JP2018072286A

JP2018072286A - Current detection circuit

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Publication number: JP2018072286A
Application number: JP2016216032A
Authority: JP
Inventors: 正信巴; Masanobu Tomoe; 浜岡　孝二; Koji Hamaoka; 孝二浜岡; 義次小山; Yoshitsugu Koyama; 将央山本; Masachika Yamamoto
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2016-11-04
Filing date: 2016-11-04
Publication date: 2018-05-10

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a detection error due to heat in a current detection circuit using a shunt resistor.SOLUTION: A differential amplifier (12) is provided, and a degeneration resistor (Rf) for degenerating an output of an output terminal (T3) to an inverting input terminal (T1) is provided. An input resistor (Ri) in which one end is connected to the inverting input terminal (T1) and a shunt resistor (Rsh) whose one end is connected to a non-inverting input terminal (T2) and whose the other end is connected to the inverting input terminal (T1) via the input resistor (Ri) is provided. The input resistor (Ri) is arranged in such a manner that when the temperature of the shunt resistor (Rsh) rises, the temperature rises, and when the temperature of the shunt resistor (Rsh) falls, the temperature falls.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、電流検出回路に関するものである。 The present invention relates to a current detection circuit.

空気調和機では圧縮機を駆動するモータに交流電力を供給するために、電力変換装置が用いられることが多い。この電力変換装置には、電流を制御するためなどの目的で、相電流の値を検出する電流検出回路が設けられるのが一般的である。電流検出回路には、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。同文献の電流検出回路は、シャント抵抗器と、シャント抵抗器の両端の電圧を入力とした差動増幅器を備えている。 In an air conditioner, a power converter is often used to supply AC power to a motor that drives a compressor. This power converter is generally provided with a current detection circuit for detecting the value of the phase current for the purpose of controlling the current. As the current detection circuit, for example, the one described in Patent Document 1 is known. The current detection circuit disclosed in this document includes a shunt resistor and a differential amplifier that receives voltages at both ends of the shunt resistor.

特開平６−２７５２２７号公報JP-A-6-275227

しかしながら、シャント抵抗器は周囲の温度や自己発熱によって特性が変化し、その特性変化が電流値の検出結果に誤差を生じさせる場合がある。それに対しては、シャント抵抗器の温度を検出し、検出値に応じた補正を行うことが考えられるが、温度検出には温度センサなどを設けるコストがかかる上に温度検出精度の確保も容易ではない。 However, the characteristics of the shunt resistor change due to the ambient temperature or self-heating, and the change in the characteristics may cause an error in the detection result of the current value. For this, it is conceivable to detect the temperature of the shunt resistor and perform correction according to the detection value. However, it is not easy to ensure temperature detection accuracy in addition to the cost of providing a temperature sensor etc. Absent.

本発明は前記の問題に着目してなされたものであり、シャント抵抗器を用いた電流検出回路における、熱による検出誤差を低減することを目的としている。 The present invention has been made paying attention to the above-described problem, and aims to reduce detection errors due to heat in a current detection circuit using a shunt resistor.

前記の課題を解決するため、第１の態様は、非反転入力端子（T2）と反転入力端子（T1）と出力端子（T3）とを有し、該非反転入力端子（T2）と該反転入力端子（T1）との電圧差を増幅して該出力端子（T3）に出力する差動増幅器（12）と、
前記出力端子（T3）の出力を前記反転入力端子（T1）に帰還させる経路に設けられた帰還抵抗器（Rf）と、
前記反転入力端子（T1）に一端が接続された入力抵抗器（Ri）と、
電流を検出する経路に挿入されるとともに、一端が前記非反転入力端子（T2）と接続され、他端が前記入力抵抗器（Ri）を介して前記反転入力端子（T1）に接続されたシャント抵抗器（Rsh）と、
を備え、
前記入力抵抗器（Ri）は、前記シャント抵抗器（Rsh）の温度が上昇すると温度が上昇し、該シャント抵抗器（Rsh）の温度が降下すると温度が降下するように配置されていることを特徴とする電流検出回路である。 In order to solve the above-described problem, the first aspect includes a non-inverting input terminal (T2), an inverting input terminal (T1), and an output terminal (T3), the non-inverting input terminal (T2) and the inverting input. A differential amplifier (12) that amplifies the voltage difference with the terminal (T1) and outputs the amplified voltage difference to the output terminal (T3);
A feedback resistor (Rf) provided in a path for feeding back the output of the output terminal (T3) to the inverting input terminal (T1);
An input resistor (Ri) having one end connected to the inverting input terminal (T1);
A shunt inserted into a current detection path, one end connected to the non-inverting input terminal (T2) and the other end connected to the inverting input terminal (T1) via the input resistor (Ri) A resistor (Rsh),
With
The input resistor (Ri) is arranged so that the temperature rises when the temperature of the shunt resistor (Rsh) rises and the temperature falls when the temperature of the shunt resistor (Rsh) falls. This is a characteristic current detection circuit.

