provided with a voltage-current conversion amplifier that converts the voltage output from the current into a current and supplies it to the coil, the current sensor does not function as a sensor of the zero flux method, and the coil In the high frequency region that functions as the above, it is possible to increase the detection frequency characteristic by the inductor element while matching by the resistance as described above. Further, in a low frequency region including direct current where the current sensor functions as a sensor of the zero flux method, the resistor and the inductor element can be equivalently separated from the reference potential by the first capacitor and the second capacitor. Since most of the current output from the conversion amplifier can be supplied to the coil, efficient measurement can be realized.

電流センサ1および電流センサ1を有する測定装置MDの各構成図である。It is each block diagram of measuring apparatus MD which has the current sensor 1 and the current sensor 1. FIG. コイル5がCTとして機能しているときの(高周波数領域での)電流センサ1の等価回路である。It is an equivalent circuit of the current sensor 1 (in a high frequency region) when the coil 5 functions as a CT. 図2の等価回路においてインダクタ素子7aのインダクタンス値Lを変化させたときの電流センサ1から出力される検出電圧V2の振幅の周波数特性でのカットオフ周波数fcを示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a cut-off frequency fc in the frequency characteristic of the amplitude of the detection voltage V2 output from the current sensor 1 when the inductance value L of the inductor element 7a is changed in the equivalent circuit of FIG. 図2の等価回路においてインダクタ素子7aのインダクタンス値Lを変化させたときの電流センサ1から出力される検出電圧V2の振幅の変化を示す周波数特性図である。FIG. 3 is a frequency characteristic diagram showing a change in amplitude of a detection voltage V2 output from the current sensor 1 when the inductance value L of the inductor element 7a is changed in the equivalent circuit of FIG. 電流センサ1Aおよび電流センサ1Aを有する測定装置MDの各構成図である。It is each block diagram of measuring apparatus MD which has 1 A of current sensors and 1 A of current sensors.

以下、添付図面を参照して、電流センサ1および測定装置MDの実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments of the current sensor 1 and the measuring device MD will be described with reference to the accompanying drawings.

まず、電流センサ1の構成について、図1を参照して説明する。   First, the configuration of the current sensor 1 will be described with reference to FIG.

電流センサ1は、図1に示すように、一例として、磁気コア2、磁電変換出力部3、電圧電流変換増幅部4、コイル5、第1直列回路6、第2直列回路7および電流電圧変換部IVCを備え、ゼロフラックス方式の電流センサとして動作可能に構成されて、直流を含む低周波数領域では、ゼロフラックス方式の電流センサとして動作し、高周波数領域では、コイル5がCTとして動作することにより、磁気コア2に挿通された測定対象としての測定電路21に流れる被測定電流I1を広帯域に亘って検出する。   As shown in FIG. 1, the current sensor 1 includes, as an example, a magnetic core 2, a magnetoelectric conversion output unit 3, a voltage / current conversion amplification unit 4, a coil 5, a first series circuit 6, a second series circuit 7, and a current / voltage conversion. Part IVC, which is configured to be operable as a zero-flux current sensor, operates as a zero-flux current sensor in a low-frequency region including direct current, and operates as a CT in a high-frequency region. Thus, the current I1 to be measured flowing in the measurement circuit 21 as the measurement object inserted through the magnetic core 2 is detected over a wide band.

磁気コア2は、一例として、全体形状が環状であって、基端部(図1中の下端部)を中心として開閉可能な分割型で形成されて、活線状態の測定電路21をクランプ可能(内部に測定電路21を挿通可能)に構成されている。なお、磁気コア2については、分割型に限定されず、貫通型(非分割型)とすることもできる。   As an example, the magnetic core 2 has an annular shape as a whole, and is formed in a split type that can be opened and closed with a base end (lower end in FIG. 1) as a center, and can clamp the measurement circuit 21 in a live state. (The measurement electric circuit 21 can be inserted inside). In addition, about the magnetic core 2, it is not limited to a split type, It can also be a penetration type (non-split type).

磁電変換出力部3は、本例では一例としてホール素子(以下、「ホール素子3」ともいう)で構成されて、磁気コア2に形成されているギャップ内に配設されている。ホール素子3は、作動状態において、磁気コア2の内部に発生する磁束を検出して、磁束密度に応じた(具体的には、比例、またはほぼ比例した)電圧値の出力電圧V1を出力する。この場合、磁気コア2の内部に発生する磁束とは、磁気コア2に挿通された測定電路21に被測定電流I1が流れることによって発生する磁束φ1と、コイル5に後述する負帰還電流I2が流れることによって発生する磁束φ2との差分(φ1−φ2)の磁束である。なお、磁電変換出力部3には、ホール素子以外に、フラックスゲート型磁気検出素子などを使用することができる。   In this example, the magnetoelectric conversion output unit 3 is configured by a Hall element (hereinafter also referred to as “Hall element 3”) as an example, and is disposed in a gap formed in the magnetic core 2. In the operating state, the Hall element 3 detects a magnetic flux generated inside the magnetic core 2 and outputs an output voltage V1 having a voltage value corresponding to the magnetic flux density (specifically, proportional or substantially proportional). . In this case, the magnetic flux generated in the magnetic core 2 includes a magnetic flux φ1 generated when the measured current I1 flows through the measurement circuit 21 inserted in the magnetic core 2, and a negative feedback current I2 described later in the coil 5. This is a magnetic flux of a difference (φ1−φ2) from the magnetic flux φ2 generated by flowing. In addition to the Hall element, a fluxgate magnetic detection element or the like can be used for the magnetoelectric conversion output unit 3.

