KR101398219B1 - 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치 - Google Patents

Abstract

홀 센서를 이용하여 간편하면서도 용이하게 대전류를 측정할 수 있는 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치는 버스 바가 내부에 삽입되어 있는 인쇄회로기판, 인쇄회로기판 위에 실장되어 상기 버스 바에 흐르는 전류를 측정하는 홀 센서를 포함할 수 있다.

Description

홀 센서를 이용한 대전류 측정장치{Apparatus for high current sensing using hall sensor}

본 발명은 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 홀 센서를 이용하여 인쇄회로기판에 흐르는 전류의 양을 측정하는 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치에 관한 것이다.

자동차에 설치된 각종 전기장치를 구동하기 위해서는 전기가 필요하며, 이에 따라 자동차에는 이들 전기장치에 전기를 공급하기 위하여 배터리와 발전기를 구비하고 있다. 자동차를 운행하기 전에는 전기장치에 배터리로부터 전기가 공급되며, 자동차가 운행되기 시작하면 발전기에 의해 생성된 전기가 전기장치에 공급된다. 그리고 자동차에 부착된 전기장치에 필요한 양 이상의 전기가 발전기에 의해 생성되는 경우 남는 만큼의 전기는 배터리를 다시 충전시키는데 사용하고, 자동차에 부착된 전기장치에 필요한 양보다 적은 양의 전기가 발전기에 의해 생성되는 경우에는 모자란 만큼의 전기는 배터리에 충전된 전기에 의해 보충되는데, 이때 자동차의 시동을 걸 수 있는 최소의 전기량 이상으로 배터리에 충전된 전기를 소모하게 되면 자동차의 시동을 걸 수 없는 상태가 된다.

또한 최근 자동차가 고급화됨에 따라 많은 자동화 장치가 부착되고, 이들 자동화 장치들은 거의 모두 전기에 의해 구동되므로 이들 자동화 장치를 구동시키는 에 더 많은 전기가 필요하며, 이에 따라 배터리를 보조 전원으로 사용하는 경우가 더욱 많아지고 있고, 이 때문에 배터리에 충전된 전기를 시동을 거는데 필요한 최소한의 전기마저 소모할 가능성이 더욱 높아지고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 더 큰 용량의 배터리와 발전기를 사용할 필요가 있는데, 이는 곧 원가상승이나 자동차 중량의 증가로 이어지고 이 때문에 이들의 용량을 늘리는 데에는 한계가 있다.

최근 더 큰 용량의 배터리와 발전기를 사용하지 않고도 자동차에 부착된 자동화 장치나 부가장치에 사용되는 전기를 효율적으로 사용함으로써 상기와 같은 문제점을 해결하고자 하는 방안이 모색되고 있는데, 이들 방안의 대부분은 배터리로부터 공급되는 전류의 양을 측정하는 것으로부터 출발하고 있다.

이에 따라 배터리로부터 공급되는 전류의 양을 측정하는 방법으로서 자기 증폭기형, 자기 멀티바이브레이터형, 홀소자(이하 "홀 센서(Hole Sensor)"라 한다.)등의 센서를 이용하는 방법 등이 알려져 있는데, 이 중에서도 비접촉식인 홀 센서를 이용하는 방법이 널리 알려지고 또한 사용되고 있다.

홀 센서는 도선에 흐르는 전류에 의해 생성되는 자기장을 이용하면 전류를 측정할 수 있다는 암페어의 오른손 나사법칙에 기초하는 것으로서 고리형의 페라이트 또는 퍼멀로이계로 이루어진 자기코어의 끝단에 형성된 일정한 간격 사이에 홀 센서를 설치하고, 이 홀 센서를 전류가 흐르는 도선 주위에 설치하면 전류에 의해 생성된 자속에 비례하여 전압이 출력되고, 이 출력된 전압을 다시 전류로 환산하면 전류를 측정할 수 있다.

그런데, 홀 센서를 이용하여 인쇄회로기판에 흐르는 대전류를 측정하기 위해서는 인쇄회로기판의 표면에 덮개 형태의 버스 바를 실장하여, 그 버스 바를 통하여 대전류가 흐르도록 하고, 버스 바의 상면에 강자성의 판을 올려놓아 자계를 차폐하고 자속을 집중시킨 후, 버스 바의 내부에 홀 센서를 배치시키는 과정이 필요하였다.

