JPS5811870A - 直流電流検出回路 - Google Patents

直流電流検出回路

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JPS5811870A
JPS5811870A JP56110275A JP11027581A JPS5811870A JP S5811870 A JPS5811870 A JP S5811870A JP 56110275 A JP56110275 A JP 56110275A JP 11027581 A JP11027581 A JP 11027581A JP S5811870 A JPS5811870 A JP S5811870A
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JP
Japan
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current
resistor
diode
emitter
transistor
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JP56110275A
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Tatsuo Yokoyama
横山 達夫
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Denso Ten Ltd
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Denso Ten Ltd
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/145Indicating the presence of current or voltage
    • G01R19/155Indicating the presence of voltage

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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】 本発明は、経済的な構成により高精度で直流電流を検出
する直流電流検出回路に関するものである。
直流電流を検出する回路としては、例えば第1図に示す
構成が知られている。同図に於いて、OPAは演算増幅
器、R,R1〜R4は抵抗、vcc 、 vssは電圧
であって、電流Iは電流検出用抵抗Rに流れ、抵抗R1
〜R4及び演算増幅器OPAからなる差動増幅回路によ
シ抵抗Rの両端の電位差が電流検出電圧eoとして出力
される。この電流検出電圧e。
は、抵抗Rの両端の検出電位を81. e2としてとな
シ、e2=e1+x−Rでhるがら、・・・・・・(2
) となる。R1=Rs 、 R2=R4に選定すると、と
なる。(2)式に於いて、R4/R5k R2/R4の
場合に、右辺第1項は誤差分を表わし、右辺第2項の係
数R1= R5且っR2: R4となるように高精度の
抵抗を使用しなければならないものである。又電位e1
による検出誤差に与える影響も大きいものである。
又動作範囲が狭い欠点を有するものである。即電圧<V
cc  の関係が必要であシ、通常演算増幅器OPAに
加える電圧vcc l VSSO差の(Vcc−Vss
)は約30〜40 Vであって、電圧VSSをOVとし
、又(3) 範囲とした場合は、検出電圧eoが小さくなり、後段の
増幅器を必要とすることになる。この場合、誤差も増幅
されることになる。
゛本発明は、前述の如き従来の欠点を改善したもので、
簡単な構成で高精度の直流電流検出を可能とすることを
目的とするものである。以下実施例について詳細に説明
する。
第2図は本発明の一実施例の要部回路を示し、Qlは゛
トランジスタ、R、RF 、 Re、 RCは抵抗、D
DFはダイオードである。電流検出用の抵抗Rと第1の
ダイオードDとは直列に接続され、npnのトランジス
タQ1のエミッタとベヘスとには、抵抗Rの両端の電圧
がエミッタ抵抗Re及び第2のダイオードDFを介して
加えられ、 コレクタにはコレクタ抵抗Rcが接続され
、トランジスタ。1にょp増幅された検出電圧eaが抵
抗Rcがら取出される。
検出電流工の大きさに応じた抵抗Rの両端の電(4) 圧が前述の如くトランジスタQ1により増幅されて検出
電圧eOが出力されるもので、 この検出電流■、ダイ
オードDに流れる電流ID、エンツタ電流ie、ヘース
電流’B+ コレクタ電流1c及びダイオードDFに流
れる電流ipの関係は、I =ID+’F l1e= 
ic +in = ic(l+x/b、)となる。なお
hFEはトランジスタQ1のエミッタ接地電流増幅率で
ある。そこで、I−Ip )> IF ”i ’C>>
 ’BとなるようにhFEの大きいトランジスタの選定
及び抵抗R,、RFの決定を行なう。それによ’) V
D > VBE−、vFとなる。 なおVDはダイオー
ドDの電流■Dによる順方向電圧、vBEはトランジス
タQ1のベース・エミッタ電流、VFはダイオードD、
の順方向電圧である。
従って、検出電圧e。は、コレクタ電流icとコレクタ