電圧電流変換増幅部4は、ホール素子3から出力電圧V1を入力すると共に、この出力電圧V1に基づいて検出電流としての負帰還電流I2を生成して、コイル5の一端5aに供給する。この場合、電圧電流変換増幅部4は、出力電圧V1がゼロボルトになるように、つまり、ホール素子3において検出される磁気コア2の内部に発生している磁束(φ1−φ2)の磁束密度がゼロになるように(言い換えれば、磁束φ2で磁束φ1を相殺するように)、負帰還電流I2の電流値を制御する。   The voltage-current conversion amplifier 4 receives the output voltage V1 from the Hall element 3, generates a negative feedback current I2 as a detection current based on the output voltage V1, and supplies the negative feedback current I2 to the one end 5a of the coil 5. In this case, the voltage-current conversion amplification unit 4 has a magnetic flux density of the magnetic flux (φ1-φ2) generated in the magnetic core 2 detected in the Hall element 3 so that the output voltage V1 becomes zero volts. The current value of the negative feedback current I2 is controlled to be zero (in other words, so as to cancel the magnetic flux φ1 with the magnetic flux φ2).

コイル5は、磁気コア2に線材が巻回されることによって形成されている。また、コイル5の一端5aは、基準電位(グランドG)側に接続されている。本例では一例として、コイル5の一端5aは、容量性負荷としての第1直列回路6を介して基準電位(グランドG)に接続されている。   The coil 5 is formed by winding a wire around the magnetic core 2. One end 5a of the coil 5 is connected to the reference potential (ground G) side. In this example, as an example, one end 5a of the coil 5 is connected to a reference potential (ground G) via a first series circuit 6 as a capacitive load.

第1直列回路6は、抵抗6a(一例として、電流電圧変換部IVCを構成する後述する伝送路8の特性インピーダンス(電流電圧変換部IVCの入力インピーダンス)に合わせた50Ω)および第1コンデンサ6b(以下では、コンデンサ6bともいう。コイル5の後述する寄生容量5dよりも十分に大きな容量値のコンデンサ)の直列回路で構成されて、コイル5の一端5aとグランドGとの間に接続されている。この場合、第1コンデンサ6bの容量値は、寄生容量5dの約100倍以上の容量値に設定するのが好ましい。具体的には、コイル5の寄生容量5dは、通常、数pF〜数十pF程度なので、第1コンデンサ6bの容量値は数nF以上に設定するのが好ましい。本例では、コイル5の寄生容量5dが後述するように10pFなので、第1コンデンサ6bの容量値は1nF以上に設定するのが好ましい。   The first series circuit 6 includes a resistor 6a (as an example, 50Ω matched to a characteristic impedance of a transmission path 8 (which will be described later) (an input impedance of the current-voltage converter IVC) constituting the current-voltage converter IVC) and a first capacitor 6b ( Hereinafter, it is also referred to as a capacitor 6b, which is a series circuit of a capacitor having a capacitance value sufficiently larger than a parasitic capacitance 5d described later of the coil 5, and is connected between one end 5a of the coil 5 and the ground G. . In this case, the capacitance value of the first capacitor 6b is preferably set to a capacitance value that is about 100 times or more of the parasitic capacitance 5d. Specifically, since the parasitic capacitance 5d of the coil 5 is normally about several pF to several tens pF, the capacitance value of the first capacitor 6b is preferably set to several nF or more. In this example, since the parasitic capacitance 5d of the coil 5 is 10 pF as will be described later, the capacitance value of the first capacitor 6b is preferably set to 1 nF or more.

また、第1直列回路6は、コイル5に流れる電流(負帰還電流I2または後述する電流I3)の周波数がクロスオーバー周波数(負帰還電流I2の周波数特性と電流I3の周波数特性とが交差する周波数)以上のときのコイル5の一端5aの電位をほぼグランドGの電位に規定すると共に、抵抗6aによってコイル5の出力インピーダンスを電流電圧変換部IVCの入力インピーダンスに整合させる。なお、第1直列回路6を構成する抵抗6aとコンデンサ6bについては、図1に示すようにコンデンサ6bをグランドG側に配置する構成に代えて、抵抗6aをグランドG側に配置することもできる。   Further, the first series circuit 6 has a crossover frequency (a frequency at which the frequency characteristic of the negative feedback current I2 and the frequency characteristic of the current I3 intersect) when the frequency of the current (negative feedback current I2 or current I3 described later) flowing through the coil 5 crosses. ) The potential of the one end 5a of the coil 5 at this time is regulated to the potential of the ground G, and the output impedance of the coil 5 is matched with the input impedance of the current-voltage converter IVC by the resistor 6a. As for the resistor 6a and the capacitor 6b constituting the first series circuit 6, the resistor 6a can be disposed on the ground G side instead of the configuration in which the capacitor 6b is disposed on the ground G side as shown in FIG. .

第2直列回路7は、インダクタ素子7a(例えば、インダクタンス値が数nH〜数百nHのインダクタ素子)および第2コンデンサ7b(以下では、コンデンサ7bともいう。後述する寄生容量5dよりも十分に大きな容量値、具体的には、コンデンサ6bと同等の容量値のコンデンサ)の直列回路で構成されて、コイル5の一端5aとグランドGとの間に接続されている。   The second series circuit 7 includes an inductor element 7a (for example, an inductor element having an inductance value of several nH to several hundred nH) and a second capacitor 7b (hereinafter, also referred to as a capacitor 7b, which is sufficiently larger than a parasitic capacitance 5d described later). A capacitance value, specifically, a capacitor having a capacitance value equivalent to that of the capacitor 6b), is connected between the one end 5a of the coil 5 and the ground G.