この構成では、シャント抵抗器（Rsh）の温度が上昇すると入力抵抗器（Ri）の温度が上昇し、シャント抵抗器（Rsh）の温度が降下すると入力抵抗器（Ri）の温度が降下するので、シャント抵抗器（Rsh）の温度変化に応じて差動増幅器（12）のゲインが変化する。 In this configuration, when the temperature of the shunt resistor (Rsh) increases, the temperature of the input resistor (Ri) increases, and when the temperature of the shunt resistor (Rsh) decreases, the temperature of the input resistor (Ri) decreases. The gain of the differential amplifier (12) changes according to the temperature change of the shunt resistor (Rsh).

また、第２の態様は、第１の態様において、
前記シャント抵抗器（Rsh）と前記入力抵抗器（Ri）とは、同一の回路基板上に配置されていることを特徴とする。 The second aspect is the first aspect,
The shunt resistor (Rsh) and the input resistor (Ri) are arranged on the same circuit board.

この構成では、シャント抵抗器（Rsh）の温度と入力抵抗器（Ri）の温度の差が縮小し、その結果、シャント抵抗器（Rsh）の温度変化に応じて差動増幅器（12）のゲインが変化する。 In this configuration, the difference between the temperature of the shunt resistor (Rsh) and the temperature of the input resistor (Ri) is reduced, and as a result, the gain of the differential amplifier (12) is changed according to the temperature change of the shunt resistor (Rsh). Changes.

また、第３の態様は、第１又は第２の態様において、
前記入力抵抗器（Ri）と前記帰還抵抗器（Rf）は、前記シャント抵抗器（Rsh）の温度変化に対する該帰還抵抗器（Rf）の温度変化の割合が、該シャント抵抗器（Rsh）の温度変化に対する該入力抵抗器（Ri）の温度変化の割合よりも小さくなるように配置されていることを特徴とする。 Further, the third aspect is the first or second aspect,
In the input resistor (Ri) and the feedback resistor (Rf), the ratio of the temperature change of the feedback resistor (Rf) to the temperature change of the shunt resistor (Rsh) is the same as that of the shunt resistor (Rsh). The input resistor (Ri) is arranged so as to be smaller than a rate of temperature change of the input resistor (Ri) with respect to temperature change.

この構成では、温度に起因する、帰還抵抗器（Rf）の抵抗値の変化幅が、温度に起因する、入力抵抗器（Ri）の抵抗値の変化幅よりも小さくなる。 In this configuration, the change width of the resistance value of the feedback resistor (Rf) due to the temperature is smaller than the change width of the resistance value of the input resistor (Ri) due to the temperature.

また、第４の態様は、第１から第３の態様の何れかにおいて、
前記シャント抵抗器（Rsh）と前記帰還抵抗器（Rf）との距離は、前記シャント抵抗器（Rsh）と前記入力抵抗器（Ri）との距離よりも大きいことを特徴とする。 The fourth aspect is any one of the first to third aspects.
The distance between the shunt resistor (Rsh) and the feedback resistor (Rf) is larger than the distance between the shunt resistor (Rsh) and the input resistor (Ri).

第１の態様や第２の態様のそれぞれによれば、シャント抵抗器を用いた電流検出回路における、熱による検出誤差を低減することが可能になる。 According to each of the first aspect and the second aspect, it is possible to reduce detection errors due to heat in the current detection circuit using the shunt resistor.

また、第３の態様や第４の態様のそれぞれによれば、帰還抵抗器の抵抗値の温度依存性が、電流値の検出結果に与える影響をより小さくすることが可能になる。 Further, according to each of the third aspect and the fourth aspect, it is possible to further reduce the influence of the temperature dependence of the resistance value of the feedback resistor on the detection result of the current value.

図１は、本発明の実施形態の電流検出回路を適用した電力変換装置の構成例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a power conversion device to which a current detection circuit according to an embodiment of the present invention is applied. 図２は、本発明の実施形態の電流検出回路の構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration example of the current detection circuit according to the embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.

