JP3142092U - 電流検出回路 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成でもって磁性コアが着磁するのを防止することができる電流検出回路を提供する。
【解決手段】電流センサ１６と、電流センサ１６に対して電気的に直列接続された抵抗素子１８と、電流センサ１６及び抵抗素子１８に対して電気的に並列接続されたダイオード素子２０と、を備える。電流路１２を流れる被検出電流が所定値を超えたときには、被検出電流のうち所定値分の電流が電流センサ１６及び抵抗素子１８を通して流れるとともに、所定値を超えた分の電流がダイオード素子２０を通して流れるように抵抗素子１８の抵抗値が設定される。
【選択図】図１

Description

本考案は、電流路を流れる被検出電流の大きさを検出するための電流センサを用いた電流検出回路に関する。

従来より、電流路を流れる被検出電流の大きさを検出するための電流センサが用いられている（例えば、特許文献１参照）。図３は従来の磁気平衡式の電流センサ１００の構成を示す概略図であり、図示の電流センサ１００は、ギャップ１０２を有する環状の磁性コア１０４と、磁性コア１０４のギャップ１０２に配設されたホール素子１０６と、ホール素子１０６からのホール電圧を増幅するとともに電流に変換するための増幅器１０８と、磁性コア１０４に巻回された帰還コイル１１０と、を備えている。磁性コア１０４に囲まれた空間には電流路１１２が貫通して通っている。また、帰還コイル１１０の一端部は増幅器１０８の出力側に電気的に接続され、その他端部は検出用抵抗素子１１４を介して接地されている。

電流路１１２に被検出電流が流れると磁性コア１０４内に磁界Ｈ１が発生し、これによりホール素子１０６からホール電圧が出力される。このホール電圧は増幅器１０８により増幅されるとともに電流に変換され、増幅器１０８からの負帰還電流は帰還コイル１１０を流れる。このように負帰還電流が帰還コイル１１０を流れると磁性コア１０４内に磁界Ｈ２が発生し、電流路１１２を流れる被検出電流により発生する磁界Ｈ１と帰還コイル１１０を流れる負帰還電流により発生する磁界Ｈ２（所謂、キャンセル磁界）とが相殺される。また、帰還コイル１１０からの負帰還電流は検出用抵抗素子１１４を通して流れ、検出用抵抗素子１１４における降下電圧を所要の通りに処理することにより、電流路１１２を流れる被検出電流が検出される。

上述した電流センサ１００においては、電流路１１２に過電流が流れると磁性コア１０４が着磁され、これによりホール素子１０６からのホール電圧のオフセット電圧が増大し、被検出電流の検出精度が低下してしまう。これを防止するために、上述した電流センサ１００には、磁性コア１０４の消磁を行うための消磁回路１１６が更に設けられている。この消磁回路１１６は、電流路１１２に流れる過電流を検知するための過電流検知手段（図示せず）と、ホール素子１０６と増幅器１０８との間に設けられた切替スイッチ１１８と、過電流検知手段からの検知信号に基づいて切替スイッチ１１８を切替制御するための制御手段１２０と、を有している。

切替スイッチ１１８は、増幅器１０８の入力側がホール素子１０６に電気的に接続される第１切替状態と、増幅器１０８の入力側が交流信号源１２２に電気的に接続される第２切替状態とに保持される。電流路１１２に過電流が流れていないときには、切替スイッチ１１８を第１切替状態に保持し、電流路１１２に過電流が流れると、切替スイッチ１１８を第２切替状態に保持するように制御手段１２０が作動する。切替スイッチ１１８が第２切替状態に保持されると、交流信号源１２２からの交流減衰信号が増幅器１０８に送給され、これにより磁性コア１０４の消磁が行われる。

特開平７−１１０３４５号公報

しかしながら、上述した従来の電流センサ１００を含む電流検出回路では、消磁回路１１６を設けることによってその構成が複雑になるとともに製造コストが上昇するという問題がある。

本考案の目的は、簡単な構成でもって磁性コアが着磁するのを防止することができる電流検出回路を提供することである。

本考案の請求項１に記載の電流検出回路では、電流路を流れる被検出電流の大きさを検出するための電流センサと、前記電流センサに対して電気的に直列接続された抵抗素子と、前記電流センサ及び前記抵抗素子に対して電気的に並列接続されたダイオード素子と、を備え、前記電流センサは、ギャップを有する環状の磁性コアと、前記磁性コアの前記ギャップに配設されたホール素子と、を有し、前記磁性コアに囲まれた空間には前記電流路が貫通して通っており、
前記電流路を流れる被検出電流が所定値を超えたときには、被検出電流のうち前記所定値分の電流が前記電流センサ及び前記抵抗素子を通して流れるとともに、前記所定値を超えた分の電流が前記ダイオード素子を通して流れるように前記抵抗素子の抵抗値を設定したことを特徴とする。

