JPS618673A - 高感度電流検出回路 - 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】 本発明は、電流検出範囲が広範囲でかつ高感度を有する
高感度電流検出回路に関する。

従来電流検出回路では、たとえば第１図に示すようなぎ
ルテージフォロワー回路、第２図に示すような電流−電
圧変換回路が用いられている。

第１図に示すボルテージフォロワー回路で電源ｖｃｃか
ら負荷１を介してオペアンプ２の非反転入力に接続する
。そしてこの非反転入力を抵抗３を介して基準電位に接
続する。そしてオペアンｆ２の反転入力を出力に接続す
る。このようにすれば出力電圧ｅｌは抵抗３の値Ｒ１と
この抵抗３を流れる電流ｓ１の積ｅｌ＝ｓｌ＊Ｒ１で与
えられる。

また第２図に示す電流−電圧変換回路では電流ｉｇをオ
ペアンプ４の反転人力へ与えるとともに、この反転入力
と出力との間に抵抗５を介挿する。そして非反転入力を
基準電位に接続するようにしている。このようにすれば
出力電圧ｅｘは電流ｉｌと抵抗５の値Ｒ，の積に−１を
乗じて６ｚ＝−６雪ｍＢ−で与えられる。

しかしながらこのようなもので電流感度の切換を行なう
場合は、たとえば第１図に示すボルテージフォロワー回
路では抵抗３に適宜にタップを設け、このフラジを機械
的あるいは電子的なスイッチで選択するようにしている
。−刃高感度電流検出回路の場合オペアンプ２の入力回
路は極めて高インピーダンスなので上記スイ。

チの絶縁抵抗が電流検出感度に犬きく影響する。

このために上記スイッチを含む回路は高い絶縁抵抗を維
持できるようにし、さらに所謂ガーデイング対策を施す
必要があるがその実施は極めて困難である。

また第２図に示す電流−電圧切換変換回路の場合も抵抗
５を複数個、並列に設けてスイッチで切換えるために第
１図と同様にガーデイング対策を施す必要がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので簡単な構成
で微小電流を正確に検出することができる高感度電流検
出回路を提供することを目的とするものである・ 以下本発明の一実施例を第３図に示す回路図を参照して
詳細に説明する。図中１１．１２は入力端子で検出すべ
き電流を与える。そして入力端子１１を第１のオペアン
プ１３の非反転入力へ接続するとともに電流検出用の抵
抗値Ｒ３の第１の抵抗１４を介して第２のオペアンプ１
５の反転入力に接続してゴルテージフォ乎ワー回路を構
成している。そして第１のオペアンｆ１３の反転入力と
出力を接続するとともにこの出力を第１の出力端子１５
を介して切換回路１６に接続している。ここで第２のオ
ペアンプが飽和しない状態においてＢ点の電位は０であ
る。

そして第２のオペアンプの非反転入力を抵抗値Ｒ４の抵
抗１７を介して入力端子１２および基準電位に接続して
いる。そして第２のオペアンプ１５の反転入力と出力と
の間に抵抗値Ｒ。

の抵抗１８およびカソードを共通に直列接続にしたツェ
ナー電圧ｖｔのツェナーダイオード１９゜２０を介挿し
電流−電圧変換回路を構成している・そして第２のオペ
アンプ１５の出力を第２の出力端子２１を介して切換回
路１６へ与える。

なお切換回路１６は第１．第２の出力端子１５゜２１の
出力の一方を選択して第３の出力端子２２から出力する
。なお上記ツェナーダイオード１９．２０はアノードを
共通に接続してもよいＯ なおここで第４．第５の抵抗１７．１８の抵抗値Ｒ４，
Ｒ，は等しく、かつ第３の抵抗１４の抵抗値Ｒ１に比し
て第５の抵抗１８の抵抗値は遥かに大きいとする。

たとえば第３の抵抗１４はＩＭΩ、第４．第５の抵抗１
７．１８をＩＧΩとすれば端子１１．１２間を流れる電
流ｉ３が１μ人で出力端子１５の電圧ｅｓは１ｖとなる
。また上記電流ｉ３が１ｎＡで出力端子２１の電圧ｅ４
は１■となる。すなわち電流ｉｓと出力電圧ｅｌ＋６４
は第４図に示すような関係となる。したがって、たとえ
ば第２の出力端子ｅ４の電圧がＩＯＶまで、すなわち電
流（３が１０　ｎＡまでは切換回路１６で電圧ｅ４を選
択して出力し、電流（３が１０　ｎＡを越えると第１の
出力端子１５の電圧ｅｇを選択して出力すれば広い範囲
の微小電流を正確かつ安定に検出することができる。ま
たオペアンプ１５の出力電圧ｅ４はツェナー電圧ｖｔと
順方向電圧Ｖ、との和で飽和するー なお切換回路１６で出力端子電圧ｆ３ｓ＋８４の一方を
選択する場合、オペアンプ１３．１５の出力は充分に低
インピーダンスであシ格別に大きな絶縁抵抗も必要とし
ない。