《発明の実施形態》
図１は、本発明の実施形態の電流検出回路（10）を適用した電力変換装置（1）の構成例を示すブロック図である。電力変換装置（1）は、コンバータ回路（2）、インバータ回路（3）、及び電流検出回路（10）を備えている。この電力変換装置（1）には交流電源（6）（例えば単相の商用交流電源）が接続されており、交流電源（6）が出力した交流を三相交流に変換し、負荷であるモータ（5）に供給する。このモータ（5）は、例えば空気調和機の冷媒回路に設けられた圧縮機を駆動するものである。 << Embodiment of the Invention >>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a power conversion device (1) to which a current detection circuit (10) according to an embodiment of the present invention is applied. The power conversion device (1) includes a converter circuit (2), an inverter circuit (3), and a current detection circuit (10). The power converter (1) is connected to an AC power source (6) (for example, a single-phase commercial AC power source), converts the AC output from the AC power source (6) into a three-phase AC, and serves as a load motor. Supply to (5). The motor (5) drives, for example, a compressor provided in a refrigerant circuit of an air conditioner.

コンバータ回路（2）は、ブリッジ接続された４つのダイオード（D11〜D14）、リアクトル（2a）、及び平滑コンデンサ（2b）を備え、交流電源（6）から入力された交流を全波整流する。 The converter circuit (2) includes four diodes (D11 to D14) connected in a bridge, a reactor (2a), and a smoothing capacitor (2b), and full-wave rectifies the AC input from the AC power supply (6).

インバータ回路（3）は、複数のスイッチング素子のスイッチング状態をそれぞれ変化させて、コンバータ回路（2）が出力した直流を交流に変換してモータ（5）に供給する。具体的には、インバータ回路（3）は、図１に示すように、ブリッジ接続された６つのスイッチング素子（S1〜S6）を有し、スイッチング素子（S1〜S6）のそれぞれには、還流ダイオード（D21〜D26）が接続されている。なお、電力変換装置（1）には、インバータ回路（3）のスイッチングを制御する制御装置が必要であるが、図１では記載を省略してある。 The inverter circuit (3) changes the switching states of the plurality of switching elements, converts the direct current output from the converter circuit (2) into alternating current, and supplies the alternating current to the motor (5). Specifically, as shown in FIG. 1, the inverter circuit (3) has six switching elements (S1 to S6) connected in a bridge, and each of the switching elements (S1 to S6) includes a freewheeling diode. (D21 to D26) are connected. The power conversion device (1) requires a control device that controls switching of the inverter circuit (3), but is not shown in FIG.

〈電流検出回路（10）の構成〉
図２は、本発明の実施形態の電流検出回路（10）の構成例を示すブロック図である。この電流検出回路（10）は、インバータ回路（3）の各相の相電流（Iu,Iv,Iw）を検出し、それぞれの検出結果（相電流値）を示す電流値信号を出力する。この電流値信号は、インバータ回路（3）の制御や、インバータ回路（3）を過電流から保護するためなどの目的に使用することができる。 <Configuration of current detection circuit (10)>
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of the current detection circuit (10) according to the embodiment of the present invention. The current detection circuit (10) detects a phase current (Iu, Iv, Iw) of each phase of the inverter circuit (3), and outputs a current value signal indicating each detection result (phase current value). This current value signal can be used for purposes such as controlling the inverter circuit (3) and protecting the inverter circuit (3) from overcurrent.

図２に示すように、本実施形態の電流検出回路（10）は、シャント抵抗器（Rsh）、増幅部（11）、及び演算部（13）を備えている。シャント抵抗器（Rsh）は、電流を検出する経路に挿入されている。この例では、シャント抵抗器（Rsh）は、負荷（モータ（5））からの電流が流れ込む位置に配置されている。より具体的には、シャント抵抗器（Rsh）は、インバータ回路（3）の負側の直流母線（N）上であって、平滑コンデンサ（2b）とインバータ回路（3）の間に設けられている。また、この例では、シャント抵抗器（Rsh）の平滑コンデンサ（2b）側の端子は、接地させられている。この構成では、シャント抵抗器（Rsh）にモータ（5）からの電流が流れると、シャント抵抗器（Rsh）の両端子には電圧差が生じ、この両端子間の電圧を検出することで、後述するように、相電流（Iu,Iv,Iw）を算出することができる。 As shown in FIG. 2, the current detection circuit (10) of the present embodiment includes a shunt resistor (Rsh), an amplification unit (11), and a calculation unit (13). The shunt resistor (Rsh) is inserted in a path for detecting current. In this example, the shunt resistor (Rsh) is arranged at a position where current from the load (motor (5)) flows. More specifically, the shunt resistor (Rsh) is provided on the negative DC bus (N) of the inverter circuit (3) and is provided between the smoothing capacitor (2b) and the inverter circuit (3). Yes. In this example, the terminal on the smoothing capacitor (2b) side of the shunt resistor (Rsh) is grounded. In this configuration, when the current from the motor (5) flows through the shunt resistor (Rsh), a voltage difference occurs between both terminals of the shunt resistor (Rsh), and by detecting the voltage between both terminals, As will be described later, phase currents (Iu, Iv, Iw) can be calculated.

