JPH02134575A - 電源電流測定回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電源電流測定回路に係り、特に、電源ラインに
電流検出用抵抗器を接続して、その両端の電圧を測定す
ることにより電源電流を測定する〔発明の概要〕 電源に連らなる電源線に電源電流測定用の抵抗器を挿入
し、上記抵抗器の一端側及び他端側の電圧を降下させて
差動増幅器の反転入力端子及び非反転入力端子にそれぞ
れ供給し、上記差動増幅器に入力される電圧が上記電源
の電圧よりも十分に低くなるようにすることにより、上
記差動増幅器を上記電源で動作させて上記抵抗器を流れ
る電流の大きさを検出できるようにした電源電流測定回
路である。

〔従来の技術〕

電流が流れる線路に抵抗器を直列に挿入し、この抵抗器
の両端に現われる電圧を差動増幅器に与えて増幅するこ
とにより、上記電流の大きさを測定するようにした測定
回路が知られている。

第４図はこのような測定回路を用いて電源電流を測定す
るようにした例を示す回路の測定原理図である。この回
路はバッテリー１のプラス電極に接続された電源ライン
２に電流検出用の抵抗Ｒ８を直列に挿入すると共に、こ
の抵抗Ｒｓの一端Ａ点及び他端Ｂ点の間に現われる電圧
を差動増幅器６の反転及び非反転入力端子にそれぞれ与
えている。また、差動増幅器６のプラス側電源端子が電
流検出用抵抗Ｒｓの一端Ａ点側の電源ライン２に接続さ
れていると共に、マイナス側電源端子が接地ライン５に
接続されていて、差動増幅器６はバッテリーｌから供給
される動作電圧で動作するように構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

差動増幅器を動作させる場合、その入力端子には差動増
幅器の電源電圧よりも低い入力電圧が与えられるように
しなければならない。この電圧差が小さくても動作可能
な差動増幅器もあるが、−般には動作電圧よりも入力電
圧の方がかなり低くないと動作不良となる。

第４図の回路の場合、差動増幅器６の入力端子に供給す
る電圧と電源端子に供給する電圧とが同じである。した
がって、このような回路構成では差動増幅器６を動作さ
せることができないので、従来はこのような測定方法で
電源電流の大きさを測定する場合には差動増幅器６の動
作電源として、バッテリー１の電圧Ｅよりも高い電圧を
出力する電圧源を別に設けていた。このため、全体の回
路構成が複雑になってしまうと共に、コスト高になって
しまう問題があった。

本発明は上述の問題点にかんがみ、電源ラインに挿入さ
れた抵抗器の両端の電圧を差動増幅し、電源に流入する
電流、または電源から流出する電流の大きさを測定する
差動増幅器を上記電源の電圧で動作させることができる
ようにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段］ 本発明の電源電流測定回路は、電源電流ｉを検出するた
めに電源線２に挿入された抵抗Ｒ３と、上記抵抗Ｒ１の
各端の電圧を分圧する一対の分圧回路３．４と、各分圧
回路３．４の分圧点に一対の入力端６ａ、６ｂが接続さ
れた差動増幅器６とを具備し、上記差動増幅器６の出力
から電源電流ｉに応じた検出出力を得るようにしである
。

〔作用〕

電流検出用抵抗器Ｒ３の一端側及び他端例の電圧を分圧
回路３．４で降下させて、差動増幅器６の反転入力端子
６ａ及び非反転入力端子６ｂにそれぞれ与える。したが
って、差動増幅器６に入力される電圧Ｖｌ、Ｖ！が電源
１の電圧Ｅよりもかなり低くなるようにできるので、上
記電源１から動作電圧を与えて上記差動増幅器を動作さ
せることが可能になる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例を示す電源電流測定回路の回
路図である。この回路図は、電流検出用抵抗Ｒ３の一端
側のＡ点と接地ライン５とが第１の分圧回路３で接続さ
れると共に、測定用抵抗Ｒ８の他端側のＢ点と接地ライ
ン５とが第２の分圧回路４で接続されている。