また、インダクタ素子7aは、寄生容量5dと共振(並列共振)することにより、コイル5がCTとして動作する高周波数領域の周波数帯域をより高域側に伸ばす機能を備えている。この場合、インダクタ素子7aのインダクタンス値は、電流センサの構成によって好ましい値は様々であるが、「電流センサ」の一例である本例の電流センサ1では、インダクタ素子7aのインダクタンス値が1000nH以上の大きな値になると、高周波数領域(インダクタ素子7aを接続しない構成の電流センサについてのカットオフ周波数近傍(例えば、100MHz))でのインピーダンス値が抵抗6aの抵抗値よりも十分に大きくなり、インダクタ素子7aを接続しない状態に極めて近い状態になる。一方、インダクタンス値を1nH未満にすると、コイル5の一端5a側に接続されている配線自体のインダクタンス値との区別が困難になる。このため、インダクタ素子7aのインダクタンス値は、上記したように数nH〜数百nHの範囲内に規定するのが好ましく、さらには、1nH〜100nHの範囲内に規定するのがより好ましい。   Further, the inductor element 7a has a function of extending the frequency band of the high frequency region in which the coil 5 operates as CT to the higher frequency side by resonating with the parasitic capacitance 5d (parallel resonance). In this case, the preferable inductance value of the inductor element 7a varies depending on the configuration of the current sensor. However, in the current sensor 1 of this example which is an example of the “current sensor”, the inductance value of the inductor element 7a is 1000 nH or more. When the value becomes large, the impedance value in the high frequency region (in the vicinity of the cutoff frequency (for example, 100 MHz) for the current sensor configured not to connect the inductor element 7a) becomes sufficiently larger than the resistance value of the resistor 6a. It becomes a state very close to the state where 7a is not connected. On the other hand, when the inductance value is less than 1 nH, it is difficult to distinguish the inductance value from the wiring itself connected to the one end 5a side of the coil 5. For this reason, the inductance value of the inductor element 7a is preferably defined within the range of several nH to several hundred nH as described above, and more preferably within the range of 1 nH to 100 nH.

具体的には、インダクタ素子7aのインダクタンス値をLとし、寄生容量5dの容量値をCとしたときに、これらの共振周波数fは、1/2π√(L×C)で表され、この共振周波数fが上記のカットオフ周波数以上となるように、このインダクタンス値Lおよびこの容量値Cを設定する。上記したようにインダクタ素子7aを接続しない構成の電流センサについてのカットオフ周波数を100MHzとし、寄生容量5dを10pFとしたときには、インダクタ素子7aのインダクタンス値Lは、254nHに設定する。なお、第2直列回路7を構成するインダクタ素子7aとコンデンサ7bについては、図1に示すようにコンデンサ7bをグランドG側に配置する構成に代えて、インダクタ素子7aをグランドG側に配置することもできる。   Specifically, when the inductance value of the inductor element 7a is L and the capacitance value of the parasitic capacitance 5d is C, the resonance frequency f is expressed by 1 / 2π√ (L × C). The inductance value L and the capacitance value C are set so that the frequency f is equal to or higher than the cut-off frequency. As described above, when the cutoff frequency of the current sensor configured not to connect the inductor element 7a is 100 MHz and the parasitic capacitance 5d is 10 pF, the inductance value L of the inductor element 7a is set to 254 nH. As for the inductor element 7a and the capacitor 7b constituting the second series circuit 7, the inductor element 7a is disposed on the ground G side instead of the structure in which the capacitor 7b is disposed on the ground G side as shown in FIG. You can also.

電流電圧変換部IVCは、本例では一例として、伝送路8および終端抵抗9を備えている。この場合、伝送路8は、特性インピーダンスが予め規定された値に規定されて、一端8aがコイル5の他端5bに接続されている。本例では一例として、伝送路8は、同軸ケーブルで構成されることにより、特性インピーダンスが50Ωまたは75Ω(本例では50Ω)に規定されている。なお、伝送路8は、同軸ケーブルに限定されるものではなく、特性インピーダンスが予め決められた一定の値の特性インピーダンスに規定されるものであれば、例えばツイストペアケーブルなどの種々の伝送路で構成することもできるのは勿論である。   In this example, the current-voltage conversion unit IVC includes a transmission line 8 and a termination resistor 9 as an example. In this case, the transmission line 8 has a characteristic impedance defined to a predetermined value, and one end 8 a is connected to the other end 5 b of the coil 5. In this example, as an example, the transmission line 8 is configured by a coaxial cable, and thus the characteristic impedance is regulated to 50Ω or 75Ω (50Ω in this example). The transmission line 8 is not limited to a coaxial cable, and may be configured by various transmission lines such as a twisted pair cable, for example, as long as the characteristic impedance is defined by a predetermined characteristic impedance. Of course, it can also be done.

終端抵抗9は、本例では一例として、伝送路8の他端8bとグランドGとの間に接続された抵抗素子で構成されている。なお、終端抵抗9は、オシロスコープなどの測定器の入力抵抗で構成されることもある。この構成により、終端抵抗9は、コイル5に流れる電流(負帰還電流I2または後述する電流I3)を検出電圧V2に変換して出力する。   In this example, the termination resistor 9 is configured by a resistance element connected between the other end 8b of the transmission line 8 and the ground G, for example. The termination resistor 9 may be configured with an input resistance of a measuring instrument such as an oscilloscope. With this configuration, the termination resistor 9 converts a current (negative feedback current I2 or current I3 described later) flowing through the coil 5 into a detection voltage V2 and outputs it.

