JP2024016841A - 電流測定デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】直流から高周波数まで電流を効果的に測定する。【解決手段】電流測定デバイスは、センス・リード８３があり、被測定電流の電流経路に配置するように構成されるシャントと、シャントの周囲を少なくとも部分的に覆うロゴスキー・コイル８６とを有し、シャント及びロゴスキー・コイル８６からの信号を合成するよう構成される。電流測定デバイスは、被測定電流の電流経路に配置されるように構成されたセンス・リード８３のあるシャントと、センス・リード８３と直列であり、シャントの周囲を少なくとも部分的に包むロゴスキー・コイル８６と、ロゴスキー・コイル８６に接続された補償極と、補償極に接続されたアイソレーション・バリアとを含む。【選択図】図６

Description

本開示は、試験測定システムに関し、より詳細には、電流を測定又は監視するためのデバイス及び方法に関する。

ワイド・バンド・ギャップ半導体を使用するスイッチング電力供給及びモータ駆動（及び雷放電又は他のアーク放電）によく見られるような大きく急速に変化する電流は、正確に測定することが困難であることで知られている。

しばしば使用される手法の１つは、電流経路に直列抵抗器（又は「シャント」）を配置し、電流によって生じる電圧降下を測定し、抵抗値によって除算することである。この手法は、ＤＣ及び低周波数を良好に処理するが、周波数ｆ_ｃを上回る周波数の場合、抵抗性降下を超えるシャント両端間の誘導性降下により、高周波数において影響を受ける。すなわち、

大電流を測定するとき、シャントの電圧降下及び電力損失を妥当な範囲内に保つために、比較的小さいシャント抵抗Ｒが必要であり、これにより、使用可能な帯域幅ｆ_ｃが著しく低くなる。

誘導性降下は、同軸シャントを使用することによって排除することができ、同軸シャントでは、抵抗素子は円筒であり、帰還電流はより大きい同心の外円筒を通過し、電圧測定リードは抵抗円筒の内側のシャントから外へ配線されている。対称性及び外側帰還電流経路は、シャントと外側帰還経路との間の電流循環によって磁界が生成され、シャントの内側の測定電圧に誘導性降下を与える磁界が残らないことを確実にする。同軸シャントは測定インダクタンス（測定された電圧降下に含まれるインダクタンス）を排除するが、シャントを通る更に長い電流経路を必要とし、従って、挿入インダクタンス（被試験システムの電流経路に挿入されるインダクタンス）が増加する。測定インダクタンスがない場合でも、同軸シャントは、シャント材料の表皮効果により帯域幅が制限される。周波数が増加すると、導体内の電流の表皮深さが減少する。表皮深さが抵抗円筒の厚さに近づくと、電流のかなり低い成分がシャントの内側を流れ、電圧が測定される内側での抵抗性降下が少なくなる。

シャントの使用可能な帯域幅を改善する別の方法は、従来のシャントの電圧測定リードのリード・ドレスに相殺（canceling）相互インダクタンスＭ_ｃを追加することである。すなわち、

これは、特定の帰還電流経路を必要としないことによって挿入インダクタンスを最小限に抑えるが、相殺（Ｍ_Ｃ＝Ｌ）を実現するためのリードの配置を決定するには依然として帰還電流経路を知らなければならないので、実装するにはより扱いにくい。相殺手法はまた、表皮効果により、高周波数において影響を受ける。すなわち、表皮深さがシャントの厚さに近づくにつれて、シャントを通過する電流経路の物理的な位置がシフトし、Ｍ_Ｃ、Ｌ、及びＲが変化する。

特開２００４－２５７９０５号公報 特開２０２２－０５４４６１号公報

「TRCPシリーズ・ロゴスキー電流プローブ」の紹介サイト、テクトロニクス、［online］、［２０２３年７月２５日検索］、インターネット<https://www.tek.com/ja/datasheet/current-probes-0>

別の電流測定手法は、被測定電流を包囲する閉ループに沿った磁場を感知することである。ロゴスキー・コイルが、この磁場の時間微分を感知し、次いで、ロゴスキー・コイルに誘導された電圧を積分して電流フローを求めることができる。ロゴスキー・コイルは、固有のアイソレーション（絶縁）及び取り付けが比較的簡単であるという利点を有するが、ＤＣ電流を測定することはできない。実際、ロゴスキー・コイルの低周波数の使用可能範囲と高周波数の帯域幅との間にはトレードオフがある。低周波数までの対応範囲を実現することは、低いｄｉ／ｄｔでコイル電圧を最大化するためにコイルと電流フローとの間の相互インダクタンスが大きいことを示唆し、一方、高い帯域幅は、積分器の負荷インピーダンスを駆動するコイルの時定数を最小化するためにコイルの自己インダクタンスが小さいことを示唆する。