第１の分圧回路３は抵抗器ｒｌ　とｒ２とを直列に接続
して構成されていて、分圧点であるこれらの抵抗器ｒｌ
　、ｒｔの接続点ａと差動増幅器６の反転入力端子６ａ
とが接続されている。また、第２の分圧回路４は抵抗器
ｒ、とｒ、とを直列に接続して構成され、分圧点である
各抵抗器ｒ３、ｒ４の接続点Ｂと差動増幅器６の非反転
入力端子６ｂとが接続されている。

電流検出用抵抗Ｒ５を電源電流ｉが流れるとｉＲｓ　　
（ｖ）の電圧降下が生じる。したがって、抵抗Ｒ３の一
端側Ａ点の電位は、電源電流ｉが放電方向に流れるとき
は（Ｅ　−ｉ　Ｒｓ　）　　（Ｖ）となり、充電方向に
流れるときは（Ｅ＋　ｉ　Ｒｓ　）（Ｖ）となる。また
、抵抗Ｒ５の他端側８点の電位はＥ〔■〕で一定である
。したがって、第２の分圧回路４の接続点ａから反転入
力端子６ａに与えられる電圧ｖ１は、 Ｖ、　　＝Ｅ・　　　　　　　　　　（Ｖ）　　・−・
−・・＋１）ｒｔ　　＋　　ｒｘ となる。また、電源電流ｉが放電方向に流れる場合、第
１の分圧回路３の接続点すから反転入力端子６ｂに与え
られる電圧ｖ２は、 となる。またこの場合、差動増幅器６に与えられる動作
電圧Ｖ、は、 Ｖ３−　（Ｅ　　ｔ　Ｒｓ　）　　（Ｖ）　−−−−−
−−−（３）となる。

一般に、電源ライン２に直列に挿入されるこのような電
流検出用抵抗Ｒ８は抵抗値が低いので、かなり大きな電
源電流ｉが流れた場合でも降下電圧ｌＲ８はそれほど大
きくならない、したがって、差動増幅器６に与えられる
動作電圧ｖ３の大きさはバッテリーｌの出力電圧Ｅに近
い電圧値である。

一方、反転入力端子６ａに与えられる入力電圧ｖ１及び
非反転入力端子６ｂに与えられる入力電圧ｖ３の大きさ
は、分圧用抵抗器ｒｌ　とｒ！、ｒｓとｒ４の大きさを
それぞれ選定して適当に設定することができる。例えば
、＋１１式及び（２）式においてｒｌ＝ｒｔ　、ｒｓ　
＝ｒ４とすれば、反転端子入力電圧ｖ、＝１／２・Ｅ　
（Ｖ）となり、非反転端子入力電圧ｖｇ＝１／２・（Ｅ
　　１Ｒｓ）（Ｖ）となる。

即ち、差動増幅器６に入力される電圧の大きさをバッテ
リーｌの出力電圧Ｅの半分、または半分に近い大きさに
低下させることができる。したがって、バッテリー１か
ら動作電圧を与えて差動増幅器６を動作させることが可
能となる。このため、バッテリー１よりも高い電圧を得
るための電源装置を設ける必要がなくなり、測定回路の
構成を簡略化できる。

差動増幅器６から出力される電流検出電圧ｖ０は、 ｒｌ＋ｒ冨　　　　　　　　　　　ｒｌ　＋　ｒ４とな
る。ここで、 ｒｌ　　＋ｒｚ　　　　　　ｒｌ　　＋ｒ。

β＝ ｒ　３　＋ｒ。

とすると、（４）式は、 ｖｏ＝α＋β１−−−−・−−−一・〜・・−一−−−
−・−・・・・・・・−・−・・（７）となる。したが
って、実施例の電源電流測定回路は、差動増幅器６をバ
ッテリー１から与える動作電圧で動作させることができ
るばかりでなく、各抵抗器ｒ１〜ｒ４の大きさを選定す
ることにより、（７）式におけるオフセット電圧α及び
増幅率βを変化させることができる。即ち、オフセット
電圧αを調節することができると共に、電源電流ｉの大
きさに応じた大きさの電流検出電圧ｖ、が得られる。