抵抗Rcとの積であるから、 ・j ・・・・・・(4) となる。但し、eo〈(e1+VD)の条件がある。
は誤差分となるが、電流Iが数100mA 以上に対し
て、エミッタ電流i。が数mA以下になるように抵抗R
8を選定することができ、又hrEが100以上のトラ
ンジスタも容易に入手できるものであるから、”/bF
E″−=−0となり、エミッタ電流18は小電流となる
からhFEの温度変化も無視し得る程のものとなる。又
抵抗R,の選定によj) v、 =VBliとなるよう
にすることができるので誤差分は零となシ、(4)式は となる。即ち、電流Iに比例した検出電圧e。を得るこ
とができる。
前述の(4)式及び(5)式から判るように、従来例の
ような高精度の抵抗の選定が不要であり、又検出点電位
e1による影響を受けないものとなる。又(4)式に於
ける( VF −VBE )は、トランジスタQ1のl
c・vBE特性とダイオードD、のty−y、特性とが
同等(6) であるから、抵抗RFの選定によj)Vp−VBE=0
とすることができる。
第3図は本発明の他の実施例を示し、ペア・トランジス
タQl、Q2を用いた場合についてのものである。即ち
一方のトランジスタQ2をダイオード接続して第2図に
於けるダイオードDFとするものであ’) 、’e ”
” ’FとなるようにRFを選定することによシ、各ト
ランジスタQl、Q2のエミッタ間電位差は零となると
共に、温度変化によっても両トランジスタQl、Q2は
特性が同一であるから誤差が大きくなることはない。な
お第2図と同一符号は同一部分を示し、検出電圧e、)
と電流Iとの関係も前述の実施例と同様である。
第4図はnpn )ランジスタQ3を用いた本発明の実
施例の回路を示し、第2図及び第3図に示す実 −施例
がpnp )ランジスタQ1を用いたものに対し、np
n )ランジスタを用いることができることを示すもの
である。従ってコレクタ抵抗Rcを介して電圧V。Cが
トランジスタQ3に加えられ、抵抗RF及びダイオード
DFの接続関係は、ダイオードDに対(7) して第2図及び第3図に示す実施例と反対になつヤいる
。又検出電圧e、)は(4)式及び(5)式と同様であ
る。
前述の各実施例に於いて、トランジスタのコレクタ・エ
ミッタ間電圧をVCEtとすると、動作電圧範囲は、第
2図及び第3図に示す実施例では0≦eo = 1c−
Rc < (e31+Vn )≦VOWとなり、第4図
に示す実施例では、vcc=0とすると、0≧−eQ=
−ic−Rc>  (81+VD)>  Vcgとなる
。トランジスタのコレクタ・エミッタ間電圧Vcg カ
51J V以上のものも容易に入手できるものであるか
ら、動作電圧範囲は従来例に比較して大きくなる。
前述の各実施例に於いて、電流工に比例してエミッタ電
流16が変化するとき(ΔI/I =Δie/ie)、
ダイオードDの順方向電圧VDの変化分ΔvDで決まる
電流IFの変化分ΔiFが、Δiy(ΔieL”iΔi
(Hとなる為、電流Iの変化分Δ工が大となる程、ダイ
オードDFの順方向電圧V、の変化分ΔvFとトランジ
スタのベース・エミッタ間電圧VBHの変化分ΔVBK
とはΔvF〈ΔVBEの関係となるから、成る電流l0
(8) で(VF−VB、)=0となるように抵抗RFを決定し
ても、(ニーIO)カ大テある程誤差分(VF −VB
E )は太きくなシ、検出誤差が生じる場合がある。
第5図は前述の各実施例に於ける電流Iの変化分Δ工に
よる検出誤差を更に小さくする為の実施例の回路を示し
、第2図に示す実施例に対してトランジスタQ4及び抵
抗RBを追加したものである。
このトランジスタQ4のベース・エミッタ間電圧をVB
E4とし、 ベース電流をlとすると、抵抗Rに流れる
電流工との関係は、 I −R+vD=: i −RB 十VBE4    
−”’−” (6)となる。従って電流Iの増加によシ
ペース電流lも増加し、コレクタ電流は(iF+ in
 )で、1F)iBであるから(ty+in)−vlF
となシ、この電流1yもm7+lる。トランジスタQ4
のエミッタ接地電流増幅率をhとすると1、 となる。こノ(7)式に於イテ、(VD  VBE4)
=(1?’あるならば、Δj F/ t F−ΔI/I
  となることを示す。
実際には、大電流領域に於けるダイオードDに流れる電
流IDの変化分ΔIDに対する順方向電圧vDの変化分
ΔvDと、小電流領域に於けるベース電流iの変化分Δ
iに対するベース・エミッタ間電圧V□4の変化分ΔV
BF;4とは異なる為、厳密にはVD = VBE4且
つΔvD−Δv、34にはならない場合がある。しかし
、電流■が100 mA以上では、抵抗RBによるベー
ス’tH,i omit、! リI・R> (VD−V
BE4 )≧0とすることができ、電流工が大きくなる
に従って(Vn−VBE4)/I−R−+0 トナ、6
カラ、検出精1;i広範囲に亘シ向上することになる。
なおトランジスタQ4自身のコレクタ抵抗が大きいので
、抵抗RFは省略することも可能である。
第6図は第4図に示す実施例にトランジスタQ5と抵抗
RBとを追加した実施例の回路を示し、前述の実施例と
同様に、トランジスタQ5によシ、ΔlF/ i y−
ΔI/I  となるように電流ipを制御し、抵抗RB
によシ誤差分の(VD −VBE5 )を調整するもの
である。なおVBE5はトランジスタQ5のベース・工
