JPH02259471A - 電流検出器 - 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】 イ３発明の目的 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子機器又は電気機械等に使用される電流検
出器に関するもので、特にトロイダル状磁性体コアの磁
路の一部にギャップを設は該ギャップ内に磁気感応素子
を構成した方式の電流検出器の電気回路に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

トロイダル状の磁性体コアの磁路の一部にギャップを設
は該ギャップ内に磁気感応素子を構成し、該トロイダル
状の磁性体コアを貫通する直流電流を測定する一般的な
電流検出器の構成図を第４図に、電気回路のブロック図
を第５図に示す。この第５図に示すブロック図の従来方
式による電気回路図を第６図に示す。

第５図のブロック図に示す駆動回路１に相当するのが第
６図に示すトランジスタＴｒ＋を含む回路である。磁気
感応素子２は、一般的にはホール素子又は磁気抵抗効果
素子を使用しており、第６図の電気回路図ではＨｉで示
す。

第６図の増巾回路は集積回路ＩＣ２を含む回路である。

第６図に示す可変抵抗器ＶＲＩ、及びＶＨ２はホール素
子Ｈｉ及び集積回路ＩＣ２のオフセット電圧を調整する
部品である。同じく可変抵抗器ＶＲ３、ＶＨ２は増巾回
路の増中度を調整する部品である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の電流検出器の電気回路図（第６図に示す）におい
て電流検出感度、即ち出力電圧／被測定直流電流を大き
くするためには、増巾回路の増中度を大きくすることで
あるが、しかし該増巾回路の増中度を大きくするにとも
ない磁気感応素子であるホール素子Ｈｉのオフセット電
圧も大きくなり、且つ該オフセット電圧は、環境温度に
より変化するので、環境温度条件も含めた条件でのオフ
セット電圧の調整が必要になる。しかしこの調整は時間
のかかる困難な調整作業であった。又第６図に示す従来
の回路では環境温度の変化による温度ドリフトを補正す
る回路素子が無いので、温度による特性ばらつきの多い
ホール素子等の磁気感応素子、温度ドリフト等が出力電
圧に直接影響し電流検出器の性能並びに用途の限界とな
っていた。即ち従来の電流検出器は被測定直流電流の絶
対値測定に使用されるよりも、被測定直流電流の異常電
流値検出等に使用されることが多かった。

口０発明の構成 〔課題を解決するための手段〕 本発明は従来のかかる欠点を除くため、トロイダル状の
磁性体コアの磁路の一部にギャップを設は該ギャップ内
に磁気感応素子を挿入構成した電流検出器の電気回路に
おいて、後段のバッファ回路の入力回路をオフセット調
整用回路と温度補正用回路の加算回路とし、該温度補正
用回路として温度係数の大きな抵抗温度センサーと温度
係数の小さな可変抵抗器、又はトリミング抵抗器を直列
に接続した回路を２組直列に接続し、分圧回路を構成し
た。

更に前記オフセット調整用回路及び温度補正用回路の電
源に使用する定電圧回路として、正極電源に抵抗温度セ
ンサーをシャントレギュレーターの基準電圧の温度補正
回路に使用した電源回路を構成し、負極電源に演算増中
器の反転増巾回路を用いて正極電源の正側電源電圧に負
側電源電圧を調整できるように電源回路を構成した。

ホール素子等の磁気感応素子はオフセット電圧、及び該
オフセット電圧の温度係数の特性ばらつきが大きく、第
６図に示す従来の電気回路ではオフセット電圧は調整で
きるが、温度ドリフトを補正する回路が構成されていな
いので、環境温度が変化すると電流検出器の出力電圧が
変化した。

本発明はホール素子等の磁気感応素子のオフセット電圧
の温度ドリフト量の大きさと、その正、負の極性を先ず
測定し、その測定データをもとに、抵抗温度センサー等
の温度係数の大きい抵抗と温度係数の小さい抵抗を組み
合せ、該２種類の抵抗による分圧回路を構成し、抵抗温
度係数比によるオフセット電圧の温度ドリフトを補正す
る方法である。基準の電圧調整は温度係数の小さい抵抗
、即ち可変抵抗器又はトリミング抵抗器により行う。