次に、この電流センサ1を備えた測定装置MDの構成について、図1を参照して説明する。測定装置MDは、電流センサ1、測定部10および出力部11を備え、電流センサ1によって変換された検出電圧V2に基づいて、磁気コア2に挿通された測定対象としての測定電路21に流れる被測定電流I1を測定可能に構成されている。   Next, the configuration of the measuring apparatus MD including the current sensor 1 will be described with reference to FIG. The measuring device MD includes a current sensor 1, a measuring unit 10, and an output unit 11. Based on the detection voltage V 2 converted by the current sensor 1, the measuring device MD flows through a measuring circuit 21 as a measuring object inserted through the magnetic core 2. The measurement current I1 can be measured.

測定部10は、一例として、A/D変換部およびCPUを備え、A/D変換部が電流センサ1によって変換された検出電圧V2をデジタル値に変換し、CPUがこのデジタル値に基づいて被測定電流I1の電流値I1aを測定(算出)する。また、測定部10は、測定した電流値I1aを出力部11に出力する。   As an example, the measurement unit 10 includes an A / D conversion unit and a CPU, and the A / D conversion unit converts the detection voltage V2 converted by the current sensor 1 into a digital value, and the CPU receives the detected voltage V2 based on the digital value. The current value I1a of the measurement current I1 is measured (calculated). Further, the measurement unit 10 outputs the measured current value I1a to the output unit 11.

出力部11は、一例としてLCDなどの表示装置で構成されて、測定部10から出力される電流値I1aを画面上に表示する。なお、出力部11は、表示装置に限定されず、例えば外部インターフェース回路で構成することもできる。この場合には、測定装置MDは、外部インターフェース回路に伝送路(有線伝送路や無線伝送路)を介して接続された他の外部装置に電流値I1aを出力したり、外部インターフェース回路に接続された外部記憶装置に電流値I1aを記憶したりすることが可能になる。   The output unit 11 is configured by a display device such as an LCD as an example, and displays the current value I1a output from the measurement unit 10 on the screen. Note that the output unit 11 is not limited to the display device, and may be configured by, for example, an external interface circuit. In this case, the measuring device MD outputs a current value I1a to another external device connected to the external interface circuit via a transmission path (wired transmission path or wireless transmission path), or is connected to the external interface circuit. The current value I1a can be stored in the external storage device.

続いて、電流センサ1の動作と併せて測定装置MDの動作について図面を参照して説明する。   Next, the operation of the measuring device MD together with the operation of the current sensor 1 will be described with reference to the drawings.

まず、測定電路21に流れる被測定電流I1が直流を含む低周波数領域内の周波数の信号のときには、ホール素子3および電圧電流変換増幅部4が作動する周波数領域であるため、ホール素子3が、磁気コア2の内部に発生する磁束(上記の差分(φ1−φ2)の磁束)を検出して、出力電圧V1を出力する。次いで、電圧電流変換増幅部4は、ホール素子3から出力電圧V1を入力すると共に、この出力電圧V1に基づいて負帰還電流I2を生成して、出力端子からコイル5の一端5aに供給する。この場合、電圧電流変換増幅部4の出力端子(コイル5の一端5a)とグランドGとの間には、第1直列回路6および第2直列回路7が接続されているが、低周波数領域内の周波数では、第1直列回路6のコンデンサ6bのインピーダンスおよび第2直列回路7のコンデンサ7bのインピーダンスは共に十分に大きい。これにより、電圧電流変換増幅部4の出力端子から出力された負帰還電流I2が直流のとき(つまり、被測定電流I1が直流のとき)、および負帰還電流I2が低周波数領域内の交流のとき(つまり、被測定電流I1が低周波数領域内の交流のとき)には、負帰還電流I2は、第1直列回路6および第2直列回路7を経由してグランドGに流れることなく、その殆どがコイル5の一端5aに供給される。   First, when the measured current I1 flowing through the measurement circuit 21 is a signal having a frequency within a low frequency region including direct current, since the Hall element 3 and the voltage-current conversion amplification unit 4 are in a frequency region, the Hall element 3 is The magnetic flux generated in the magnetic core 2 (the magnetic flux of the difference (φ1−φ2)) is detected, and the output voltage V1 is output. Next, the voltage-current conversion amplifier 4 receives the output voltage V1 from the Hall element 3, generates a negative feedback current I2 based on the output voltage V1, and supplies the negative feedback current I2 to the one end 5a of the coil 5 from the output terminal. In this case, the first series circuit 6 and the second series circuit 7 are connected between the output terminal of the voltage-current conversion amplification unit 4 (one end 5a of the coil 5) and the ground G. At the frequency of 1, the impedance of the capacitor 6b of the first series circuit 6 and the impedance of the capacitor 7b of the second series circuit 7 are both sufficiently large. As a result, when the negative feedback current I2 output from the output terminal of the voltage-current conversion amplifier 4 is a direct current (that is, when the measured current I1 is a direct current), the negative feedback current I2 is an alternating current in the low frequency region. When the current I1 to be measured is an alternating current in the low frequency region, the negative feedback current I2 does not flow to the ground G via the first series circuit 6 and the second series circuit 7, Most is supplied to one end 5 a of the coil 5.

