JPH1010162A - 電流検出回路並びに該回路を用いる電圧印加電流測定回路及び定電流源回路 - Google Patents

電流検出回路並びに該回路を用いる電圧印加電流測定回路及び定電流源回路

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JPH1010162A
JPH1010162A JP8182757A JP18275796A JPH1010162A JP H1010162 A JPH1010162 A JP H1010162A JP 8182757 A JP8182757 A JP 8182757A JP 18275796 A JP18275796 A JP 18275796A JP H1010162 A JPH1010162 A JP H1010162A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、電流検出抵抗の切り換えをするリ
ーク防止用のリレーを少なくした電流検出回路を提供す
る。 【解決手段】 抵抗値がR4<R3<R2<R1のと
き、高抵抗値の抵抗R1を負荷RL側にして直列接続し
た前記複数の抵抗R1、R2 、R3 、R4 と、前記抵抗
R1と並列に該抵抗R1をショートするスイッチ11
と、前記抵抗R1、R2と並列に該抵抗R1、R2をシ
ョートするスイッチ12と、前記抵抗R1、R2、R3
と並列に該抵抗R1、R2、R3をショートするスイッ
チ13と、前記スイッチ12、13の一端を共通にし
て、負荷RLとの間に該スイッチ12、13のリーク電
流を防止するリレーK11を設け、複数のスイッチ1
2、13を一つのリレーK11で開閉することによりリ
レーの必要数を削減した解決手段。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、負荷に流れる電流
を、電流の大きさに応じて直列接続された複数の電流検
出抵抗を切り換えて、電位差として検出する電流検出回
路に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術の例について、図3を参照して
説明する。図3に示すように、従来の構成は、基準電圧
源10と、アンプ20と、ゲインを決める抵抗R6、R
7と、バッファアンプ21と、電流検出抵抗R1〜R4
と、半導体スイッチQ21、Q22、Q23と、リレー
K21、K22と、差動アンプ22と、電圧測定手段3
0とで構成している。
【0003】この構成により負荷RLに定電圧を印加し
て、負荷RLに流れる電流を電流検出抵抗R1〜R4で
電圧に変換して測定している。
【0004】次に、図3の電流検出回路の動作について
説明する。基準電圧源10の電圧Eは、アンプ20とゲ
インを決める抵抗R6、R7とで所望の電圧Voに増幅
し、高入力インピーダンスのバッファアンプ21により
電圧帰還をかけて負荷RLに印加する電圧Voを定電圧
化する。
【0005】また、アンプ20から出力される電流Io
は、直列に接続された電流検出抵抗R1、R2、R3、
R4を介して負荷RLに流れる。
【0006】ここで、電流検出抵抗R1、R2、R3、
R4は、R1>R2>R3>R4であり、アンプ20側
が高抵抗で、負荷RL側が低抵抗となっている。
【0007】そして、電流検出抵抗R1、R2、R3、
R4は、負荷RLに流れる電流Ioの大きさに応じて、
半導体スイッチQ21、Q22、Q23と、リレーK2
1、K22とで、電流検出抵抗R4、R3、R2、R1
を切り換えている。
【0008】また、電流検出抵抗間の電位差を差動アン
プ22により差動増幅し、検出電流を電圧に変換して検
出電圧Vmを得ている。
【0009】そして、電流検出抵抗値は、半導体スイッ
チQ21がONで、半導体スイッチQ22、Q23とリ
レーK21、K22とがOFFのときの電流検出抵抗値
は、R2+R3+R4となる。
【0010】また、電流検出抵抗値は、半導体スイッチ
Q21、Q22とリレーK21がONで、半導体スイッ
チQ23とリレーK22とがOFFのときの電流検出抵
抗値は、R3+R4となる。
【0011】そして、電流検出抵抗値は、半導体スイッ
チQ21、Q22、Q23とリレーK21、K22がO
Nのときの電流検出抵抗値は、R4となる。
【0012】ところで、半導体スイッチQ12、Q13
と直列に挿入したリレーK21とリレーK22は、加算
した直列のR4+R3+R2+R1が高抵抗となるため
に、半導体スイッチQ22、Q23にMOS−FETを
使用した場合のリーク電流を防止するために挿入してい
る。
【0013】次に具体例で説明すると、電流検出抵抗R
4、R3、R2、R1をそれぞれ1Ω、9Ω、90Ω、
0.9kΩとし、半導体スイッチQ21は切り換える電
流が小さいのでリーク電流の小さいJ−FETを、半導
体スイッチQ22、Q23は切り換える電流が大きいの
でMOS−FETを使用する。
【0014】例えば、検出電圧が1Vの場合、半導体ス
イッチQ21のJ−FETのリーク電流は約1nAで小
さいが、半導体スイッチQ22、Q23のMOS−FE
Tは約1μAである。
【0015】ここで、検出電圧が1Vのとき合成した直
列抵抗値は1kΩとなり、電流は1mA流れるので、半
導体スイッチQ21のJ−FETによる影響は無視で
き、リレーK21とリレーK22が無い場合、半導体ス
イッチQ22、Q23のMOS−FETに流れる電流が
合計で2μAあるので、約2mVの電圧誤差となる。従
って、測定電圧を4デジットの1000mVで測定すれ
ば2デジットの誤差となる。
【0016】一方、リレーK21とリレーK22を挿入
することによるリーク電流はそれぞれ100nA程度で
あるので、この2つのリレーを挿入することによる誤差
電圧は約0.2mVになるので、測定電圧を4デジット
の1000mVで測定すれば0.2デジットの誤差とな
りリーク電流による誤差は無視できる。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】上記説明のように、電
流検出抵抗が高抵抗になったときは、半導体スイッチの
リーク防止用のリレーを直列に挿入する必要があるが、
そのため電流検出抵抗が多くなるとリレーも増加するこ
とになりコストが上昇し実用上の問題があった。そこ
