JPH11248756A - フライング・キャパシタ回路 - Google Patents
フライング・キャパシタ回路Info
- Publication number
- JPH11248756A JPH11248756A JP10054685A JP5468598A JPH11248756A JP H11248756 A JPH11248756 A JP H11248756A JP 10054685 A JP10054685 A JP 10054685A JP 5468598 A JP5468598 A JP 5468598A JP H11248756 A JPH11248756 A JP H11248756A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switch
- capacitor
- differential amplifier
- voltage
- flying capacitor
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- Electronic Switches (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 コモンモード誤差、セットリング時間、電圧
リーク誤差などのフライング・キャパシタ回路の性能上
の問題を改善する。 【解決手段】 直列接続されたコンデンサと、計測電圧
源を前記コンデンサの両端子に接続する第１のスイッチ
と、差動増幅器と、前記コンデンサの両端子を前記差動
増幅器の入力に接続する第２のスイッチと、前記コンデ
ンサの中間端子を前記第２のスイッチと同様のタイミン
グで前記差動増幅器の信号基準電位に接続する第３のス
イッチとを備える。スイッチがＭＯＳトランジスタのゲ
ートを光絶縁駆動する半導体リレー素子である。
リーク誤差などのフライング・キャパシタ回路の性能上
の問題を改善する。 【解決手段】 直列接続されたコンデンサと、計測電圧
源を前記コンデンサの両端子に接続する第１のスイッチ
と、差動増幅器と、前記コンデンサの両端子を前記差動
増幅器の入力に接続する第２のスイッチと、前記コンデ
ンサの中間端子を前記第２のスイッチと同様のタイミン
グで前記差動増幅器の信号基準電位に接続する第３のス
イッチとを備える。スイッチがＭＯＳトランジスタのゲ
ートを光絶縁駆動する半導体リレー素子である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電圧を絶縁的に計測
するフライング・キャパシタ回路に関する。
するフライング・キャパシタ回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】センサ等の出力電圧を絶縁的に計測する
方式としてフライング・キャパシタ回路が知られてい
る。（特開平９−１６１７号公報参照）図３は従来の回
路例を示し、計測対象の電圧源１は第１のスイッチ２を
介してコンデンサ３に、コンデンサ３は第２のスイッチ
４を介してバッファ回路５に接続されている。スイッチ
４を開いた状態でスイッチ２を閉じ電圧源１の電圧をコ
ンデンサ３に移し、次にスイッチ２を開いてスイッチ４
を閉じればバッファ回路５に電圧源１の電圧と同じ電圧
が入力される。スイッチ２と４は同時に閉じないため計
測における絶縁性が保たれる。
方式としてフライング・キャパシタ回路が知られてい
る。（特開平９−１６１７号公報参照）図３は従来の回
路例を示し、計測対象の電圧源１は第１のスイッチ２を
介してコンデンサ３に、コンデンサ３は第２のスイッチ
４を介してバッファ回路５に接続されている。スイッチ
４を開いた状態でスイッチ２を閉じ電圧源１の電圧をコ
ンデンサ３に移し、次にスイッチ２を開いてスイッチ４
を閉じればバッファ回路５に電圧源１の電圧と同じ電圧
が入力される。スイッチ２と４は同時に閉じないため計
測における絶縁性が保たれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】図３において電圧源１
が接地電位に対して不確定な外乱電圧Enに乗っている場
合におきる問題を説明する。閉じていたスイッチ２が開
き、スイッチ４が閉じられた瞬間においてスイッチ2aお
よびスイッチ2bのそれぞれ両端の電圧はゼロからEnに向
かって変化する。このためにスイッチ2aおよびスイッチ
2bのそれぞれオフ容量の電荷の変化によりIaおよびIbな
るリーク電流が流れ、このうちIaはコンデンサ３を通過
してIbと共にバッファ回路５の接地電位に流れ込む。す
なわちコンデンサ３に保持されるべき計測電圧が外乱電
圧Enによって発生するリーク電流Iaによってオフセット
すると云うコモンモード誤差を生ずる。
が接地電位に対して不確定な外乱電圧Enに乗っている場
合におきる問題を説明する。閉じていたスイッチ２が開
き、スイッチ４が閉じられた瞬間においてスイッチ2aお
よびスイッチ2bのそれぞれ両端の電圧はゼロからEnに向
かって変化する。このためにスイッチ2aおよびスイッチ
2bのそれぞれオフ容量の電荷の変化によりIaおよびIbな
るリーク電流が流れ、このうちIaはコンデンサ３を通過