また、電圧電流変換増幅部4は、出力電圧V1がゼロボルトになるように、つまり、ホール素子3において検出される磁気コア2の内部に発生している磁束(φ1−φ2)の磁束密度がゼロになるように(言い換えれば、磁束φ2で磁束φ1を相殺するように)、負帰還電流I2の電流値を制御する。これにより、負帰還電流I2の電流値は、コイル5のターン数をnとしたときに、おおよそ被測定電流I1の電流値をターン数nで除算した値になる。   Further, the voltage-current conversion amplification unit 4 has a magnetic flux density of the magnetic flux (φ1-φ2) generated in the magnetic core 2 detected by the Hall element 3 so that the output voltage V1 becomes zero volts. (In other words, the magnetic flux φ1 is canceled by the magnetic flux φ2), and the current value of the negative feedback current I2 is controlled. Thereby, the current value of the negative feedback current I2 is approximately equal to the current value of the current I1 to be measured divided by the number n of turns when the number of turns of the coil 5 is n.

このようにして一端5a側からコイル5に供給された負帰還電流I2は、コイル5および伝送路8を介して終端抵抗9に流れる。このため、終端抵抗9は、この負帰還電流I2を検出電圧V2に変換する。この低周波数領域では、電流センサ1は、ホール素子3および電圧電流変換増幅部4の周波数特性で測定電路21に流れる被測定電流I1を検出して、検出電圧V2を出力する。   In this way, the negative feedback current I2 supplied to the coil 5 from the one end 5a side flows to the termination resistor 9 via the coil 5 and the transmission path 8. Therefore, the termination resistor 9 converts the negative feedback current I2 into the detection voltage V2. In this low frequency region, the current sensor 1 detects the measured current I1 flowing through the measurement circuit 21 with the frequency characteristics of the Hall element 3 and the voltage / current conversion amplifier 4, and outputs a detection voltage V2.

次いで、測定電路21に流れる被測定電流I1がホール素子3および電圧電流変換増幅部4の動作周波数領域における上限側の周波数領域(上記の低周波数領域における上限側の周波数領域)を下限側に含む高周波数領域内の周波数の信号のときには、コイル5が単体でCTとして機能して、測定電路21に流れる被測定電流I1を検出して、この被測定電流I1の振幅(電流値)に応じて振幅(電流値)が変化する検出電流としての電流I3を出力する。   Next, the current to be measured I1 flowing in the measurement circuit 21 includes the upper limit side frequency region in the operating frequency region of the Hall element 3 and the voltage / current conversion amplifier 4 (the upper limit side frequency region in the low frequency region) on the lower limit side. When the signal has a frequency in the high frequency region, the coil 5 functions as a single CT, detects the measured current I1 flowing through the measurement circuit 21, and according to the amplitude (current value) of the measured current I1. A current I3 is output as a detection current whose amplitude (current value) changes.

この場合、高周波数領域内のすべての周波数において、寄生容量5dよりも容量値が十分に大きな第1直列回路6のコンデンサ6bおよび第2直列回路7のコンデンサ7bの各インピーダンスが十分に小さい値になる。これにより、第1直列回路6の抵抗6aおよび第2直列回路7のインダクタ素子7aは、等価的にグランドGに直接接続された状態になる。このため、測定電路21に流れる被測定電流I1がこの高周波数領域内の信号のときには、CTとして機能するコイル5から出力される電流I3は、グランドG、第1直列回路6、コイル5の一端5a、コイル5、コイル5の他端5b、伝送路8および終端抵抗9を経由してグランドGに至る電流経路に流れる電流に、グランドG、第2直列回路7、コイル5の一端5a、コイル5、コイル5の他端5b、伝送路8および終端抵抗9を経由してグランドGに至る電流経路に流れる電流が加算された電流になる。終端抵抗9は、この電流I3を検出電圧V2に変換して出力する。   In this case, at all frequencies in the high frequency region, each impedance of the capacitor 6b of the first series circuit 6 and the capacitor 7b of the second series circuit 7 having a capacitance value sufficiently larger than the parasitic capacitance 5d is set to a sufficiently small value. Become. Thereby, the resistor 6a of the first series circuit 6 and the inductor element 7a of the second series circuit 7 are equivalently connected directly to the ground G. For this reason, when the measured current I1 flowing through the measurement circuit 21 is a signal in this high frequency region, the current I3 output from the coil 5 functioning as CT is the ground G, the first series circuit 6, and one end of the coil 5. 5a, the coil 5, the other end 5b of the coil 5, the current flowing through the transmission path 8 and the terminating resistor 9 to the current path to the ground G, the ground G, the second series circuit 7, the one end 5a of the coil 5, the coil 5 and the other current 5 b of the coil 5, the transmission path 8, and the terminating resistor 9, and the current flowing through the current path reaching the ground G is added. The termination resistor 9 converts this current I3 into a detection voltage V2 and outputs it.

また、このようにして、コイル5がCTとして機能する高周波数領域では、コイル5は、図2に示すように、等価的に、上記したように電流I3を出力する電流源5cと、コイル5を形成する線材間に存在している寄生容量5d(本例では一例として、10pF程度)との並列回路とみなすことができる。この場合、コイル5を形成する線材の抵抗値は、使用する線材の太さや長さによって変わるが、通常は数Ω未満であるため、コイル5の出力インピーダンスは等価的に抵抗6aの抵抗値に設定される。したがって、本例では、この抵抗6aの抵抗値が伝送路8の特性インピーダンスと同じ抵抗値(本例では50Ω)に規定されていることから、抵抗6aにより、コイル5の出力インピーダンスと電流電圧変換部IVCの入力インピーダンスとの整合が図られている。   Further, in this way, in the high frequency region where the coil 5 functions as CT, the coil 5 is equivalent to the current source 5c that outputs the current I3 as described above and the coil 5 as shown in FIG. Can be regarded as a parallel circuit with a parasitic capacitance 5d (in this example, about 10 pF as an example) existing between the wires forming the. In this case, the resistance value of the wire forming the coil 5 varies depending on the thickness and length of the wire used, but is usually less than several Ω, so the output impedance of the coil 5 is equivalent to the resistance value of the resistor 6a. Is set. Therefore, in this example, since the resistance value of the resistor 6a is defined to be the same resistance value (50Ω in this example) as the characteristic impedance of the transmission line 8, the output impedance and current-voltage conversion of the coil 5 are performed by the resistor 6a. Matching with the input impedance of the part IVC is achieved.