増幅部（11）は、シャント抵抗器（Rsh）の両端に生じた電圧の差を増幅し、演算部（13）に出力する。この例では、図２に示すように、増幅部（11）は、差動増幅器（12）、入力抵抗器（Ri）、及び帰還抵抗器（Rf）を備えた反転増幅回路である。 The amplifying unit (11) amplifies the voltage difference generated between both ends of the shunt resistor (Rsh) and outputs the amplified difference to the calculating unit (13). In this example, as shown in FIG. 2, the amplification unit (11) is an inverting amplification circuit including a differential amplifier (12), an input resistor (Ri), and a feedback resistor (Rf).

差動増幅器（12）は、非反転入力端子（T2）と反転入力端子（T1）と出力端子（T3）とを有し、非反転入力端子（T2）と反転入力端子（T1）との電圧差を増幅して出力端子（T3）に出力する。増幅部（11）では、差動増幅器（12）の出力端子（T3）の出力を反転入力端子（T1）に帰還させる帰還経路が設けられ、この帰還経路の途中には、帰還抵抗器（Rf）が設けられている。また、差動増幅器（12）の反転入力端子（T1）には、入力抵抗器（Ri）の一端が接続されている。 The differential amplifier (12) has a non-inverting input terminal (T2), an inverting input terminal (T1), and an output terminal (T3). The voltage between the non-inverting input terminal (T2) and the inverting input terminal (T1) The difference is amplified and output to the output terminal (T3). The amplifying unit (11) is provided with a feedback path for feeding back the output of the output terminal (T3) of the differential amplifier (12) to the inverting input terminal (T1). A feedback resistor (Rf) is provided in the middle of this feedback path. ) Is provided. One end of the input resistor (Ri) is connected to the inverting input terminal (T1) of the differential amplifier (12).

また、差動増幅器（12）の非反転入力端子（T2）は接地させられている。そのため、非反転入力端子（T2）は、シャント抵抗器（Rsh）の一端（具体的には接地側の端子）と接続されることになる。また、入力抵抗器（Ri）の他端（反転入力端子（T1）と接続された端子とは別の端子）には、シャント抵抗器（Rsh）の他端側の端子（インバータ回路（3）に接続された側の端子）が接続されている。すなわち、シャント抵抗器（Rsh）は、一端が非反転入力端子（T2）と接続され、他端が入力抵抗器（Ri）を介して反転入力端子（T1）に接続されている。 The non-inverting input terminal (T2) of the differential amplifier (12) is grounded. Therefore, the non-inverting input terminal (T2) is connected to one end (specifically, the ground side terminal) of the shunt resistor (Rsh). The other end of the input resistor (Ri) (a terminal different from the terminal connected to the inverting input terminal (T1)) is connected to the other end of the shunt resistor (Rsh) (inverter circuit (3)). The terminal on the side connected to is connected. That is, the shunt resistor (Rsh) has one end connected to the non-inverting input terminal (T2) and the other end connected to the inverting input terminal (T1) via the input resistor (Ri).

演算部（13）は、Ａ／Ｄ変換器（13a）、マイクロコンピュータ（13b）、及び該マイクロコンピュータ（13b）を動作させるためのプログラムが格納されたメモリディバイス（図示を省略）を用いて構成されている。Ａ／Ｄ変換器（13a）は、差動増幅器（12）の出力端子（T3）から出力された信号（出力電圧（Vo）と命名する）を受けて、出力電圧（Vo）をＡ／Ｄ変換する。また、マイクロコンピュータ（13b）は、Ａ／Ｄ変換器（13a）の出力を基に相電流（Iu,Iv,Iw）の値を演算する。 The calculation unit (13) is configured using an A / D converter (13a), a microcomputer (13b), and a memory device (not shown) in which a program for operating the microcomputer (13b) is stored. Has been. The A / D converter (13a) receives a signal (named output voltage (Vo)) output from the output terminal (T3) of the differential amplifier (12), and converts the output voltage (Vo) to A / D. Convert. The microcomputer (13b) calculates the values of the phase currents (Iu, Iv, Iw) based on the output of the A / D converter (13a).