で、本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、そ
の目的は、電流検出抵抗によるレンジ切り換えをするリ
ーク防止用のリレーを少なくした電流検出回路を提供す
ることを目的としている。
【0018】
【課題を解決する為の手段】即ち、上記目的を達成する
ためになされた請求項1に記載の発明は、アンプ20の
出力と負荷RLとの間に直列に接続した複数の電流検出
抵抗R1、R2、R3、R4) を流れる電流により発生
する電位差を検出し、前記負荷RLに流れる電流を求め
る電流検出回路において、電流検出抵抗値がR4<R3
<R2<R1のとき、高抵抗値の電流検出抵抗R1を負
荷RL側にして直列接続した前記複数の電流検出抵抗R
1、R2 、R3 、R4 と、前記電流検出抵抗R1と並列
に該電流検出抵抗R1をショートするスイッチ11と、
前記電流検出抵抗R1、R2と並列に該電流検出抵抗R
1、R2をショートするスイッチ12と、前記電流検出
抵抗R1、R2、R3と並列に該電流検出抵抗R1、R
2、R3をショートするスイッチ13と、前記スイッチ
12、13の一端を共通にして、負荷RLとの間に該ス
イッチ12、13のリーク電流を防止するリレーK11
を設け、複数のスイッチ12、13を一つのリレーK1
1で開閉することによりリレーの必要数を削減したこと
を特徴とした電流検出回路を要旨としている。
【0019】そして、上記目的を達成するためになされ
た請求項2に記載の発明は、電流検出抵抗を5個以上と
した請求項1記載の電流検出回路を要旨としている。ま
た、上記目的を達成するためになされた請求項3に記載
の発明は、請求項1記載の電流検出回路を用いる電圧印
加電流測定回路を要旨としている。
【0020】さらに、上記目的を達成するためになされ
た請求項4に記載の発明は、請求項1記載の電流検出回
路を用いる定電流源回路を要旨としている。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態は、下記の実
施例において説明する。
【0022】
【実施例】
(実施例1)本発明の実施例1について、図1を参照し
て説明する。構成は、図1に示すように、基準電圧源1
0と、アンプ20と、ゲインを決める抵抗R6、R7
と、バッファアンプ21と、電流検出抵抗R1〜R4
と、半導体スイッチQ11,Q12,Q13と、リレー
K11、差動アンプ22と、電圧測定手段30とで構成
している。この構成により負荷RLに定電圧を印加し
て、負荷RLに流れる電流を検出している。
【0023】次に、電流検出回路の動作について説明す
る。基準電圧源10の電圧Eは、アンプ20と抵抗R
6、R7と、高入力インピーダンスのバッファアンプ2
1とで所望の定電圧Voに増幅して、負荷RLに電圧を
印加される。アンプ20から出力される電流Ioは直列
に接続された電流検出抵抗R4、R3、R2、R1を介
して負荷RLに流れる。
【0024】そして、負荷RLに流れる電流Ioは、そ
の電流の大きさに応じて半導体スイッチQ11,Q1
2,Q13により電流検出抵抗R3、R2、R1をショ
ートして、各電流検出抵抗間の電位差を差動アンプ22
により差動増幅し、検出電流を電圧に変換して検出電圧
Vmが得られる。
【0025】また、電流検出抵抗R4、R3、R2、R
1は、R4<R3<R2<R1であり負荷側が、高抵抗
となっている。また、電流検出抵抗をショートする半導
体スイッチQ11,Q12,Q13との共通接続点も負
荷側とする。
【0026】次に、リレーK11をONとして、半導体
スイッチQ21、Q22、Q23がOFFのとき、電流
検出抵抗値は加算した直列のR4+R3+R2+R1の
加算した抵抗値となり高抵抗値となる。
【0027】この場合、半導体スイッチQ22、Q23
のリーク電流により検出電圧に誤差を生じる。これを防
止するために、リレーK11をOFFとする。
【0028】具体的には、電流検出抵抗R4、R3、R
2、R1をそれぞれ1Ω、9Ω、90Ω、0.9kΩと
し、半導体スイッチQ21をJ−FET、半導体スイッ
チQ22、Q23をMOS−FETとする。
【0029】ところで、この実施例1の構成では、電流
検出用の抵抗が4つの場合で説明したが、測定レンジを
拡大して電流検出抵抗の数が増加した場合でも、追加す
るスイッチの一端を共通にすることでリレーは一つのK
1 のみで、リーク電流による誤差の防止ができる。
【0030】(実施例2)本発明の実施例2について、
図2を参照して説明する。構成は、図2に示すように、
基準電圧源10と、アンプ20と、ゲインを決める抵抗
R8、R9と、電流検出抵抗R1〜R4と、半導体スイ
ッチQ11,Q12,Q13と、リレーK11、帰還ア
ンプ23とで構成している。
【0031】この構成により、アンプ20で出力される
電流Ioは、直列に接続された電流検出抵抗R4、R
3、R2、R1を介して負荷RLに流れ、電流検出抵抗
に流れる電流による電位差を帰還アンプ23と抵抗R9
でアンプ20の入力に帰還して、基準電圧源10の電圧
Eを電流源に変換するアンプ20の電流出力Ioの定電
流化をはかっている。
【0032】また、負荷RLに印加する定電流Ioは電
流検出抵抗R1〜R4の合成抵抗を切り換えることによ
り変更できる。電流検出抵抗R1〜R4の合成抵抗を切
り換える電流検出回路の動作については実施例1と同じ
であるので説明を省略する。
【0033】
【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。即ち、
レンジ切り換えのリレーが削減できるので検出回路の信
頼性の向上と低価格な電流検出回路を得ることができ、
また実装スペースも小さくてすむ効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電流検出回路と該電流検出回路を用い
た電圧印加電流測定回路である。
【図2】本発明の電流検出回路を用いた定電流源回路で
ある。
【図3】従来の電流検出回路と該電流検出回路を用いた
電圧印加電流測定回路である。
【符号の説明】
10 基準電圧源 20 アンプ 21 バッファアンプ 22 差動アンプ 23 帰還アンプ 30 電圧測定手段 R1、R2、R3、R4 電流検出抵抗 R6、R7 抵抗 RL 負荷 Q11、Q12、Q13、Q21、Q22、Q23 半
導体スイッチ K11、K21、K22 リレー