本開示の実施形態は、一般に、シャントとロゴスキー・コイルとの組み合わせを含むデバイスを使用して電流を測定することを含む。シャントとロゴスキー・コイルとの組み合わせの出力は、受動ＲＣ又はＬＲフィルタなどの補償極（compensating pole）を介して供給されても良い。いくつかの実施形態は、電流測定デバイスの出力をアイソレーション・プローブに接続しても良い。実施形態は、測定される電流経路内にセンス・リードを有するシャントを挿入することを含む。電流測定デバイスは、シャントの周囲を少なくとも部分的に覆うロゴスキー・コイルを含む。電流測定デバイスは、シャント及びロゴスキー・コイルからの出力信号を組み合わせるように構成される。いくつかの実施形態では、ロゴスキー・コイルは、シャント・センス・リードと直列に配置される。

この構成は、電圧、すなわち、

を生成し、ここで、Ｍ_Ｒは、シャント内の電流に対するロゴスキー・コイルの相互インダクタンスである。コイルは、電流帰還経路の実質的に反対側のシャント・センス・リードに取り付けられる。これは最も強い磁場を回避し、それによってＬにほぼ等しい相殺相互インダクタンスＭ_Ｃを作成する。Ｍ_Ｃ及びＬとは異なり、導体を囲む均一なロゴスキー・コイルのＭ_Ｒは、表皮深さにより誘導される電流経路の移動によって変化しない。

Ｍ_ｃ≒Ｌ及びＭ_Ｒ＞＞Ｌ－Ｍ_ｃとすることによって、電圧を次のように近似することができる。

これは、単一ゼロ周波数応答を表し、同じ時定数を有する（即ち、Ｒ_ｆＣ_ｆ＝Ｍ_Ｒ／Ｒ）ＲＣフィルタなどの単極補償器（single-pole compensator）を用いて平坦化させることが可能である。低周波数では、Ｒ・ｉ項がシャント電圧を支配し、補償極／ＲＣフィルタは平坦であり、シャントは、標準的なシャントとして動作する。高周波数では、Ｍ_Ｒ・ｄｉ／ｄｔ項がシャント電圧を支配し、補償極はロゴスキー・コイルの積分器として作用し、最終出力電圧は平坦なままである。ロゴスキー・コイルのアイソレーションの利点を維持するために、アイソレーション・プローブによって補償極の出力電圧が測定されても良い。補償極は、ＲＣ（抵抗、コンデンサ）フィルタ又はＬＲ（インダクタ、抵抗）フィルタの様々なアーキテクチャを含む多くの形態をとっても良い。

ＤＣ及び低周波数はシャントの作用によって処理されるので、ロゴスキー・コイルのインダクタンスは高周波数動作用に最適化されても良い。これは、スタンドアロンのロゴスキー・コイルよりも小さいコイル・インダクタンス及び高い周波数対応範囲を有する設計を可能にする。

図１は、試験測定システム内の電流測定アクセサリのブロック図である。 図２Ａは、電流シャントの様々な実施形態のうちの１つを示す図である。 図２Ｂは、電流シャントの様々な実施形態のうちの１つを示す図である。 図２Ｃは、電流シャントの様々な実施形態のうちの１つを示す図である。 図２Ｄは、電流シャントの様々な実施形態のうちの１つを示す図である。 図３Ａは、ロゴスキー・コイルと組み合わせた電流シャントの一実施形態を示す図である。 図３Ｂは、図３Ａのロゴスキー・コイルの拡大図である。 図４Ａは、ロゴスキー・コイルと組み合わせた電流シャントの代替実施形態を示す図である。 図４Ｂは、図４Ａのロゴスキー・コイルの拡大図である。 図５は、バスバー内に設置するための、ロゴスキー・コイルと組み合わせた電流シャントの実施形態を示す図である。 図６は、プリント回路基板上に表面実装するための、ロゴスキー・コイルと組み合わせた電流シャントの実施形態を示す図である。