その後環境温度の変化による温度ドリフトは、温度係数
の大きい抵抗温度センサーと前記温度係数の小さい可変
抵抗器、又はトリミング抵抗器との比により自動的にオ
フセット電圧の温度変動を補正する。

〔作用〕

上記のように構成した電流検出器の電気回路は温度係数
の違いを組み合せた抵抗器の分圧回路にて構成しである
のでオフセット電圧の温度変動を補正する働きをする。

〔実施例〕

実施例について図面を参照して説明すると、第４図は電
流検出器の構成正面図である。トロイダル状の磁性体コ
ア５に被測定電流を流すコイル４を貫通させ、該コイル
４の電流によって生じる磁束を磁性体コア５が集束し、
該磁性体コア５のギャップ６の空間に磁束を生じさせ、
その空間の磁束をホール素子又は磁気抵抗素子等の磁気
感応素子２にて磁束の強さを測定するものである。

第５図にブロック図を示す。槽中回路３、及び定電圧回
路７が本発明がなされたブロックである。

第６図は従来の電流検出器の電気回路であり磁気感応素
子の温度ドリフトに対する対策回路は無い。

第１図は本発明の電流検出器の一実施例の電気回路図で
ある。集積回路ＩＣ３を含む回路が第５図に示す駆動回
路１である。磁気感応素子２はホール素子又は磁気抵抗
効果素子が使われる。槽中回路は集積回路ＩＣＩ、集積
回路ＩＣ２を含む回路にて構成されるが、バッファ回路
を構成する集積回路ＩＣ２の入力側に抵抗器Ｒ２４、抵
抗器Ｒ２５の加算回路が構成されている。オフセット調
整用の可変抵抗器Ｒ２７、及びＲ２８の分圧回路は抵抗
器Ｒ２４に接続され、オフセット調整の機能をもつ。温
度補正用回路は、抵抗温度センサーＲ１９及びＲ２２、
並びに温度係数の小さな可変抵抗器、又はトリミング抵
抗器Ｒ２０及びＲ２１の分圧回路にて構成され抵抗器Ｒ
２５に接続されている。分圧回路の上半分を構成する抵
抗温度センサーＲ１９、可変抵抗器又はトリミング抵抗
器Ｒ２０の部分と同じく下半分を構成する可変抵抗器又
はトリミング抵抗器Ｒ２１、抵抗温度センサーＲ２２の
部分の抵抗温度係数が互いに補正し合うようになってい
る。調整方法は、先ず可変抵抗器又はトリミング抵抗器
Ｒ２０の抵抗値と可変抵抗器又はトリミング抵抗器Ｒ２
１を等しく、抵抗温度センサーＲ１９の抵抗値と抵抗温
度センサーＲ２２を等しくとり環境温度２５℃と温度７
５℃にて、電流検′出器全体の温度−出力電圧特性、並
びにオフセット電圧の温度ドリフトを測定する。一般に
はオフセット電圧の発生場所は磁気感応素子２であり、
この部分のオフセット電圧の温度ドリフトが最も大きい
。環境温度を変えた場合のオフセット電圧及びその温度
ドリフトの関係を第２図（ａ）に示す。そのオフセット
電圧及び温度ドリフト量を最小になるように第１図に示
す。抵抗温度センサーＲ１９及びＲ２２、並びに可変抵
抗器又はトリミング抵抗器Ｒ２０及びＲ２１の各抵抗値
を決定する。Ｒ１９、Ｒ２２に使用する抵抗温度センサ
ーの抵抗温度計数は数千ＰＰＭ／’Ｃである。一方可変
抵抗器又はトリミング抵抗器Ｒ２０、Ｒ２１に使用する
抵抗器の温度係数は±５０ＰＰＭ／”Ｃ以下である。

オフセット電圧の温度ドリフト補正調整を行うと、温度
２５℃に於けるオフセット電圧が零にならず若干発生す
る場合がある。

例えば第２図（ｂ）に示す如く温度補正用回路調整によ
り発生するオフセット電圧のように、この余分なオフセ
ット電圧とホール素子並びに集積回路ＩＣＩの固有のオ
フセット電圧を含めて零になるようにオフセット調整用
回路の可変抵抗器、又はトリミング抵抗器Ｒ２７又はＲ
２８にて再度調整する。