また、本考案の請求項２に記載の電流検出回路では、前記電流路を流れる被検出電流が前記所定値を超えたときには、前記抵抗素子における降下電圧が前記ダイオード素子の順方向降下電圧と略等しくなるように前記抵抗素子の抵抗値を設定したことを特徴とする。

本考案の電流検出回路によれば、電流センサに対して抵抗素子を電気的に直列接続するとともに、電流センサ及び抵抗素子に対してダイオード素子を電気的に並列接続する構成であり、被検出電流のうち所定値分の電流が電流センサ及び抵抗素子を通して流れるとともに、所定値を超えた分の電流がダイオード素子を通して流れるように抵抗素子の抵抗値を設定するので、電流センサに所定値を超える被検出電流が流れるのを防止することができ、簡単な構成でもって磁性コアが着磁されるのを防止することができる。従って、ホール素子からのホール電圧のオフセット電圧が増大するのを防止することができ、被検出電流の検出精度を高めることができる。

また、本考案の電流検出回路によれば、電流路を流れる被検出電流が所定値を超えたときには、抵抗素子における降下電圧がダイオード素子の順方向降下電圧と略等しくなるように抵抗素子の抵抗値を設定するので、電流センサに所定値を超える被検出電流が流れるのを防止することができる。

以下、添付図面を参照して、本考案に従う電流検出回路の一実施形態について説明する。図１は、本考案の一実施形態による電流検出回路を簡略的に示すブロック図であり、図２は、図１の電流センサの構成を示す概略図である。

図１を参照して、図示の電流検出回路２は、電源回路４から電力負荷６に流れる直流の被検出電流の大きさを検出するためのものである。電源回路４は、直流電源８と、直流電源８に対して電気的に並列接続されたコンデンサ１０と、を有している。電源回路４と電力負荷６とは一対の電力ライン１２，１４を介して電気的に接続され、陽極側の電力ライン１２（電流路を構成する）には電流検出回路２が設けられている。

電流検出回路２は、電力ライン１２を流れる被検出電流の大きさを検出するための電流センサ１６と、電流センサ１６に対して電気的に直列接続された抵抗素子１８と、電流センサ１６及び抵抗素子１８に対して電気的に並列接続されたダイオード素子２０と、を備えている。ダイオード素子２０のアノード側は電力ライン１２の直流電源８側に電気的に接続され、またカソード側は電力ライン１２の電力負荷６側に電気的に接続されている。本実施形態では、抵抗素子１８の抵抗値は０．４Ω、ダイオード素子２０の順方向降下電圧は０．６Ｖに設定されている。

図２をも参照して、電流センサ１６は磁気平衡式のタイプのものであり、ギャップ２２を有する環状の磁性コア２４と、磁性コア２４のギャップ２２に配設されたホール素子２６と、ホール素子２６からのホール電圧を増幅するとともに電流に変換するための増幅器２８と、磁性コア２４に巻回された帰還コイル３０と、を備えている。磁性コア２４はケイ素鋼板やフェライトなどから構成され、その囲まれた空間には電流路となる電力ライン１２が貫通して通っている。また、帰還コイル３０の一端部は増幅器２８の出力側に電気的に接続され、その他端部は検出用抵抗素子３２を介して接地されている。本実施形態では、電流センサ１６の定格電流は１．５Ａに設定され、電力ライン１２を流れる被検出電流が上記定格電流よりも大きい２．０Ａを超える（即ち、電力ライン１２に過電流が流れる）と、磁性コア２４が着磁される。

電力ライン１２に被検出電流が流れると磁性コア２４内に磁界Ｈ１が発生し、これによりホール素子２６からホール電圧が出力される。このホール電圧は増幅器２８により増幅されるとともに電流に変換され、増幅器２８からの負帰還電流が帰還コイル３０を流れるようになる。負帰還電流が帰還コイル３０を流れると磁性コア２４内に磁界Ｈ２が発生し、電力ライン１２を流れる被検出電流により発生する磁界Ｈ１と帰還コイル３０を流れる負帰還電流により発生する磁界Ｈ２とが相殺される。また、帰還コイル３０からの負帰還電流は検出用抵抗素子３２を通して流れ、検出用抵抗素子３２における降下電圧を所要の通りに処理することにより、電力ライン１２を流れる被検出電流が検出される。

本実施形態の電流検出回路２では、所定値（本実施形態では、電流センサ１６の定格電流である１．５Ａ）を超える被検出電流が電流センサ１６に流れるのが次のようにして防止される。電力ライン１２を流れる被検出電流が上記所定値よりも低い例えば１．０Ａであるときには、抵抗素子１８における降下電圧は０．４Ｖとなる。このように抵抗素子１８における降下電圧がダイオード素子２０の順方向降下電圧よりも小さいときには、被検出電流はダイオード素子２０には流れず、図１中の矢印Ｐで示すように電流センサ１６及び抵抗素子１８を通して流れるようになる。