ミッタ間電圧である。又第5図及び第6図に示す実施例
に於いて、第3図に示す実施例と同様に、トランジスタ
Ql 、 Q3とダイオードDFとをペア・トランジス
タで構成することもできる。
第7図及び第8図は、第2図及び第5図に示す実施例の
誤差分と検出誤差との曲線図であj) 、Re= Rc
 = IKΩ、 R= 1.5Ω、Rn=170Kj7
.第2図に於イテRF = 470Ω、第5図に於イテ
RF == 100Ωとした場合についてのものである
。なお第1図に示す従来例に於いては、抵抗R1〜R4
の精度、検出点電位の変化、演算増幅器OPAのオフセ
ット電圧による誤差分が、電流Iとは無関係に生じ、例
えばR2/R1=2 、 R4/R2= 1.005 
、 R3/R1= 0.995 。
el =: 10 (V) +オフセット電圧= 3 
mVとすると、誤差分は約75 mVとなる。 このよ
うな点を考慮すれば、本発明の実施例では誤差分も少な
くなシ、検出誤差も第2図に示す実施例では4チ以下、
第5図に示す実施例では2%以下となる。
以上説明したように、本発明は、電流検出用抵抗Rと直
列に検出電流工に対して順方向に接続しく11) た第1のダイオードDと、電流検出用抵抗Rの両端を、
エミッタ抵抗Reを介してエミッタと、第2のダ・rオ
ードDF ’e介してベースとにそれぞれ接続し、検出
電圧eQを取出すコレクタ抵抗Rcをコレクタに接続し
たトランジスタQl 、 Q3と、このトランジスタQ
l 、 Q3のベース・エミッタ間電圧VBKと第2の
ダイオードDFの順方向電圧vFとを等しくする為の抵
抗RFとを備えているもので、抵抗を高精度で選定する
ことなく誤差分を零とし、且つ増幅誤差も電流増幅率1
lFEの大きいトランジスタを南いることにより小さく
できるので、高精度で直流電流を検出することができ、
又耐圧の大きいトランジスタも容易に入手できることか
ら動作電圧範囲も大きくすることができる。更に消費電
力も小さいので例えば混成集積回路化も可能である。
又、第1のトランジスタQl 、 Q3に対して、第2
のトランジスタQ41 Q5を設け、第1のダイオード
Dの順方向電圧VDと第2のトランジスタQ4゜Q5の
ベース・エミッタ間電圧とが等しくなるよう(12) に第2のトランジスタQ4 、 Q5のベース電流を選
定したことによシ、検出電流工の広範囲の変化に対して
も、検出誤差を著しく小さくすることができ、例えば1
00 mA以上の電流工を高精度で検出することができ
るものとなる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の直流電流検出回路、第2図乃至第6図は
それぞれ本発明の異なる実施例の回路、第7図及び第8
図は第2図及び第5図の本発明の実施例についての誤差
分及び検出誤差の特性曲線図である。 Q1〜Q5はトランジスタ、R* RF + R(1*
 RC* R1は抵抗、D、DFはダイオードである。 特許出願人 富士通テン株式会社 代理人弁理士 玉 蟲 久 五 部(外3名)第2図 
     第3図 VCC第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電流検出用抵抗と直列に検出電流に対して順方向
    に接続した第1のダイオード、前記電流検出用抵抗の両
    端を、エミッタ抵抗を介してエミッタと、第2のダイオ
    ードを介してベースとにそれぞれ接続し、且つ検出電圧
    を取出すコレクタ抵抗をコレクタに接続したトランジス
    タ、該トランジスタのベース・エミッタ間電圧と、前記
    第2のダイオードの順方向電圧とを等しくする為の抵抗
    とを備えたことを特徴とする直流電流検出回路。
  2. (2)  電流検出用抵抗と直列に検出電流に対して順
    方向に接続した第1のダイオード、前記電流検出用抵抗
    の両端を、エミッタ抵抗を介してエミッタと、第2のダ
    イオードを介してベースとにそれぞれ接続し、且つ検出
    電圧を取出すコレクタ抵抗をコレクタに接続した第1の
    トランジスタ、該第1のトランジスタのベース・エミッ
    タ間電圧と前記第2のダイオードの順方向電圧とを等し
    くする為の抵抗、該抵抗と直列に接続され前記第1のダ
    イオードの順方向電圧とベース・エミッタ間電圧とが等
    しくなるようにベース電流を選定した第2のトランジス
    タとを備えたことを特徴とする直流電流検出回路。
JP56110275A 1981-07-15 1981-07-15 直流電流検出回路 Granted JPS5811870A (ja)

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US06/398,383 US4513245A (en) 1981-07-15 1982-07-14 DC current detector

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JPS5811870A true JPS5811870A (ja) 1983-01-22
JPH0121912B2 JPH0121912B2 (ja) 1989-04-24

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