また、この高周波数領域では、第2直列回路7のインダクタ素子7aは、コイル5の寄生容量5dと並列共振回路を構成する。なお、実際の電流センサ1には、線材や配線パターンなどに含まれるインダクタンス成分などのインダクタ素子7a以外のインダクタンス成分や、浮遊容量などのコイル5の寄生容量5d以外の容量成分が存在しているが、発明の理解を容易にするため、これらのインダクタンス成分および容量成分は十分に小さく、無視できるものとする。したがって、上記の並列共振回路は、インダクタ素子7aおよび寄生容量5dで構成される共振回路とみなすことができる。   In this high frequency region, the inductor element 7a of the second series circuit 7 forms a parallel resonance circuit with the parasitic capacitance 5d of the coil 5. The actual current sensor 1 includes an inductance component other than the inductor element 7a, such as an inductance component included in a wire material or a wiring pattern, and a capacitance component other than the parasitic capacitance 5d of the coil 5 such as a stray capacitance. However, in order to facilitate understanding of the invention, these inductance components and capacitance components are sufficiently small and can be ignored. Therefore, the parallel resonance circuit can be regarded as a resonance circuit including the inductor element 7a and the parasitic capacitance 5d.

電流センサ1では、上記したような値(数nH〜数百nHの範囲内の値)に、具体的には、コイル5の寄生容量5dとの共振回路の共振周波数が、インダクタ素子7aを接続しない構成のときの検出電圧V2についての振幅−周波数特性の高周波数領域のカットオフ周波数fc(100MHz)以上の周波数になるような値に、インダクタ素子7aのインダクタンス値が規定されている。このため、図2に示す等価回路で行ったシミュレーションにおいて、図3,4に示すように、検出電圧V2についての振幅−周波数特性の高周波数領域のカットオフ周波数fc(振幅が−3[dB]となる周波数)が、インダクタ素子7aを接続しないときのカットオフ周波数fcよりも、より高周波側に伸びることが確認された。   In the current sensor 1, the inductor element 7a is connected to the above-described value (a value in the range of several nH to several hundred nH), specifically, the resonant frequency of the resonant circuit with the parasitic capacitance 5d of the coil 5. The inductance value of the inductor element 7a is defined so as to be a frequency equal to or higher than the cut-off frequency fc (100 MHz) in the high frequency region of the amplitude-frequency characteristic with respect to the detection voltage V2 when the configuration is not performed. Therefore, in the simulation performed with the equivalent circuit shown in FIG. 2, as shown in FIGS. 3 and 4, the cut-off frequency fc (amplitude is −3 [dB]) in the high frequency region of the amplitude-frequency characteristic for the detection voltage V2. It has been confirmed that the frequency at the same time extends higher than the cutoff frequency fc when the inductor element 7a is not connected.

なお、このシミュレーションでは、一例として、電流源5cは20mAの電流I3を供給する定電流源であり、寄生容量5dは10pFであり、抵抗6aおよび終端抵抗9は50Ωであるものとした。   In this simulation, as an example, the current source 5c is a constant current source that supplies a current I3 of 20 mA, the parasitic capacitance 5d is 10 pF, and the resistor 6a and the terminating resistor 9 are 50Ω.

測定装置MDでは、測定部10が、上記のように電流センサ1から出力される検出電圧V2に基づいて、被測定電流I1の電流値I1aを測定して出力部11に出力し、出力部11が、この電流値I1aを画面上に表示する。   In the measurement apparatus MD, the measurement unit 10 measures the current value I1a of the current I1 to be measured based on the detection voltage V2 output from the current sensor 1 as described above, and outputs the current value I1a to the output unit 11. However, this current value I1a is displayed on the screen.

このように、この電流センサ1および測定装置MDでは、コイル5の一端5aとグランドGとの間に、第1直列回路6(抵抗6aおよびコンデンサ6bの直列回路)および第2直列回路7(インダクタ素子7aおよびコンデンサ7bの直列回路)が接続されている。   Thus, in the current sensor 1 and the measuring device MD, between the one end 5a of the coil 5 and the ground G, the first series circuit 6 (series circuit of the resistor 6a and the capacitor 6b) and the second series circuit 7 (inductor). A series circuit of an element 7a and a capacitor 7b) is connected.