図１は、電流シャントの形態の電流測定デバイス１２を含む試験測定システム２５のブロック図を示す。この図は電流測定デバイスには必要ない、いくつかのコンポーネントを示しているが、デバイスの様々な実施形態の状況を提供していることに留意すべきである。図１において、被試験デバイス（ＤＵＴ：device under test）１０は、ＤＵＴに取り付けられた電流測定デバイス１２を有する。電流測定デバイスは、内蔵若しくは「半田付け」コンポーネント、又は取り付け可能／取り外し可能なコンポーネントを備えても良い。ＤＵＴは、一般に、１つ以上のプローブ１４を介して試験測定機器２０に接続する。場合によっては、１つ以上のプローブは、プローブが装置から直流的にアイソレーション（絶縁）されている「アイソレーション・プローブ」を含んでも良い。ワイド・バンド・ギャップ（ＷＢＧ）デバイスによるものを含む高電圧及び高周波数の動作の場合、アイソレーション・プローブが、より正確な測定を可能にし、感電の危険を軽減する。

後でより詳細に説明するように、装置レベルの１つ以上のフィルタは、電流測定デバイス１２の出力を受け取っても良い。これらは、上記で説明した補償極フィルタとは異なる。フィルタ１６は、デジタル信号プロセッサ若しくはアナログ・フィルタなどの別個のコンポーネントの形態をとっても良く、又は、到来する信号にフィルタ処理を適用する命令をプロセッサ１８が実行することによって生じても良い。

ロゴスキー・コイルは、２層（又はそれ以上）のフレキシブル回路基板において実装されても良く、次いで、図２Ａ～図２Ｄに示すようなバスバー（busbar：母線）又は表面実装金属合金シャント３０を覆い、そして、半田付けされても良い。このコイルは、シャント３０の抵抗部３２又は３６の周囲を覆っても良く、抵抗部３２又は３６は、典型的にはマンガニンで作られても良い。図２Ａの実施形態では、３４などのセンス・リードが、シャント・バーから突出している。図２Ｂ～図２Ｄは、銅部分の中央にある抵抗部３２又は３６の異なる実施形態を示す。

図３Ａ及び図４Ａは、異なる実施形態における、センス・リード及びロゴスキー・コイルを有する組み合わされたシャントを含む電流測定デバイスを示す。図３Ｂ及び図４Ｂは、それぞれ図３Ａ及び図４Ａのロゴスキー・コイル４１及び５１の拡大図を示す。図３Ａに示すシングル・エンドの実装において、アイソレーション（絶縁）プローブのシールド又はアイソレーション・バリアから構成されても良い基準電位は、シャント４０の一方の側につながっても良い。ロゴスキー・コイル４１は、シャントの他方の側に、Ｒ_ｆの一端はこのコイルに、Ｒ_ｆの他端はＣ_ｆ及びプローブの入力に、Ｃ_ｆの他端はプローブの基準電位につながっていても良い。

シャントに最も近いフレキシブル回路の一方の層上に、４２で表記され黒色で示された一方の組のトレースが形成される。シャントから離れたフレキシブル回路の層の反対側に、４４で表記され灰色で示された他方の組のトレースが形成される。いくつかの実施形態では、フレキシブル回路は、トレース４２を有する層とトレース４４を有する層との間に絶縁層（insulating layer）又はフレキシブル誘電体コアを有しても良く、いくつかの実施形態では、フレキシブル回路の最上層及び最下層として絶縁層を有しても良い。トレース４２は、フレキシブル回路内のビア４３によってトレース４４に接続され、その結果、トレース及びビアは、フレキシブル回路内に連続した導電性ロゴスキー・コイル構造を形成する。これにより、コイルがシャントの周囲を覆ったときに、シャントをループする磁場が２つの組のトレース間に流れることになる。Ｍｃとラベル付けされたトレースの部分は、可能な限りシャントの近くで帰還電流経路の反対側に配置されて、相殺相互インダクタンスを形成する。次いで、ロゴスキー・コイル部分が、シャントの周囲を少なくとも部分的に覆う。一実施形態では、４８などの伝送線がコイルに接続される。別の実施形態では、伝送線は、アイソレーション・バリアに接続されても良く、更に別の実施形態では、アイソレーション・バリアはプローブ・ヘッド内に存在する。ロゴスキー・コイル出力は、固定時定数の単極補償器（single pole compensator）４６に接続しても良い。図３Ａは、この実施形態が、フィルタ抵抗器Ｒ_ｆ及びフィルタ・コンデンサＣ_ｆを有するＲＣフィルタを備えることを示している。