그러나, 상기와 같은 종래의 대전류 측정 장치는 인쇄회로기판의 표면에 버스 바를 별도로 실장하여야 하므로, 제조비용이 증가하고 번거롭다는 단점이 있었다.

본 발명의 과제는 상기한 문제점을 개선하기 위하여 안출된 것으로서, 홀 센서를 이용하여 간편하면서도 용이하게 대전류를 측정할 수 있는 장치를 제공하는 데에 있다.

상기의 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치는 버스 바가 내부에 삽입되어 있는 인쇄회로기판; 상기 인쇄회로기판 위에 실장되어 상기 버스 바에 흐르는 전류를 측정하는 홀 센서;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 홀 센서의 반대측 인쇄회로기판에 결합되어, 자계를 차폐시켜주는 실드부재를 더 포함할 수 있다.

상기 실드부재는 U자형상으로 이루어져, 상기 인쇄회로기판을 감싸는 형태로 결합된 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치는 별도의 추가 구성 없이 대전류를 측정할 수 있으므로, 부피가 작고, 가격이 저렴하다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치의 사시도.
도 2는 도 1의 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치의 단면도.

이하 첨부된 도면을 참조하여, 바람직한 실시예에 따른 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 참고로 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치(100)의 사시도이고, 도 2는 도 1의 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치(100)의 단면도이다.

도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치(100)는 인쇄회로기판(10), 홀 센서(20), 실드부재(30)를 포함하여 형성된다.

인쇄회로기판(10)에는 버스 바(11)가 내부에 삽입되어 있다. 버스 바(11)는 저항값이 낮은 구리나 구리 합금(Cu??Alloy)으로 제작된 동 버스 바일 수 있다. 버스 바(11)의 두께는 2mm이상인 것이 바람직하다. 버스 바(11)의 두께가 2mm이상이어야 버스 바(11)로 대전류가 흐르더라도 고열이 발생되지 않아 인쇄회로기판 위에 실장된 회로부품들이 손상되지 않는다.

홀 센서(20)는 인쇄회로기판(10) 위에 실장되어 버스 바(11)에 흐르는 전류를 측정한다. 홀 센서(20)는 자기장이 전류가 흐르는 도체를 쇄교할 때 그 도체의 양단에 전위차가 생기는 물리 현상인 홀 효과(Hall effect)를 이용하는 것이다. 이때 발생된 전압은 전류와 자장의 세기에 비례한다. 그리고, 홀 센서(20)와 연결된 회로(미도시)를 통해서 상기 전압의 크기가 분석됨으로써 상기 인쇄회로기판(10)에 흐르는 전류가 측정될 수 있다.

실드부재(30)는 홀 센서(20)의 반대측 인쇄회로기판(10)에 결합되어, 자계를 차폐시켜준다. 실드부재(30)가 자계를 차폐하고 자속(40)을 집중시켜 신호가 증폭되므로, 홀 센서(20)가 전류를 잘 측정할 수 있게 된다. 실드부재(30)는 강자성의 금속판일 수 있다. 구체적으로는 니켈ㅇ철ㅇ구리의 합금으로 투자율이 높은 뮤메탈(Mumetal)로 제작하는 것이 바람직하다. 또한, 실드부재(30)는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, U자형상으로 이루어져, 인쇄회로기판(10)을 감싸는 형태로 결합될 수 있다. 이와 같이 실드부재(30)가 U자 형상으로 이루어진 것이 평판형상보다 차폐에 더 효과적이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치는 버스 바가 인쇄회로기판 내부에 삽입되어 있으므로, 별도로 버스 바를 실장할 필요 없이 전류를 측정할 수 있다. 따라서, 간단하고 용이하게 전류를 측정할 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면에 도시된 실시 예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

10: 인쇄회로기판 11: 버스 바
20: 홀 센서 30: 실드부재
40: 자속

Claims (3)

1. 버스 바가 내부에 삽입되어 있는 인쇄회로기판;
   상기 인쇄회로기판 위에 실장되어 상기 버스 바에 흐르는 전류를 측정하는 홀 센서;
   를 포함하는 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 홀 센서의 반대측 인쇄회로기판에 결합되어, 자계를 차폐시켜주는 실드부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 실드부재는 U자형상으로 이루어져, 상기 인쇄회로기판을 감싸는 형태로 결합된 것을 특징으로 하는 홀 센서를 이용한 대전류 측정장치.

Images