〈抵抗器の配置〉
本実施形態では、シャント抵抗器（Rsh）、入力抵抗器（Ri）、及び帰還抵抗器（Rf）の配置に特徴があるが、シャント抵抗器（Rsh）等の配置を説明するに前に、まず、シャント抵抗器（Rsh）、入力抵抗器（Ri）、及び帰還抵抗器（Rf）の各抵抗値と、差動増幅器（12）の出力電圧（Vo）との関係を説明する。 <Placement of resistors>
In this embodiment, there is a feature in the arrangement of the shunt resistor (Rsh), the input resistor (Ri), and the feedback resistor (Rf), but before explaining the arrangement of the shunt resistor (Rsh) and the like, First, the relationship between each resistance value of the shunt resistor (Rsh), the input resistor (Ri), and the feedback resistor (Rf) and the output voltage (Vo) of the differential amplifier (12) will be described.

ここで、入力抵抗器（Ri）とシャント抵抗器（Rsh）との接続点における電圧をＶｉ、シャント抵抗器（Rsh）に流れる電流値をＩとする。また、シャント抵抗器（Rsh）、入力抵抗器（Ri）、及び帰還抵抗器（Rf）の抵抗値は、所定の基準温度において、それぞれ、Ｒｓｈ、Ｒｉ、Ｒｆであるものとする。そうすると、前記基準温度における出力電圧（Vo）は、次の式１で表すことができる。 Here, the voltage at the connection point between the input resistor (Ri) and the shunt resistor (Rsh) is Vi, and the current value flowing through the shunt resistor (Rsh) is I. The resistance values of the shunt resistor (Rsh), input resistor (Ri), and feedback resistor (Rf) are Rsh, Ri, and Rf, respectively, at a predetermined reference temperature. Then, the output voltage (Vo) at the reference temperature can be expressed by the following formula 1.

Ｖｏ＝−（Ｒｆ／Ｒｉ）・Ｖｉ＝−（Ｒｆ／Ｒｉ）・Ｒｓｈ・Ｉ・・・（式１）
ここで、各抵抗器における抵抗値の温度依存性を考慮したＶｏの値を検討するために、シャント抵抗器（Rsh）の温度係数をＫｓｈとすると、シャント抵抗器（Rsh）の温度がＴｓｈの時の抵抗値は以下の式で表せる。 Vo = − (Rf / Ri) · Vi = − (Rf / Ri) · Rsh · I (Formula 1)
Here, in order to examine the value of Vo in consideration of the temperature dependence of the resistance value in each resistor, assuming that the temperature coefficient of the shunt resistor (Rsh) is Ksh, the temperature of the shunt resistor (Rsh) is Tsh. The resistance value at the time can be expressed by the following equation.

Ｒｓｈ・（１＋Ｋｓｈ・Ｔｓｈ）・・・（式２）
同様に、入力抵抗器（Ri）の温度係数をＫｉとすると、入力抵抗器（Ri）の温度がＴｉの時の抵抗値は以下の式で表せる。 Rsh · (1 + Ksh · Tsh) (Formula 2)
Similarly, when the temperature coefficient of the input resistor (Ri) is Ki, the resistance value when the temperature of the input resistor (Ri) is Ti can be expressed by the following equation.

Ｒｉ・（１＋Ｋｉ・Ｔｉ）・・・（式３）
これらの式２、式３を用いると、式１を以下のように、抵抗値の温度依存性を考慮した出力電圧（Vo）を求めるための式４に書き換えることができる。 Ri · (1 + Ki · Ti) (Formula 3)
Using these formulas 2 and 3, formula 1 can be rewritten as formula 4 for obtaining the output voltage (Vo) in consideration of the temperature dependence of the resistance value as follows.

Ｖｏ＝Ｉ・Ｒｓｈ・（１＋Ｋｓｈ・Ｔｓｈ）・Ｒｆ／（Ｒｉ・（１＋Ｋｉ・Ｔｉ））・・・（式４）
正確に出力電圧（Vo）を求めるには、式４に示すように、抵抗器の温度を考慮する必要がある。しかしながら、抵抗器の温度の検出には温度センサの設置などのコストアップを伴うとともに、温度センサの温度検出精度の確保も容易ではない。 Vo = I · Rsh · (1 + Ksh · Tsh) · Rf / (Ri · (1 + Ki · Ti)) (Formula 4)
In order to obtain the output voltage (Vo) accurately, it is necessary to consider the temperature of the resistor as shown in Equation 4. However, the detection of the temperature of the resistor is accompanied by cost increase such as installation of a temperature sensor, and it is not easy to ensure the temperature detection accuracy of the temperature sensor.