図４Ａは、差動シグナリングの実施形態を示す。差動実装では、アイソレーション・プローブのシールドなどのアイソレーション・バリアのシールド部分は、シャントの両側につながっても良い。補償極（compensation pole）５６を介して差動信号を供給するために、シャントの各側にロゴスキー・コイル５１の半分（すなわち、第１の組のトレース５２及び第２の組のトレース５４のそれぞれ）が配置されても良い。これは、差動プローブ入力の両側の、各側のＲ_ｆ／２からＣ_ｆまで供給されても良い。これに代えて、Ｃ_ｆは、各信号線から基準電位までの２つのコンデンサ２・Ｃ_ｆに置き換えられても良い。黒色で示された第１のトレース５２及び灰色で示された第２のトレース５４は、フレキシブル回路内のビア５３によって接続されている。別の実施形態では、漂遊電磁界のピックアップを相殺するために、差動伝送線が周期的に「ツイスト」されても良い。

図５は、バスバーの実施形態中にロゴスキー・コイルを有するシャントの一実施形態を示し、このとき、ロゴスキー・コイルは、折り畳まれたバスバー・シャント内に挟まれている。バスバー・シャント７０は、抵抗部７２を有する。シャントは、挿入インダクタンスを低下させるために半分に折り畳まれており、７３などの２つのねじ端子を同じ軸上に配置、折り畳まれたこれらハーフ部分（halves）の間にフレキシブル回路７７がある。一方のセンス・リード７４は、上部の周辺を覆ってシャントの一方の側面に接続されており、他方のセンス・リードは、この図では隠れている下部の周辺を覆ってシャントの他方の側面側に接続されている。フレキシブル回路７６の一部の端部にある四角ピン・コネクタ７８は、これをアイソレーション・バリア又はプローブ・ヘッドに接続する。ロゴスキー・コイルのフレキシブル上のトレース及び補償極コンポーネントは示されていない。

図６は、シャントとシャントが実装される回路基板内の帰還経路との間の、下にフレキシブル回路８０を有する表面実装シャントの一実施形態を示す。シャントは、金属部８２と抵抗部８４とを備える。８３などの各センス・リードは、フレキシブル回路８０の部分８１を経由してシャントの上部を覆っており、シャントの両側で８２などの各金属部に接続している。この図では、ロゴスキー・コイルを形成するフレキシブル回路トレースは、８６で示されている。図示されていないが、これらのトレースは、フレキシブル回路８０を上って補償極コンポーネント及び角ピン・コネクタ８８まで続くことになる。

多くの変更及び変形が存在する。例えば、フィルタ抵抗器Ｒ_ｆは、シャント／コイルとフィルタとの間の伝送線の終端として機能し、高帯域幅を依然として維持しながらプローブ・ヘッドをシャントからある程度の距離を置いて配置することを可能にしても良い。これにより、プローブ・ヘッドに余分な空間を与えることなくシャントを負荷に非常に近接して配置し、それによって挿入インダクタンスを最小限に抑えることが可能になる。

ロゴスキー・コイルは、ロゴスキー・コイルが周囲を覆ってシャントに直接接続されるので、高電圧絶縁は必要なく、シャントに非常に近接して配置されても良い。これは、コイルを可能な限り短く保つことによって、コイルのインダクタンスを更に低減することができる。

もし帰還電流経路が、ＰＣＢ内の帰還平面層上の表面実装シャントなどのように、上手に画定されていると、シャントを完全に包囲するのではなく、シャントと帰還経路との間のスペースのみを覆うようにコイルを短くすることによって、ロゴスキー・コイルの自己インダクタンスを更に最小化することができる。磁界は電流ループ内で最も強く、従って、この配置は、完全な包囲とほぼ同じ相互インダクタンスを実現するが、自己インダクタンスは大幅に小さくなる。この構成は、また、フレキシブル回路内のコイルを実装するために使用される、シャントの側面の周辺のきつい屈曲部におけるビアを省いて、ビアの亀裂の可能性を低減する。

補償フィルタの時定数は、方法の任意の組み合わせによってＭ_Ｒ／Ｒ時定数と一致させても良い。例えば、一実施形態では、シャント及びロゴスキー・コイルは、適切な成分値（component values）で、単一のユニットとして一体に構築されても良い。これは、例として、図５又は図６に示す形態をとっても良い。