第５図は本発明を応用した耐電圧および絶縁試験を行な
う装置の要部を示す回路図である。

すなわち図示Ａ点を被試験装置の、たとえば電源の一次
側を介して高圧電源の一端に接続し、この高圧電源の他
端を基準電位に接続する。そして上記Ａ点と基準電位と
の間にサージアブリーバ３０を介挿し、かつ抵抗３１．
３２を介してオペアンプ３３の非反転入力に接続する。

そしてこのオペアンｆｓｓの反転入力を出力に接続する
。なお抵抗３４可変抵抗３５をオフセット調整のために
設けている。そしてオペアンプ３３の出力を抵抗３６、
可変抵抗３７を介してオペアンｆ３Ｂの反転入力へ与え
る。またこの反転入力を増幅度を設定する抵抗値１０に
Ω。

１００にΩまたはＩＭΩの抵抗３９を選択的に介して出
力に接続している。また非反転入力を抵抗４０を介して
基準電位に接続している。そして抵抗４１、可変抵抗４
２をオフセット調整のために設け、出力を出力端子４３
に接続している。そして抵抗３１．３２の直列接続点と
基準電位およびオペアンプの非反転入力と基準電位との
間にそれぞれ２個のツェナーダイオードの７ノードを共
通に接続した直列回路４４．４５を介挿し、過電圧に対
して保護を行なうようにしている・なお上記ツェナーダ
イオードはカソードを共通に接続してもよい。そして抵
抗３ノ。

３２の直列接続点を抵抗４６を介してオペアンプ４７の
反転入力に接続している。またこのオＲアンプ４７の反
転入力と基準電位との間に２個のダイオード４８．４９
を逆並列に接続して介挿している。またこのオペアンプ
４７０反転入力と出力との間にツェナーダイオード５０
、コンデンサ５１および抵抗５２、可変抵抗５３の直列
回路を並列に接続している。さらにこのオペアンプ４７
の非反転入力を抵抗５４を介して基準電位に接続し、可
変抵抗５５、抵抗５６によりオフセット調整を行なうよ
うにしている。

そしてオペアンプ４７の出力を抵抗５７を介してログア
ンプ５８へ与えこのログアンプ５８の出力を出力端子５
９へ与えるようにしている。

ぞして出力端子４３から得られた測定値により耐電圧試
験を行ない、また出力端子５９から得られた測定値によ
り絶縁試験を行なうようにしている。

以上詳述したように本発明は、電流検出抵抗の一端にぎ
ルテージ７オロワー回路の入力を接続し、他端を差動増
幅器の一方の入力へ接続し、この差動増幅器の一方の入
力と出力との間に帰還抵抗を介挿するとともに他方の入
力を基準電位に接続したものである。したがって広い範
囲の微小電流を正確かつ安定に測定することができる高
感度電流検出回路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ｕ＆ルテージフォロワー回路の一例を示す回路図
、第２図は電流−電圧変換回路の一例を示す回路図、第
３図は本発明の一尖施例を示す回路図、第４図は第３図
に示す回路の動作を示すグラフ、第５図は本発明の応用
例を示す回路図である。 １１．１２・・・入力端子、１３．１５・・・オペアン
プ、１４・・・抵抗（電流検出）、ｚｓ、２ｉ・−・。 出力端子、１８・・・抵抗（帰還）。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１図　　　
　が２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力を電流検出抵抗の一端に接続してこの端子電
   圧を測定するボルテージフォロワー回路と、 一方の入力を電流検出抵抗の他端に接続するとともに出
   力との間に帰還抵抗を介挿し他方の入力と基準電位との
   間に入力抵抗を介挿した差動増幅器からなる電流−電圧
   変換回路と、 上記差動増幅器の帰還抵抗に並列に接続しこの帰還抵抗
   の端子間電圧が一定電圧を越えると導通するツェナーダ
   イオードとを具備し、上記電流検出抵抗の抵抗値よりも
   上記帰還抵抗の抵抗値を大きくしたことを特徴とする高
   感度電流検出回路。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載のものにおいてボルテ
   ージフォロワー回路および電流−電圧変換回路の各出力
   を切換回路により選択的に出力することを特徴とする高
   感度電流検出回路。