このようにして検出した電流検出電圧ｖ０を、例えば第
２図のモータ駆動回路図に示すように、電動機７の動作
制御を行なっている制御回路１０に与え、電動機７を定
出力または定トルクで駆動させるための制御信号として
使用する。

また、この電流検出電圧■。の大きさを監視することに
より、充放電時における過電流を防止して回路を保護す
ることができる。

第３図は第１図と異る実施例を示す電流測定回路の回路
図である。この回路では、分圧用抵抗Ｒ５とＫＲ，とで
第２の分圧回路４が形成され、分圧用抵抗ＲとＫＲとで
第１の分圧回路３が形成されている。

第２の分圧回路４は第１図の回路と同様に、−端が電源
ライン２のＢ点に接続され他端が接地ライン５に接続さ
れている。また、第１の分圧回路３は一端が電源ライン
２のＡ点に接続され、他端が差動増幅器６の出力端子に
接続されている。

この例の場合も、第２の分圧回路４０両端にバッテリー
ｌの電圧Ｅ　（Ｖ）が与えられ、これを分圧用抵抗器Ｒ
，、ＫＲ，で分圧した電圧が接続点ａから非反転入力端
子６ｂに与えられる。したがって、非反転端子入力電圧
ｖ２は、 となる。また、第１の信号入力線３の抵抗器ＲとＫＲと
の接続点すの電圧が反転入力端子６ａに与えられる。反
転入力端子６ａの電位が非反転入力端子６ｂの電位と同
じになるように、抵抗器ＫＲを通して出力電圧ｖ０の一
部が戻される。

したがって、ｂ点の電圧ｖ１はａ点の電位と同じになる
。即ち、 電位差が得られ、差動増幅器６を正常に動作させること
ができる。

第３図の回路において、 ＫＲＲ となるので、ゲインＧ−１、即ちＲ＝ＫＲとすると、第
３図の回路の出力電圧ｖ０は、 ｖｏ＝ｉＲｓ−・−・・−・−・−・・−・・−・−・
・−・・・＠となる。

差動増幅器６の電源端子に与えられる電圧、即ちＡ点の
電位ｖＡは上述したように（Ｅ＋１Ｒｓ）（Ｖ）である
。ここで、Ｒ＝Ｒ，とすると共にゲイン＝１、即ちＲ＝
ＫＲとすると、（８）式及び（９）式におけるＶＺ、Ｖ
ｌ　は、 Ｖｚ　＝　Ｖ　＋　＝　１　／　２・Ｅ　（Ｖ）　−−
−−−−−−−ＱＯＩとなる。一方、差動増幅器６に与
えられる動作電圧Ｖ、は第１図の例の場合と同じ（Ｅ：
！：１Ｒｓ）（Ｖ）である。したがって、この例の場合
も動作電圧Ｖ、と入力電圧Ｖｌ、ＶＺとの間には大きな
り点側の電圧、即ち、バッテリー１の出力電圧Ｅを動作
電圧として差動増幅器６に与えるようにしても、入力電
圧と電源電圧との間に大きな電位差を得ることができる
。

（発明の効果〕 本発明は上述したように、電源線に抵抗器を挿入して電
源電流の大きさに応じた電圧を発生させると共に、上記
電圧を降下させて差動増幅器の入力端子に与えるように
したので、差動増幅器の入力電圧レベルを電源の電圧よ
りも大幅に低くすることができ、上記電源から動作電圧
を供給して上記差動増幅器を動作させるようにすること
ができる。したがって、上記電源の電圧よりも高い電圧
を出力するための電圧源を不要にでき、回路の簡素化及
び低コスト化が図れる。

・−・−・−・−・・・・−第２の分圧回路・・・・−
・−・・・−・〜差動増幅器ａ−・−・・・・・・−・
・・−入力端子ｂ−・−・−・・・・・・入力端子

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電源電流を検出するために電源線に挿入された抵抗と、 上記抵抗の各端の電圧を分圧する一対の分圧回路と、 各分圧回路の分圧点に一対の入力端が接続された差動増
   幅器とを具備し、 上記差動増幅器の出力から電源電流に応じた検出出力を
   得るようにした電源電流測定回路。