別の実施形態は、所与のシャントとロゴスキー・コイルとのペアに適した固定時定数フィルタの選択を提供する。これは、図３Ａ及び図４Ａのフィルタ・ブロック４６及び５６の形でそれぞれ実装されても良い。更に別の実施形態では、フィルタ・ブロックは、Ｃ_ｆの代わりに、ＦＥＴを使用してコンデンサＤＡＣ内のコンデンサを切り替えるなど、１つ以上のプログラム可能なフィルタを提供しても良い。ロゴスキー・コイルの自己インダクタンスに対するフィルタ抵抗Ｒ_ｆの負荷による応答極（response pole）は、Ｃ_ｆと直列に何らかの抵抗を配置することによって、対応するゼロで補償されても良い。更に別の実施形態では、ロゴスキー・ループの面積やピッチは、コイルの長さに沿って先細りであっても良く、その結果、シャントの下の先細コイルの適切な部分をスライドさせることによって、相互インダクタンスＭ_Ｒが調整されても良い。

図１に示すシステムに関して、プローブから取得された信号が装置に入るときに操作して、補償極の時定数とＭ_Ｒ／Ｒとの間の差を調整しても良い。例えば、プローブによって信号が取得された後に適用されるフィルタ１６は、残存するフィルタ時定数の不一致を相殺するために、取得された波形に適用されるＤＳＰ極ゼロ・フィルタの形態をとっても良い。加えて、表皮効果が実効抵抗値Ｒを大きく変化させ始める周波数において、Ｍ_Ｒ・ｄｉ／ｄｔ項がＲ・Ｉ項を十分に支配していない場合、フィルタ１６が、アナログやＤＳＰのフィルタから構成され、シャント支配応答とロゴスキー支配応答との間のクロスオーバー領域において結果として生じる誤差を補償するために適用されても良い。

このように、電流測定デバイスは、シャントとロゴスキー・コイルとの両方を備える。本願の実施形態では、ロゴスキー・コイルは、シャントの電流経路と並列でも直列でもなく、シャントの周囲を覆って距離を最小化し、従って、シャント及びコイルによって引き起こされる誘導性降下を最小化する。

本開示技術の態様は、特別に作成されたハードウェア、ファームウェア、デジタル・シグナル・プロセッサ又はプログラムされた命令に従って動作するプロセッサを含む特別にプログラムされた汎用コンピュータ上で動作できる。本願における「コントローラ」又は「プロセッサ」という用語は、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ及び専用ハードウェア・コントローラ等を意図する。本開示技術の態様は、１つ又は複数のコンピュータ（モニタリング・モジュールを含む）その他のデバイスによって実行される、１つ又は複数のプログラム・モジュールなどのコンピュータ利用可能なデータ及びコンピュータ実行可能な命令で実現できる。概して、プログラム・モジュールとしては、ルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造などを含み、これらは、コンピュータその他のデバイス内のプロセッサによって実行されると、特定のタスクを実行するか、又は、特定の抽象データ形式を実現する。コンピュータ実行可能命令は、ハードディスク、光ディスク、リムーバブル記憶媒体、ソリッド・ステート・メモリ、ＲＡＭなどのコンピュータ可読記憶媒体に記憶しても良い。当業者には理解されるように、プログラム・モジュールの機能は、様々な実施例において必要に応じて組み合わせられるか又は分散されても良い。更に、こうした機能は、集積回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）などのようなファームウェア又はハードウェア同等物において全体又は一部を具体化できる。特定のデータ構造を使用して、本開示技術の１つ以上の態様をより効果的に実施することができ、そのようなデータ構造は、本願に記載されたコンピュータ実行可能命令及びコンピュータ使用可能データの範囲内と考えられる。

開示された態様は、場合によっては、ハードウェア、ファームウェア、ソフトウェア又はこれらの任意の組み合わせで実現されても良い。開示された態様は、１つ以上のプロセッサによって読み取られ、実行され得る１つ又は複数のコンピュータ可読媒体によって運搬されるか又は記憶される命令として実現されても良い。そのような命令は、コンピュータ・プログラム・プロダクトと呼ぶことができる。本願で説明するコンピュータ可読媒体は、コンピューティング装置によってアクセス可能な任意の媒体を意味する。限定するものではないが、一例としては、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体及び通信媒体を含んでいても良い。