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アンプ(20)の出力と負荷(RL)と
    の間に直列に接続した複数の電流検出抵抗(R1、R
    2、R3、R4) を流れる電流により発生する電位差を
    検出し、前記負荷(RL)に流れる電流を求める電流検
    出回路において、 抵抗値がR4<R3<R2<R1のとき、高抵抗値の電
    流検出抵抗(R1)を負荷(RL)側にして直列接続し
    た前記複数の電流検出抵抗(R1、R2 、R3、R4 )
    と、 前記電流検出抵抗(R1)と並列に該電流検出抵抗(R
    1)をショートするスイッチ(11)と、 前記電流検出抵抗(R1、R2)と並列に該電流検出抵
    抗(R1、R2)をショートするスイッチ(12)と、 前記電流検出抵抗(R1、R2、R3)と並列に該電流
    検出抵抗(R1、R2、R3)をショートするスイッチ
    (13)と、 前記スイッチ(12、13)の一端を共通にして、負荷
    (RL)との間に該スイッチ(12、13)のリーク電
    流を防止するリレー(K11)を設け、 複数のスイッチ(12、13)を一つのリレー(K1
    1)で開閉することによりリレーの必要数を削減したこ
    とを特徴とした電流検出回路。
  2. 【請求項2】 電流検出抵抗を5個以上とした請求項1
    記載の電流検出回路。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の電流検出回路を
    用いる電圧印加電流測定回路。
  4. 【請求項4】 請求項1または2記載の電流検出回路を
    用いる定電流源回路。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7352193B2 (en) 2002-12-11 2008-04-01 Advantest Corporation Voltage-impressed current measuring apparatus and current buffers with switches used therefor
JP2011043434A (ja) * 2009-08-21 2011-03-03 Keithley Instruments Inc アクティブオートレンジ電流検知回路
JP2014216756A (ja) * 2013-04-24 2014-11-17 ニチコン株式会社 過電流検出装置

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US7352193B2 (en) 2002-12-11 2008-04-01 Advantest Corporation Voltage-impressed current measuring apparatus and current buffers with switches used therefor
JP2011043434A (ja) * 2009-08-21 2011-03-03 Keithley Instruments Inc アクティブオートレンジ電流検知回路
JP2014216756A (ja) * 2013-04-24 2014-11-17 ニチコン株式会社 過電流検出装置

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