したがって、この電流センサ1および測定装置MDによれば、第1直列回路6および第2直列回路7をコイル5の一端5aとグランドGとの間に接続すると共に、第1直列回路6の抵抗6aの抵抗値を電流電圧変換部IVCの入力インピーダンスに合わせるという簡易な構成により、コイル5の出力インピーダンスを電流電圧変換部IVCの入力インピーダンスに整合させつつ、第2直列回路7のインダクタ素子7aが寄生容量5dと共振(並列共振)することにより、コイル5がCTとして動作する高周波数領域の周波数帯域をより高域側に容易に伸ばすことができる。これにより、この電流センサ1および測定装置MDによれば、少ない変更で検出周波数特性の高周波化を容易に実現することができる。   Therefore, according to the current sensor 1 and the measuring device MD, the first series circuit 6 and the second series circuit 7 are connected between the one end 5a of the coil 5 and the ground G, and the resistor 6a of the first series circuit 6 is connected. The inductor element 7a of the second series circuit 7 is parasitic while the output impedance of the coil 5 is matched with the input impedance of the current-voltage converter IVC by a simple configuration in which the resistance value of the coil 5 is matched with the input impedance of the current-voltage converter IVC. By resonating with the capacitor 5d (parallel resonance), the frequency band of the high frequency region in which the coil 5 operates as CT can be easily extended to the higher frequency side. Thereby, according to the current sensor 1 and the measuring device MD, the detection frequency characteristic can be easily increased in frequency with a small change.

また、この電流センサ1および測定装置MDによれば、インダクタ素子7aのインダクタンス値Lを数nH〜数百nHの範囲内の値に規定することにより、このインダクタンス値に設定されていない状態での電流センサ1よりも、検出電圧V2についての振幅−周波数特性(検出周波数特性)の高周波数領域での上限周波数を、より高周波側に確実に伸ばすことができる。   Further, according to the current sensor 1 and the measuring device MD, the inductance value L of the inductor element 7a is regulated to a value within the range of several nH to several hundreds nH, so that the inductance value is not set. As compared with the current sensor 1, the upper limit frequency in the high frequency region of the amplitude-frequency characteristic (detection frequency characteristic) for the detection voltage V2 can be reliably extended to the higher frequency side.

また、この電流センサ1および測定装置MDによれば、寄生容量5dに対して十分に大きな容量値のコンデンサ6bが抵抗6aに直列に接続されると共に、寄生容量5dに対して十分に大きな容量値のコンデンサ7bがインダクタ素子7aに直列に接続されているため、電流センサ1がゼロフラックス法を採用した電流センサとして機能する低周波数領域では、各コンデンサ6b,7bによって抵抗6aおよびインダクタ素子7aをグランドGから等価的に切り離すことができ、これによって電圧電流変換増幅部4から出力される電流の殆どをコイル5に供給させることができるため、効率のよい測定を実現することができる。   Further, according to the current sensor 1 and the measuring apparatus MD, the capacitor 6b having a sufficiently large capacitance value with respect to the parasitic capacitance 5d is connected in series to the resistor 6a, and the capacitance value sufficiently large with respect to the parasitic capacitance 5d. Since the capacitor 7b is connected in series to the inductor element 7a, the resistor 6a and the inductor element 7a are grounded by the capacitors 6b and 7b in the low frequency region where the current sensor 1 functions as a current sensor employing the zero flux method. Since it can be equivalently separated from G, and most of the current output from the voltage-current conversion amplifier 4 can be supplied to the coil 5, an efficient measurement can be realized.

なお、ゼロフラックス法を採用した電流センサ1を例に挙げて説明したが、図1における磁気コア2、コイル5、抵抗6a、インダクタ素子7aおよび終端抵抗9を備え、抵抗6aおよびインダクタ素子7aにおけるコイル5の一端5aに接続されている端部とは逆側の端部をグランドGに直接接続して構成される電流センサ(図5に示す電流センサ1Aのように、CTで構成される電流センサ)においても、抵抗6aの抵抗値を電流電圧変換部IVCの入力インピーダンスに合わせるという簡易な構成により、コイル5の出力インピーダンスを電流電圧変換部IVCの入力インピーダンスに整合させつつ、インダクタ素子7aが寄生容量5dと共振(並列共振)することにより、コイル5がCTとして動作する高周波数領域の周波数帯域をより高域側に容易に伸ばすことができる。これにより、この電流センサ1Aおよびこの電流センサ1Aを備えた測定装置MDによれば、少ない変更で検出周波数特性の高周波化を容易に実現することができる。   The current sensor 1 employing the zero flux method has been described as an example, but includes the magnetic core 2, the coil 5, the resistor 6a, the inductor element 7a, and the terminating resistor 9 in FIG. 1, and the resistor 6a and the inductor element 7a A current sensor configured by directly connecting an end opposite to the end connected to one end 5a of the coil 5 to the ground G (a current configured by CT like the current sensor 1A shown in FIG. 5). In the sensor), the inductor element 7a has a simple configuration in which the resistance value of the resistor 6a is matched with the input impedance of the current-voltage conversion unit IVC, while matching the output impedance of the coil 5 with the input impedance of the current-voltage conversion unit IVC. By resonating with the parasitic capacitance 5d (parallel resonance), the frequency band of the high frequency region in which the coil 5 operates as CT is reduced. It can be easily extended to the high-frequency side Ri. Thereby, according to this current sensor 1A and measuring device MD provided with this current sensor 1A, a high frequency detection frequency characteristic can be easily realized with a small change.

また、この電流センサ1Aおよび測定装置MDによれば、インダクタ素子7aのインダクタンス値を数nH〜数百nHの範囲内の値に規定することにより、このインダクタンス値に設定されていない状態での電流センサよりも、検出電圧V2についての振幅−周波数特性(検出周波数特性)の高周波数領域での上限周波数を、より高周波側に確実に伸ばすことができる。なお、電流センサ1と同一の構成については同一の符号を付して重複する説明を省略した。   Further, according to the current sensor 1A and the measuring apparatus MD, the current in a state where the inductance value is not set by defining the inductance value of the inductor element 7a within a range of several nH to several hundred nH. The upper limit frequency in the high frequency region of the amplitude-frequency characteristic (detection frequency characteristic) for the detection voltage V2 can be reliably extended to a higher frequency side than the sensor. In addition, about the structure same as the current sensor 1, the same code | symbol was attached | subjected and the overlapping description was abbreviate | omitted.