コンピュータ記憶媒体とは、コンピュータ読み取り可能な情報を記憶するために使用することができる任意の媒体を意味する。限定するものではないが、例としては、コンピュータ記憶媒体としては、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）、電気消去可能プログラマブル読み出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリやその他のメモリ技術、コンパクト・ディスク読み出し専用メモリ（ＣＤ-ＲＯＭ）、ＤＶＤ（Digital Video Disc）やその他の光ディスク記憶装置、磁気カセット、磁気テープ、磁気ディスク記憶装置やその他の磁気記憶装置、及び任意の技術で実装された任意の他の揮発性又は不揮発性の取り外し可能又は取り外し不能の媒体を含んでいても良い。コンピュータ記憶媒体としては、信号そのもの及び信号伝送の一時的な形態は除外される。

通信媒体とは、コンピュータ可読情報の通信に利用できる任意の媒体を意味する。限定するものではないが、例としては、通信媒体には、電気、光、無線周波数（ＲＦ）、赤外線、音又はその他の形式の信号の通信に適した同軸ケーブル、光ファイバ・ケーブル、空気又は任意の他の媒体を含んでも良い。

加えて、本願の説明は、特定の特徴に言及している。本明細書における開示には、これらの特定の特徴の全ての可能な組み合わせが含まれると理解すべきである。ある特定の特徴が特定の態様又は実施例に関連して開示される場合、その特徴は、可能である限り、他の態様及び実施例との関連においても利用できる。

また、本願において、２つ以上の定義されたステップ又は工程を有する方法に言及する場合、これら定義されたステップ又は工程は、状況的にそれらの可能性を排除しない限り、任意の順序で又は同時に実行しても良い。

明細書、特許請求の範囲、要約書及び図面に開示される全ての機能、並びに開示される任意の方法又はプロセスにおける全てのステップは、そのような機能やステップの少なくとも一部が相互に排他的な組み合わせである場合を除いて、任意の組み合わせで組み合わせることができる。明細書、要約書、特許請求の範囲及び図面に開示される機能の夫々は、特に明記されない限り、同じ、等価、又は類似の目的を果たす代替の機能によって置き換えることができる。

実施例

以下では、本願で開示される技術の理解に有益な実施例が提示される。この技術の実施形態は、以下で記述する実施例の１つ以上及び任意の組み合わせを含んでいても良い。

実施例１は、電流測定デバイスであり、センス・リードを有するシャントであって、測定される電流の電流経路内に位置するように構成される、シャントと、シャントの周囲を少なくとも部分的に覆うロゴスキー・コイルとを具え、電流測定デバイスは、シャント及びロゴスキー・コイルからの信号を組み合わせるように構成される。

実施例２は、実施例１からＸのいずれかの電流測定デバイスであり、電流測定デバイスは、ロゴスキー・コイルをセンス・リードと直列に配置することによって信号を組み合わせるように構成される。

実施例３は、実施例１又は２のいずれかの電流測定デバイスであり、電流測定デバイスは、シャント及びロゴスキー・コイルからの信号を、信号を加算することによって組み合わせるように構成される。

実施例４は、実施例３の電流測定デバイスであり、ロゴスキー・コイルに電気的に接続された補償極を更に具える。

実施例５は、実施例４の電流測定デバイスであり、補償極の出力に適用されるフィルタを更に具え、フィルタは、表皮効果が実効抵抗を変化させ始めるときに、シャント支配応答とロゴスキー・コイル支配応答との間のクロスオーバー領域における誤差を補償するように構成される。

実施例６は、実施例５の電流測定デバイスであり、フィルタは、アナログ・フィルタを含む。

実施例７は、実施例５の電流測定デバイスであり、フィルタは、デジタル信号処理フィルタを含む。

実施例８は、実施例４の電流測定デバイスであり、デジタル信号処理フィルタは、ロゴスキー・コイルの時定数と補償極の時定数との間の不一致を補正するように構成される。

実施例９は、実施例４の電流測定デバイスであり、補償極は、ＬＲフィルタを具える。

実施例１０は、実施例４の電流測定デバイスであり、補償極は、少なくとも１つのフィルタ抵抗器と少なくとも１つのフィルタ・コンデンサとを有するＲＣフィルタを具える。

実施例１１は、実施例１０の電流測定デバイスであり、少なくとも１つのフィルタ・コンデンサは２つのフィルタ・コンデンサを含み、少なくとも１つのフィルタ抵抗器は２つのフィルタ抵抗器を含み、各フィルタ・コンデンサは、２つのフィルタ抵抗器のうちの１つと基準との間に接続される。