電力ライン１２を流れる被検出電流が上記所定値であるときには、抵抗素子１８における降下電圧は０．６Ｖとなり、抵抗素子１８における降下電圧はダイオード素子２０の順方向降下電圧と等しくなる。かかる場合においても、上述したのと同様に、被検出電流はダイオード素子２０には流れず、電流センサ１６及び抵抗素子１８を通して流れるようになる。

また一方、電力負荷６が短絡した場合等の故障時、コンデンサ１０からの過電流が電力ライン１２，１４を通して電力負荷６に流れると、電力ライン１２を流れる被検出電流が上記所定値を超えるようになる。このように被検出電流が上記所定値よりも大きい例えば４．０Ａであるときには、抵抗素子１８における降下電圧はダイオード素子２０の順方向降下電圧と略等しい０．６Ｖのままとなる。従って、図１中の矢印Ｐで示すように、上記所定値の１．５Ａの被検出電流が電流センサ１６及び抵抗素子１８を通して流れるとともに、図１中の矢印Ｑで示すように、上記所定値を超えた分の２．５Ａの被検出電流がダイオード素子２０に流れるようになる。

本実施形態の電流検出回路２では、上述したように、電流センサ１６に対して抵抗素子１８を電気的に直列接続するとともに、電流センサ１６及び抵抗素子１８に対してダイオード素子２０を電気的に並列接続する構成であり、而も、被検出電流が所定値を超えたときには、被検出電流のうち所定値分の電流が電流センサ１６及び抵抗素子１８を通して流れるとともに、所定値を超えた分の電流がダイオード素子２０を通して流れるように（即ち、抵抗素子１８における降下電圧がダイオード素子２０の順方向降下電圧と略等しくなるように）抵抗素子１８の抵抗値を設定したので、電流センサ１６に上記所定値を超える被検出電流が流れるのを防止することができ、簡単な構成でもって磁性コア２４が着磁されるのを防止することができる。従って、ホール素子２６からのホール電圧のオフセット電圧が増大するのを防止することができ、被検出電流の検出精度を高めることができる。

なお、ダイオード素子２０及び抵抗素子１８については、電力ライン１２を流れる被検出電流が所定値であるときにおいて、ダイオード素子２０の順方向降下電圧と抵抗素子１８の抵抗値とが等しくなるようなものを適宜選択すればよい。

以上、本考案に従う電流検出回路の一実施形態について説明したが、本考案はかかる実施形態に限定されるものではなく、本考案の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。

上記実施形態では、電流センサ１６を磁気平衡式のタイプのものから構成したが、磁気比例式のタイプのものから構成することもできる。
また、上記実施形態では、電流検出回路２を陽極側の電力ライン１２に設けたが、陰極側の電力ライン１４に設けるようにしてもよく、かかる場合には、ダイオード素子２０のアノード側は電力ライン１４の電力負荷６側に電気的に接続され、またカソード側は電力ライン１４の電源回路４側に電気的に接続される。

本考案の一実施形態による電流検出回路を簡略的に示すブロック図である。 図１の電流センサの構成を示す概略図である。 従来の電流センサの構成を示す概略図である。

符号の説明

２ 電流検出回路
１２ 電力ライン（電流路）
１６，１００ 電流センサ
１８ 抵抗素子
２０ ダイオード素子
２２，１０２ ギャップ
２４，１０４ 磁性コア
２６，１０６ ホール素子
１１２ 電流路

Claims (2)

1. 電流路を流れる被検出電流の大きさを検出するための電流センサと、前記電流センサに対して電気的に直列接続された抵抗素子と、前記電流センサ及び前記抵抗素子に対して電気的に並列接続されたダイオード素子と、を備え、前記電流センサは、ギャップを有する環状の磁性コアと、前記磁性コアの前記ギャップに配設されたホール素子と、を有し、前記磁性コアに囲まれた空間には前記電流路が貫通して通っており、
   前記電流路を流れる被検出電流が所定値を超えたときには、被検出電流のうち前記所定値分の電流が前記電流センサ及び前記抵抗素子を通して流れるとともに、前記所定値を超えた分の電流が前記ダイオード素子を通して流れるように前記抵抗素子の抵抗値を設定したことを特徴とする電流検出回路。
2. 前記電流路を流れる被検出電流が前記所定値を超えたときには、前記抵抗素子における降下電圧が前記ダイオード素子の順方向降下電圧と略等しくなるように前記抵抗素子の抵抗値を設定したことを特徴とする請求項１に記載の電流検出回路。

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