そこで、式４を見ると、（１＋Ｋｓｈ・Ｔｓｈ）／（１＋Ｋｉ・Ｔｉ）＝１とできれば、前記基準温度における抵抗値をそのまま用いて出力電圧（Vo）を算出できること、換言すると、抵抗器の温度に関係なく出力電圧（Vo）を算出できることがわかる。すなわち、
Ｋｓｈ・Ｔｓｈ＝Ｋｉ・Ｔｉ・・・（式５）
とすればよいのである。 Therefore, looking at Equation 4, if (1 + Ksh · Tsh) / (1 + Ki · Ti) = 1, the output voltage (Vo) can be calculated using the resistance value at the reference temperature as it is, in other words, the temperature of the resistor It can be seen that the output voltage (Vo) can be calculated regardless of. That is,
Ksh · Tsh = Ki · Ti (Formula 5)
That is all you need to do.

また、式５を満足できなくても、Ｋｓｈ・Ｔｓｈの値とＫｉ・Ｔｉの値とをなるべく近づけることで、抵抗器の温度変化に起因するＶｏの誤差は低減する。すなわち、
Ｋｓｈ・Ｔｓｈ≒Ｋｉ・Ｔｉ・・・（式６）
としても出力電圧（Vo）の誤差は低減する。 Even if Equation 5 is not satisfied, the error of Vo due to the temperature change of the resistor is reduced by bringing the values of Ksh · Tsh and Ki · Ti as close as possible. That is,
Ksh · Tsh≈Ki · Ti (Formula 6)
However, the error of the output voltage (Vo) is reduced.

式５、又は式６を実現するには種々の手段があるが、本実施形態では、まず、シャント抵抗器（Rsh）と入力抵抗器（Ri）とは、温度係数が等しい抵抗器を用いて構成されている。すなわち、Ｋｓｈ＝Ｋｉとなっている。 There are various means for realizing Equation (5) or Equation (6). In this embodiment, first, the shunt resistor (Rsh) and the input resistor (Ri) are formed using resistors having the same temperature coefficient. It is configured. That is, Ksh = Ki.

また、本実施形態では、入力抵抗器（Ri）は、シャント抵抗器（Rsh）の温度が上昇すると温度が上昇し、シャント抵抗器（Rsh）の温度が降下すると温度が降下するように配置されている。具体的に本実施形態では、シャント抵抗器（Rsh）の温度Ｔｓｈと入力抵抗器（Ri）の温度Ｔｉとが近づくように（理想的には両者の温度が等しくなるように）、シャント抵抗器（Rsh）と入力抵抗器（Ri）とは、同一の回路基板上に互いに近接して配置されている。こうすることで、Ｔｓｈ＝Ｔｉ、又はＴｓｈ≒Ｔｉとすることが可能になる。 In this embodiment, the input resistor (Ri) is arranged so that the temperature rises when the temperature of the shunt resistor (Rsh) rises, and the temperature falls when the temperature of the shunt resistor (Rsh) falls. ing. Specifically, in the present embodiment, the shunt resistor (Rsh) and the input resistor (Ri) are brought close to each other so that the temperature Tsh of the shunt resistor (Rsh) and the temperature Ti of the input resistor (Ri) are ideally ideal. (Rsh) and the input resistor (Ri) are arranged close to each other on the same circuit board. By doing so, it becomes possible to satisfy Tsh = Ti or Tsh≈Ti.

また、本実施形態では、入力抵抗器（Ri）と帰還抵抗器（Rf）は、シャント抵抗器（Rsh）の温度変化に対する帰還抵抗器（Rf）の温度変化の割合が、シャント抵抗器（Rsh）の温度変化に対する入力抵抗器（Ri）の温度変化の割合よりも小さくなるように配置されている。具体的にこの例では、シャント抵抗器（Rsh）と帰還抵抗器（Rf）との距離は、シャント抵抗器（Rsh）と入力抵抗器（Ri）との距離よりも大きくなるように配置されている。こうすることで、帰還抵抗器（Rf）の抵抗値の温度依存性が、出力電圧（Vo）の検出結果（すなわち電流値の検出結果）に与える影響をより小さくすることが可能になる。 In this embodiment, the input resistor (Ri) and the feedback resistor (Rf) have a ratio of the temperature change of the feedback resistor (Rf) to the temperature change of the shunt resistor (Rsh), and the shunt resistor (Rsh) ) Is arranged so as to be smaller than the rate of temperature change of the input resistor (Ri) with respect to temperature change. Specifically, in this example, the distance between the shunt resistor (Rsh) and the feedback resistor (Rf) is arranged to be larger than the distance between the shunt resistor (Rsh) and the input resistor (Ri). Yes. By doing so, it becomes possible to further reduce the influence of the temperature dependence of the resistance value of the feedback resistor (Rf) on the output voltage (Vo) detection result (that is, the current value detection result).