してIbと共にバッファ回路５の接地電位に流れ込む。す
なわちコンデンサ３に保持されるべき計測電圧が外乱電
圧Enによって発生するリーク電流Iaによってオフセット
すると云うコモンモード誤差を生ずる。
【０００４】図４は従来の別の回路例を示し、図３のバ
ッファ回路に相当するのが差動増幅器６である。差動増
幅器６の前にはスイッチ４が閉じられた時コンデンサ３
の電位を差動増幅器６の入力動作範囲にセットリングさ
せるために抵抗器７を設けている。この場合も図３と同
様にリーク電流Ia,Ibが生ずるがそれらは、抵抗器7a,7b
の値を同じにしておくことにより、コンデンサ３を通過
せずにそれぞれ抵抗器7a,7bを経由して接地電位に流れ
込む。したがって前記コモンモード誤差は発生しない。
しかし、抵抗器７の抵抗値は、スイッチ２のオフ容量と
で決まる前記セットリング時間に対しては小さい方が良
く、またスイッチ４が閉じられてから電圧計測が終了す
るまでの間のコンデンサ３の電圧リークに対しては大き
い方が良いという両面の設計制約を持っている。
ッファ回路に相当するのが差動増幅器６である。差動増
幅器６の前にはスイッチ４が閉じられた時コンデンサ３
の電位を差動増幅器６の入力動作範囲にセットリングさ
せるために抵抗器７を設けている。この場合も図３と同
様にリーク電流Ia,Ibが生ずるがそれらは、抵抗器7a,7b
の値を同じにしておくことにより、コンデンサ３を通過
せずにそれぞれ抵抗器7a,7bを経由して接地電位に流れ
込む。したがって前記コモンモード誤差は発生しない。
しかし、抵抗器７の抵抗値は、スイッチ２のオフ容量と
で決まる前記セットリング時間に対しては小さい方が良
く、またスイッチ４が閉じられてから電圧計測が終了す
るまでの間のコンデンサ３の電圧リークに対しては大き
い方が良いという両面の設計制約を持っている。
【０００５】本発明は、従来のフライング・キャパシタ
回路のコモンモード誤差、セットリング時間、電圧リー
ク誤差などの性能上の問題を改善することを目的とす
る。
回路のコモンモード誤差、セットリング時間、電圧リー
ク誤差などの性能上の問題を改善することを目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、直列接続されたコンデンサと、計測電圧源
を前記コンデンサの両端子に接続する第１のスイッチ
と、差動増幅器と、前記コンデンサの両端子を前記差動
増幅器の入力に接続する第２のスイッチと、前記コンデ
ンサの中間端子を前記第２のスイッチと同様のタイミン
グで前記差動増幅器の信号基準電位に接続する第３のス
イッチを備えたものである。
に本発明は、直列接続されたコンデンサと、計測電圧源
を前記コンデンサの両端子に接続する第１のスイッチ
と、差動増幅器と、前記コンデンサの両端子を前記差動
増幅器の入力に接続する第２のスイッチと、前記コンデ
ンサの中間端子を前記第２のスイッチと同様のタイミン
グで前記差動増幅器の信号基準電位に接続する第３のス
イッチを備えたものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１および図２を用いて説明する。
て、図１および図２を用いて説明する。
【０００８】（実施の形態１）図１は本発明の一実施の
形態によるフライング・キャパシタ回路の構成を示し、
前に説明した図４と同じ符号を用いているため差違だけ
を説明すると、コンデンサ３が直列接続された同容量の
コンデンサ3a,3bからなりその中間端子はスイッチ８を
差動増幅器６の信号基準電位すなわち接地電位に接続さ
れている。スイッチ８はスイッチ４と同じタイミングで
開閉される。スイッチ４，８が閉じられた時刻から同様
にスイッチ２のオフ容量によりリーク電流Ia,Ibが生ず
るが、リーク電流Ia,Ibはそれぞれコンデンサ3a,3bを経
由し、スイッチ8を通して接地電位に落ちる。図１に示
した電流の向きの場合、リーク電流Iaはコンデンサ3aに
正のオフセット電圧をリーク電流Ibはコンデンサ3bに負
のオフセット電圧をそれぞれ発生させる。これらのオフ
セット電圧は、回路の対照性により絶対値が等しく電圧
計測回路５の差動特性でキャンセルされるためコモンモ
ード誤差は発生しない。
形態によるフライング・キャパシタ回路の構成を示し、
前に説明した図４と同じ符号を用いているため差違だけ
を説明すると、コンデンサ３が直列接続された同容量の
コンデンサ3a,3bからなりその中間端子はスイッチ８を
差動増幅器６の信号基準電位すなわち接地電位に接続さ
れている。スイッチ８はスイッチ４と同じタイミングで
開閉される。スイッチ４，８が閉じられた時刻から同様
にスイッチ２のオフ容量によりリーク電流Ia,Ibが生ず
るが、リーク電流Ia,Ibはそれぞれコンデンサ3a,3bを経
由し、スイッチ8を通して接地電位に落ちる。図１に示
した電流の向きの場合、リーク電流Iaはコンデンサ3aに
正のオフセット電圧をリーク電流Ibはコンデンサ3bに負
のオフセット電圧をそれぞれ発生させる。これらのオフ
セット電圧は、回路の対照性により絶対値が等しく電圧
計測回路５の差動特性でキャンセルされるためコモンモ
ード誤差は発生しない。