実施例１２は、実施例１０のいずれかの電流測定デバイスであり、少なくとも１つのフィルタ・コンデンサと直列の抵抗を更に具える。

実施例１３は、実施例１から１２のいずれかの電流測定デバイスであり、電流測定デバイスは、シングル・エンド出力信号を作成するように構成される。

実施例１４は、実施例１から１３のいずれかの電流測定デバイスであり、電流測定デバイスは、差動出力信号を作成するように構成される。

実施例１５は、実施例１から１４のいずれかの電流測定デバイスであり、ロゴスキー・コイルは、シャントと電流帰還経路との間のスペースを少なくとも部分的に覆う。

実施例１６は、実施例１から１５のいずれかの電流測定デバイスであり、ロゴスキー・コイルに接続された１つ以上のプログラマブル・フィルタを更に具える。

実施例１７は、実施例１６の電流測定デバイスであり、１つ以上のプログラマブル・フィルタは、切り替え可能なコンデンサ・デジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）を具える。

実施例１８は、実施例１から１７のいずれかの電流測定デバイスであり、シャントは、半分に折り畳まれたバスバー・シャントを具え、ロゴスキー・コイルは、これら半分部分の間に配置され、１つのセンス・リードは、シャントの上部付近を覆ってシャントの一方の側面に接続され、別のセンス・リードは、シャントの下部周辺を覆ってシャントの別の側面に接続される。

実施例１９は、実施例１から１８のいずれかの電流測定デバイスであり、シャントは表面実装シャントを具え、ロゴスキー・コイルはシャントの下に位置付けられ、センス・リードは、シャントの上部を覆い、シャントの両方の端部に接続される。

実施例２０は、実施例１５の電流測定デバイスであり、ロゴスキー・コイルは、先細りであり、ロゴスキー・コイルとシャントとの相互インダクタンスを調整するためにシャントと帰還電流経路との間で摺動可能である。

実施例２１は、実施例１から２０のいずれかの電流測定デバイスであり、シャント及びロゴスキー・コイルが、単一のユニットから構成される。

実施例２２は、電流測定デバイスであり、測定される電流の電流経路内に位置するように構成されたセンス・リードを有するシャントと、センス・リードと直列であり、シャントの周囲を少なくとも部分的に覆うロゴスキー・コイルと、ロゴスキー・コイルに接続された補償極と、補償極に接続されたアイソレーション・バリアとを具える。

実施例２３は、実施例２２の電流測定デバイスであり、補償極の時定数は、実効抵抗によって除算されたシャント内の電流に対するロゴスキー・コイルの相互インダクタンスに一致するＲＣフィルタを含む。

実施例２４は、実施例２２又は２３のいずれかの電流測定デバイスであり、補償極は、シャントとロゴスキー・コイルとの特定の組み合わせに基づいて選択可能な複数の固定時定数ＲＣフィルタの中から選択される。

実施例２５は、実施例２２から２４のいずれかの電流測定デバイスであり、アイソレーション・バリアは、試験測定デバイスに接続されたアイソレーション・プローブの一部である。

開示された本件の上述のバージョンは、記述したか又は当業者には明らかであろう多くの効果を有する。それでも、開示された装置、システム又は方法のすべてのバージョンにおいて、これらの効果又は特徴のすべてが要求されるわけではない。

説明の都合上、本開示技術の具体的な実施例を図示し、説明してきたが、本発明の要旨と範囲から離れることなく、種々の変更が可能なことが理解できよう。従って、本発明は、添付の請求項以外では、限定されるべきではない。

１０ 被試験デバイス（ＤＵＴ）
１２ 電流測定デバイス
１４ プローブ
１６ フィルタ
１８ プロセッサ
２０ 試験測定装置
２５ 試験測定システム
３０ シャント
３２ 抵抗部
３４ センス・リード
３６ 抵抗部
４０ シャント
４１ ロゴスキー・コイル
４２ 第１のトレース・セット
４３ ビア
４４ 第２のトレース・セット
４６ 固定時定数単極補償器
４８ 伝送線
５０ シャント
５１ ロゴスキー・コイル
５２ 第１のトレース・セット
５３ ビア
５４ 第２のトレース・セット
５６ 補償極
５８ 基準線
６０ 伝送線
７０ バスバー・シャント
７２ 抵抗部
７３ ネジ端子
７４ センス・リード
７６ フレキシブル回路部
７７ フレキシブル回路
７８ 四角ピン・コネクタ
８０ フレキシブル回路シャント
８１ フレキシブル回路部
８２ 金属部
８３ センス・リード
８４ 抵抗部
８６ ロゴスキー・コイル
８８ 四角ピン・コネクタ