また、上記の電流センサ1,1Aでは、コイル5の他端5bと終端抵抗9とを接続する伝送路8を含んで電流電圧変換部IVCを構成しているが、電流電圧変換部IVCが伝送路8を含まない構成、つまり、コイル5の他端5bと終端抵抗9とを特定のインピーダンスに規定された電路を介さずに、直接接続したり、通常の電線や配線パターンを介して接続したりする構成を採用することもできる。また、図1,5に示す構成において、コイル5の一端5a側および第2直列回路7の接続点Aと、電圧電流変換増幅部4の出力端子および第1直列回路6の接続点Bとの間を、伝送路8と同様の伝送路(図示せず)で接続する構成を採用することもできる。   In the current sensors 1 and 1A, the current / voltage converter IVC is configured to include the transmission path 8 that connects the other end 5b of the coil 5 and the termination resistor 9, but the current / voltage converter IVC transmits the current / voltage converter IVC. A configuration that does not include the path 8, that is, the other end 5 b of the coil 5 and the termination resistor 9 are directly connected without using an electric circuit defined by a specific impedance, or connected through a normal electric wire or wiring pattern. It is also possible to adopt a configuration such as 1 and 5, the connection point A between the one end 5 a side of the coil 5 and the second series circuit 7, the output terminal of the voltage-current conversion amplification unit 4, and the connection point B of the first series circuit 6. It is also possible to adopt a configuration in which a gap is connected by a transmission line (not shown) similar to the transmission line 8.

1,1A 電流センサ
2 磁気コア
3 ホール素子
4 電圧電流変換増幅部
5 コイル
6 第1直列回路
6a 抵抗
6b コンデンサ
7 第2直列回路
7a インダクタ素子
7b コンデンサ
8 伝送路
9 終端抵抗
10 測定部
11 出力部
21 被測定電線
G グランド
I1 被測定電流
I2 負帰還電流
I3 電流
IVC 電流電圧変換部
MD 測定装置
1,1A current sensor
2 Magnetic core
3 Hall element
4 Voltage-current conversion amplifier
5 coils
6 1st series circuit 6a Resistance 6b Capacitor
7 Second series circuit 7a Inductor element 7b Capacitor
8 Transmission path
9 Terminal resistance 10 Measuring section 11 Output section 21 Wire to be measured
G ground I1 current to be measured I2 negative feedback current I3 current IVC current voltage converter MD measuring device

Claims (4)

内部に測定対象が挿通される磁気コアと、
前記磁気コアに巻回されたコイルと、
前記コイルの一端と基準電位との間に接続された抵抗と、
前記コイルの前記一端と前記基準電位との間に接続されたインダクタ素子と、
前記コイルの他端と前記基準電位との間に配設されると共に前記測定対象に流れる被測定電流の電流値に応じた電流値で前記コイルに流れる検出電流を検出電圧に変換する電流電圧変換部とを備え、
前記抵抗は、前記コイルの出力インピーダンスを前記電流電圧変換部の入力インピーダンスに整合させる抵抗値に設定されている電流センサ。
A magnetic core into which the measurement object is inserted;
A coil wound around the magnetic core;
A resistor connected between one end of the coil and a reference potential;
An inductor element connected between the one end of the coil and the reference potential;
Current-voltage conversion that is arranged between the other end of the coil and the reference potential and converts the detected current flowing in the coil to a detected voltage with a current value corresponding to the current value of the current to be measured flowing in the measurement target With
The resistor is a current sensor that is set to a resistance value that matches the output impedance of the coil with the input impedance of the current-voltage converter.
前記インダクタ素子は、前記コイルの寄生容量および当該インダクタ素子で主として構成される共振回路の共振周波数を、当該インダクタ素子が接続されていない状態での前記検出電圧の周波数特性におけるカットオフ周波数以上の周波数に規定するインダクタンス値に設定されている請求項1記載の電流センサ。   The inductor element has a parasitic frequency of the coil and a resonance frequency of a resonance circuit mainly composed of the inductor element, a frequency equal to or higher than a cutoff frequency in the frequency characteristic of the detection voltage in a state where the inductor element is not connected. The current sensor according to claim 1, wherein the current value is set to an inductance value defined in 1. 前記抵抗に直列接続されて前記コイルの前記一端と前記基準電位との間に接続された第1コンデンサと、
前記インダクタ素子に直列接続されて前記コイルの前記一端と前記基準電位との間に接続された第2コンデンサとを備え、
前記第1コンデンサおよび前記第2コンデンサは、前記寄生容量の容量値の約100倍以上の容量値に設定されている請求項1または2記載の電流センサ。
A first capacitor connected in series with the resistor and connected between the one end of the coil and the reference potential;
A second capacitor connected in series to the inductor element and connected between the one end of the coil and the reference potential;
3. The current sensor according to claim 1, wherein the first capacitor and the second capacitor are set to have a capacitance value of about 100 times or more of a capacitance value of the parasitic capacitance.
請求項1から3のいずれかに記載の電流センサと、当該電流センサによって変換された前記検出電圧に基づいて前記被測定電流の前記電流値を測定する測定部とを備えている測定装置。   A measuring apparatus comprising: the current sensor according to claim 1; and a measuring unit that measures the current value of the current to be measured based on the detected voltage converted by the current sensor.
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