〈電流検出〉
電力変換装置（1）が作動すると、スイッチング素子（S1〜S6）のスイッチング動作に応じて、シャント抵抗器（Rsh）の両端にはパルス状の電圧が印加される。そうすると、電流検出回路（10）の増幅部（11）では、差動増幅器（12）によってシャント抵抗器（Rsh）の端子間の電圧差が増幅されて、差動増幅器（12）の出力（すなわち出力電圧（Vo））は、演算部（13）に出力される。演算部（13）では、Ａ／Ｄ変換器（13a）によって出力電圧（Vo）がデジタル信号に変換される。また、演算部（13）では、マイクロコンピュータ（13b）によって、インバータ回路（3）のスイッチングパターンに基づいて、インバータ回路（3）において出力されている相が特定されるとともに、特定結果と、デジタル信号に変換された出力電圧（Vo）の値とに基づいて相電流（Iu,Iv,Iw）の値が算出される。本実施形態では、相電流（Iu,Iv,Iw）の値を求める際に、シャント抵抗器（Rsh）等の抵抗器の温度を考慮する必要がないので、マイクロコンピュータ（13b）では、式（１）に基づいて演算を行うことになる。このようにして演算部（13）で求められた相電流（Iu,Iv,Iw）は、前記電流値信号として、例えば、インバータ回路（3）のスイッチングを制御する制御装置等に出力される。 <Current detection>
When the power conversion device (1) operates, a pulsed voltage is applied across the shunt resistor (Rsh) according to the switching operation of the switching elements (S1 to S6). Then, in the amplification unit (11) of the current detection circuit (10), the voltage difference between the terminals of the shunt resistor (Rsh) is amplified by the differential amplifier (12), and the output of the differential amplifier (12) (that is, The output voltage (Vo)) is output to the calculation unit (13). In the calculation unit (13), the output voltage (Vo) is converted into a digital signal by the A / D converter (13a). In the calculation unit (13), the microcomputer (13b) specifies the phase output in the inverter circuit (3) based on the switching pattern of the inverter circuit (3), and the identification result and the digital Based on the value of the output voltage (Vo) converted to the signal, the value of the phase current (Iu, Iv, Iw) is calculated. In this embodiment, when calculating the values of the phase currents (Iu, Iv, Iw), it is not necessary to consider the temperature of a resistor such as a shunt resistor (Rsh). Therefore, in the microcomputer (13b), the equation ( The calculation is performed based on 1). The phase currents (Iu, Iv, Iw) obtained in this way by the arithmetic unit (13) are output as the current value signal to, for example, a control device that controls switching of the inverter circuit (3).

〈本実施形態における効果〉
以上のように、本実施形態では、式５を満足するように抵抗器の構成及び配置を行うと、シャント抵抗器（Rsh）の抵抗値変化の影響を打ち消すように、シャント抵抗器（Rsh）の温度変化に応じて差動増幅器（12）のゲインが変化する。また、式５を完全に満足できなくても、Ｋｓｈ・Ｔｓｈの値とＫｉ・Ｔｉの値とをなるべく近づけることによって（式６参照）、シャント抵抗器（Rsh）の抵抗値変化の影響を低減するように、シャント抵抗器（Rsh）の温度変化に応じて差動増幅器（12）のゲインが変化する。したがって、本実施形態によれば、シャント抵抗器を用いた電流検出回路における、熱による検出誤差を低減することが可能になる。 <Effect in this embodiment>
As described above, in this embodiment, when the resistors are configured and arranged so as to satisfy Equation 5, the shunt resistor (Rsh) is set so as to cancel the influence of the resistance value change of the shunt resistor (Rsh). The gain of the differential amplifier (12) changes according to the temperature change. Even if Formula 5 is not completely satisfied, the effect of changes in the resistance value of the shunt resistor (Rsh) is reduced by making the values of Ksh · Tsh and Ki · Ti as close as possible (see Formula 6). Thus, the gain of the differential amplifier (12) changes according to the temperature change of the shunt resistor (Rsh). Therefore, according to the present embodiment, it is possible to reduce detection errors due to heat in the current detection circuit using the shunt resistor.