Claims (17)

1. 電流測定デバイスであって、
   センス・リードを有し、測定される電流の電流経路に位置するように構成されるシャントと、
   上記シャントの周囲を少なくとも部分的に覆うロゴスキー・コイルと
   を具え、上記電流測定デバイスが、上記シャント及び上記ロゴスキー・コイルからの信号を組み合わせるように構成される電流測定デバイス。
2. 上記電流測定デバイスが、上記ロゴスキー・コイルを上記センス・リードと直列に配置することによって上記信号を組み合わせるように構成される請求項１に記載の電流測定デバイス。
3. 上記電流測定デバイスが、上記シャント及び上記ロゴスキー・コイルからの上記信号を加算することによって、上記信号を組み合わせるように構成される請求項１に記載の電流測定デバイス。
4. 上記ロゴスキー・コイルに電気的に接続された補償極を更に具える請求項３に記載の電流測定デバイス。
5. 上記補償極の出力に適用されるフィルタを更に具え、上記フィルタが、表皮効果が実効抵抗を変化させ始めるときに、シャント支配応答とロゴスキー・コイル支配応答との間のクロスオーバー領域における誤差を補償するように構成される請求項４に記載の電流測定デバイス。
6. デジタル信号処理フィルタが、上記ロゴスキー・コイルの時定数と上記補償極の時定数との間の不一致を補正するように構成される請求項４に記載の電流測定デバイス。
7. 上記補償極が、ＬＲフィルタ又は少なくとも１つのフィルタ抵抗器と少なくとも１つのフィルタ・コンデンサとを有するＲＣフィルタを具える請求項４に記載の電流測定デバイス。
8. 上記少なくとも１つのフィルタ・コンデンサが、２つのフィルタ・コンデンサを含み、上記少なくとも１つのフィルタ抵抗器が、２つのフィルタ抵抗器を含み、上記フィルタ・コンデンサの夫々が、上記２つのフィルタ抵抗器のうちの１つと基準信号との間に接続される請求項７に記載の電流測定デバイス。
9. 上記ロゴスキー・コイルが、上記シャントと電流帰還経路との間のスペースを少なくとも部分的に覆う請求項１に記載の電流測定デバイス。
10. 上記ロゴスキー・コイルに接続された１つ以上のプログラマブル・フィルタを更に具える請求項１に記載の電流測定デバイス。
11. 上記シャントが、半分に折り畳まれたバスバー・シャントを具え、上記ロゴスキー・コイルが、これら半分部分の間に配置され、１つのセンス・リードが上記シャントの上部を覆って上記シャントの１つの側面に接続され、別のセンス・リードが上記シャントの下部部分を覆って上記シャントの別の側面に接続される請求項１に記載の電流測定デバイス。
12. 上記シャントが表面実装シャントから構成され、上記ロゴスキー・コイルが上記シャントの下に位置付けられ、上記センス・リードが、上記シャントの上部を覆い、上記シャントの両方の端部に接続される請求項１に記載の電流測定デバイス。
13. 上記ロゴスキー・コイルが、先細りであり、上記ロゴスキー・コイルと上記シャントとの相互インダクタンスを調整するために上記シャントと帰還電流経路との間でスライド可能である請求項９に記載の電流測定デバイス。
14. 測定される電流の電流経路に位置するように構成されたセンス・リードを有するシャントと、
    上記センス・リードと直列であり、上記シャントの周囲を少なくとも部分的に覆うロゴスキー・コイルと、
    上記ロゴスキー・コイルに接続された補償極と、
    上記補償極に接続されたアイソレーション・バリアと
    を具える電流測定デバイス。
15. 上記補償極の時定数が、実効抵抗によって除算された上記シャント内の電流に対する上記ロゴスキー・コイルの相互インダクタンスに一致するＲＣフィルタを含む、請求項１４に記載の電流測定デバイス。
16. 上記補償極が、上記シャントと上記ロゴスキー・コイルとの特定の組み合わせに基づいて選択可能な複数の固定時定数ＲＣフィルタの中から選択される請求項１４に記載の電流測定デバイス。
17. 上記アイソレーション・バリアが、試験測定デバイスに接続されたアイソレーション・プローブの一部である請求項１４に記載の電流測定デバイス。

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