【０００９】次に前記セットリング時間については、ス
イッチ２のオフ容量とスイッチ８のオン抵抗で決まるが
オン抵抗は図４の信号系の抵抗器７と比較して格段に小
さいため格段に改善できる。
イッチ２のオフ容量とスイッチ８のオン抵抗で決まるが
オン抵抗は図４の信号系の抵抗器７と比較して格段に小
さいため格段に改善できる。
【００１０】更に前記電圧リークについては原因であっ
た抵抗器７が不要であるため、差動増幅器６の入力バイ
アス電流を必要に応じて小さく設計すれば問題とならな
い。
た抵抗器７が不要であるため、差動増幅器６の入力バイ
アス電流を必要に応じて小さく設計すれば問題とならな
い。
【００１１】（実施の形態２）図２に本発明の実施に好
適なスイッチ素子の例を示す。このＬＥＤ９の光で光電
素子10を介してＭＯＳトランジスタを開閉する構成のス
イッチ素子は駆動側との光絶縁効果、高オフ耐圧・低オ
ン抵抗のスイッチ特性などに優れる。一方、欠点である
高オフ容量によるコモンモード誤差や、光電電荷の蓄積
に必要なスイッチ作動遅れに係わる電圧リークは本発明
で対策できるため総合的に実用性が高い。
適なスイッチ素子の例を示す。このＬＥＤ９の光で光電
素子10を介してＭＯＳトランジスタを開閉する構成のス
イッチ素子は駆動側との光絶縁効果、高オフ耐圧・低オ
ン抵抗のスイッチ特性などに優れる。一方、欠点である
高オフ容量によるコモンモード誤差や、光電電荷の蓄積
に必要なスイッチ作動遅れに係わる電圧リークは本発明
で対策できるため総合的に実用性が高い。
【００１２】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、従来のフ
ライング・キャパシタ回路の性能を顕著に改善すること
ができる。
ライング・キャパシタ回路の性能を顕著に改善すること
ができる。
【図１】本発明の一実施の形態によるフライング・キャ
パシタ回路の構成図
パシタ回路の構成図
【図２】本発明の一実施の形態によるスイッチ素子の構
成図
成図
【図３】従来のフライング・キャパシタ回路の構成図
【図４】従来のフライング・キャパシタ回路の構成図
１ 電圧源 ２ 第１のスイッチ ３ コンデンサ ４ 第２のスイッチ ６ 差動増幅器 ８ 第３のスイッチ
Claims (2)
- 【請求項１】直列接続されたコンデンサと、計測電圧源
を前記コンデンサの両端子に接続する第１のスイッチ
と、差動増幅器と、前記コンデンサの両端子を前記差動
増幅器の入力に接続する第２のスイッチと、前記コンデ
ンサの中間端子を前記第２のスイッチと同様のタイミン
グで前記差動増幅器の信号基準電位に接続する第３のス
イッチとを備えたことを特徴とするフライング・キャパ
シタ回路。 - 【請求項２】スイッチがＭＯＳトランジスタのゲートを
光絶縁駆動する半導体リレー素子であることを特徴とす
る請求項１記載のフライング・キャパシタ回路。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10054685A JPH11248756A (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | フライング・キャパシタ回路 |
| PCT/JP1999/001075 WO1999045402A1 (fr) | 1998-03-06 | 1999-03-05 | Instrument de mesure de tension a condensateur volant |
| EP99907870A EP0990913B1 (en) | 1998-03-06 | 1999-03-05 | Voltage measuring instrument with flying capacitor |
| US09/403,512 US6362627B1 (en) | 1998-03-06 | 1999-03-05 | Voltage measuring instrument with flying capacitor |
| DE69937220T DE69937220T2 (de) | 1998-03-06 | 1999-03-05 | Spannungsmessvorrichtung mit fliegendem kondensator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10054685A JPH11248756A (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | フライング・キャパシタ回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11248756A true JPH11248756A (ja) | 1999-09-17 |
Family