《その他の実施形態》
なお、式５の関係、又は式６の関係を実現するための、ＫｓｈとＫｉの設定や、ＴｓｈとＴｉの関係は例示である。例えば、Ｋｉ＝ｎ・Ｋｓｈ（ただしｎは正の実数）となるように抵抗器を構成するとともに、Ｔｉ＝Ｔｓｈ／ｎとなるように、シャント抵抗器（Rsh）と入力抵抗器（Ri）の配置（例えば両者の相対的な位置）を設定することが考えられる。一例としてｎ＝２とすると、Ｋｉ＝２Ｋｓｈとなるように抵抗器を構成するとともに、Ｔｉ＝Ｔｓｈ／２となるように、シャント抵抗器（Rsh）と入力抵抗器（Ri）の配置を設定することになる。 << Other Embodiments >>
Note that the setting of Ksh and Ki and the relationship between Tsh and Ti for realizing the relationship of Equation 5 or Equation 6 are examples. For example, the resistor is configured so that Ki = n · Ksh (where n is a positive real number), and the shunt resistor (Rsh) and the input resistor (Ri) are configured so that Ti = Tsh / n. It is conceivable to set the arrangement (for example, the relative positions of the two). As an example, when n = 2, the resistor is configured so that Ki = 2Ksh, and the arrangement of the shunt resistor (Rsh) and the input resistor (Ri) is set so that Ti = Tsh / 2. It will be.

また、シャント抵抗器（Rsh）の温度（Tsh）と入力抵抗器（Ri）の温度（Ti）とを近づけるには、例えば、シャント抵抗器（Rsh）と入力抵抗器（Ri）とを伝熱部材で繋ぐことが考えられる。また、シャント抵抗器（Rsh）及び入力抵抗器（Ri）の何れか一方に、ヒートシンクを設けて温度調整することも考えられる。 In order to bring the temperature (Tsh) of the shunt resistor (Rsh) close to the temperature (Ti) of the input resistor (Ri), for example, heat is transferred between the shunt resistor (Rsh) and the input resistor (Ri). It is conceivable to connect them with members. It is also conceivable to adjust the temperature by providing a heat sink in one of the shunt resistor (Rsh) and the input resistor (Ri).

本発明は、電流検出回路として有用である。 The present invention is useful as a current detection circuit.

１１差動増幅器
Ｒｆ帰還抵抗器
Ｒｉ入力抵抗器
Ｒｓｈシャント抵抗器
Ｔ１反転入力端子
Ｔ２非反転入力端子
Ｔ３出力端子 11 differential amplifier Rf feedback resistor Ri input resistor Rsh shunt resistor T1 inverting input terminal T2 non-inverting input terminal T3 output terminal

Claims

It has a non-inverting input terminal (T2), an inverting input terminal (T1), and an output terminal (T3). The voltage difference between the non-inverting input terminal (T2) and the inverting input terminal (T1) is amplified and the output A differential amplifier (12) that outputs to a terminal (T3);
A feedback resistor (Rf) provided in a path for feeding back the output of the output terminal (T3) to the inverting input terminal (T1);
An input resistor (Ri) having one end connected to the inverting input terminal (T1);
A shunt inserted into a current detection path, one end connected to the non-inverting input terminal (T2) and the other end connected to the inverting input terminal (T1) via the input resistor (Ri) A resistor (Rsh),
With
The input resistor (Ri) is arranged so that the temperature rises when the temperature of the shunt resistor (Rsh) rises and the temperature falls when the temperature of the shunt resistor (Rsh) falls. A characteristic current detection circuit.

In claim 1,
The current detecting circuit, wherein the shunt resistor (Rsh) and the input resistor (Ri) are arranged on the same circuit board.

In claim 1 or claim 2,
In the input resistor (Ri) and the feedback resistor (Rf), the ratio of the temperature change of the feedback resistor (Rf) to the temperature change of the shunt resistor (Rsh) is the same as that of the shunt resistor (Rsh). A current detection circuit, wherein the current detection circuit is arranged to be smaller than a rate of temperature change of the input resistor (Ri) with respect to temperature change.

In any one of Claims 1-3,
A current detection circuit, wherein a distance between the shunt resistor (Rsh) and the feedback resistor (Rf) is larger than a distance between the shunt resistor (Rsh) and the input resistor (Ri).