本方式の温度補正用調整回路、オフセット調整用回路の
バイアス電圧＋Ｖｚ、　−Ｖｚは第１図シャントレギュ
レータＩＣ５と反転増巾回路ＩＣ４にて構成している。

正のバイアス電圧十Ｖｚとなるシャントレギュレータの
出力電圧は負の温度係数をもっており、温度ドリフト精
度を悪くする要因となっている。

これを補正するために負の温度係数をキャンセルするよ
うにシャントレギュレーターＩＣ５のリファレンス電位
を決めている分圧回路の抵抗の抵抗温度センサーＲ２及
び抵抗器Ｒ３が正の温度係数をもつように抵抗温度セン
サーＲ２を利用してシャントレギュレーターＩＣ５の負
の温度係数をキャンセルすることにより温度ドリフトの
精度をあげることができる、又負のバイアス電圧−Ｖｚ
は、定電圧回路に反転増巾回路ＩＣ４を泪いているため
にバイアス電圧−Ｖｚが容易に可変でき正負の出力電圧
がそろったものとなり精度もよいものとなる。第４図中
の槽中回路３の他実施例として第３図に示すように第４
図の槽中回路３と温度ドリフト補正用回路及びオフセッ
ト調整用回路を１つの集積回路を含む回路ＩＣＩＩにま
とめても同様にオフセット調整、及び温度補正を行うこ
とができる。

即ち磁気抵抗効果素子２の出力の一方に温度補正回路及
びオフセット調整用回路の加算回路を接続する方式であ
り回路素子が少なくてすむ利点がある。

ハ０発明の効果 〔発明の効果〕 以上述べた如く、本発明によればオフセット電圧の温度
ドリフト補正を行った定電圧回路をバイアス回路の基準
電源とし、抵抗温度センサなどのリニアで温度係数の大
きい抵抗体に温度係数の小さい可変抵抗器、又はトリミ
ング抵抗器を直列に接続し、正、負のバイアス定電圧回
路に１対の直列の抵抗器類からなるベアの抵抗回路を接
続し、分圧回路を構成することによりホール素子等から
生ずる正負極性のオフセット電圧の温度ドリフトをキャ
ンセル補正し、温度変化のない高精度な電流検出器を提
供することができる。

又可変抵抗器類に於て、プリント基板に印刷したトリミ
ング抵抗器による調整を行う方式だとコンピューターを
利用したトリミングマシーンを使用できるので全て自動
にて調整でき、容易に低コストにて調整できるという利
点をもった低コストで広範囲な用途に適した電流検出器
の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である電流検出器の電気回路図
。 第２図（ａ）、（ｂ）は本発明によるオフセット電圧の
温度ドリフトの調整の過程を示すグラフ。 第３図は他の実施例の増巾回路図。 第４図は一般に用いられている電流検出器の構成を示す
構成正面図。 第５図は同じく電流検出器に用いられている電気回路の
ブロック図。 第６図は従来の電流検出器の電気回路図。 １・・・駆動回路、２・・・磁気感応素子、３・・・槽
中回路、４・・・コイル、５・・・磁性体コア、６・・
・ギャップ、７・・・定電圧回路。 特許出願人　　株式会社トーキン 第２図 （Ｇ） （ｂ） 第３図 −り 第４図 第５図 第６ｒＸＪ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、トロイダル状磁性体コアの磁路の一部にギャップを
   設け、該ギャップ内に磁気感応素子を挿入構成した電流
   検出器の電気回路において、後段のバッファ回路の入力
   回路をオフセット調整用回路と温度補正用回路の加算回
   路としたことを特徴とする電流検出器。 ２、温度補正用回路として、温度係数の大きな抵抗温度
   センサーと温度係数の小さな可変抵抗器又はトリミング
   抵抗器を直列に接続した回路を、２組直列に接続し分圧
   回路を構成したオフセット電圧の温度変化を補正する請
   求項１記載の電流検出器。 ３、上記請求項１記載のオフセット調整用回路及び温度
   補正用回路の電源に使用する定電圧回路として、正極電
   源に抵抗温度センサーをシャットレギュレーターの基準
   電圧の温度補正回路に使用した電源回路を構成し、負極
   電源に演算増巾器の反転増巾回路を用いて正極電源の正
   側電源電圧に負側電源電圧を調整できるように電源回路
   を構成した定電圧回路をもつ請求項１記載の電流検出器
   。