ID=12977660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10054685A Pending JPH11248756A (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | フライング・キャパシタ回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11248756A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639409B2 (en) | 2000-11-02 | 2003-10-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Battery voltage measurement device |
| US6639408B2 (en) | 2000-11-02 | 2003-10-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Battery voltage measurement device |
| JP2005300195A (ja) * | 2004-04-07 | 2005-10-27 | Etou Denki Kk | 測定装置 |
| US7288919B2 (en) | 2001-10-01 | 2007-10-30 | Sanken Electric Co., Ltd. | Voltage balance circuit, voltage detective circuit, voltage balancing method, and voltage detecting method |
| JP2009109476A (ja) * | 2007-06-15 | 2009-05-21 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte Ltd | 高電圧アイソレーション付きの集積バッテリー電圧センサ、バッテリー電圧感知システム、及びバッテリー電圧感知方法 |
| JP2009236711A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Hitachi Ltd | 組電池の総電圧検出回路 |
| JP2015141028A (ja) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | 矢崎総業株式会社 | 絶縁検出装置 |
-
1998
- 1998-03-06 JP JP10054685A patent/JPH11248756A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6639409B2 (en) | 2000-11-02 | 2003-10-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Battery voltage measurement device |
| US6639408B2 (en) | 2000-11-02 | 2003-10-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Battery voltage measurement device |
| US7288919B2 (en) | 2001-10-01 | 2007-10-30 | Sanken Electric Co., Ltd. | Voltage balance circuit, voltage detective circuit, voltage balancing method, and voltage detecting method |
| JP2005300195A (ja) * | 2004-04-07 | 2005-10-27 | Etou Denki Kk | 測定装置 |
| JP4672277B2 (ja) * | 2004-04-07 | 2011-04-20 | 江藤電気株式会社 | 測定装置 |
| JP2009109476A (ja) * | 2007-06-15 | 2009-05-21 | Avago Technologies Ecbu Ip (Singapore) Pte Ltd | 高電圧アイソレーション付きの集積バッテリー電圧センサ、バッテリー電圧感知システム、及びバッテリー電圧感知方法 |
| JP2009236711A (ja) * | 2008-03-27 | 2009-10-15 | Hitachi Ltd | 組電池の総電圧検出回路 |
| JP4649489B2 (ja) * | 2008-03-27 | 2011-03-09 | 株式会社日立製作所 | 組電池の総電圧検出回路 |
| US8760168B2 (en) | 2008-03-27 | 2014-06-24 | Hitachi, Ltd. | Assembled battery total voltage detection circuit |
| JP2015141028A (ja) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | 矢崎総業株式会社 | 絶縁検出装置 |
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