KR20210003251A - Shunt resistor and current detection device using the same - Google Patents

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Abstract

구리를 주성분으로 하고, 또 니켈과 아연을 포함하는 Cu-Ni-Zn 합금을, 단체(單體)의 저항체로 이루어지는 션트(shunt) 저항의 저항체 재료로 한 션트 저항기.A shunt resistor comprising copper as a main component and a Cu-Ni-Zn alloy containing nickel and zinc as a shunt resistor resistor material made of a single resistor.

Description

션트 저항기 및 그것을 이용한 전류 검출 장치Shunt resistor and current detection device using the same

본 발명은, 션트 저항기 등에 관한 것이다.The present invention relates to a shunt resistor and the like.

근래, 전자 기기에 사용되는 전류가 예를 들어 1kA 정도로 대전류화가 진행되고 있다. 이 경우, 회로가 단락(短絡)되었을 때의 안전을 확보하기 위해, 단락 전류를 제어할 필요가 있다. 이러한 제어를 션트(shunt) 저항기로 실현하고자 했을 경우, 회로가 단락되었을 때의 대전류를 견디는 구성이 중요해지고, 또한, 단락 전류는 순시(瞬時)에 발생하기 때문에 전류를 순시에 검출하는 것도 중요하다.In recent years, the current used in electronic devices has been increased to about 1 kA, for example. In this case, in order to ensure safety when the circuit is short-circuited, it is necessary to control the short-circuit current. In the case of realizing such control with a shunt resistor, a configuration that withstands a large current when a circuit is short-circuited becomes important, and since short-circuit current occurs instantaneously, it is also important to detect the current instantaneously. .

따라서, 이러한 용도로 이용되는 션트 저항기는, 예를 들어, 100μΩ 이하의 낮은 저항값인 것이 요구된다. 그러한 경우에는, 션트 저항기의 전극과 저항체와의 접속을 가능한 한 없애는 것이나, 저항체의 길이를 가능한 한 짧게 하는 것을 생각할 수 있다. 또, 전극과 저항체와의 접속부를 없애는 구조로서, 전극과 저항체를 같은 재료, 예를 들어 망가닌(Manganin)으로 형성하는 구조도 생각할 수 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).Therefore, the shunt resistor used for this purpose is required to have a low resistance value of, for example, 100 μΩ or less. In such a case, it is conceivable to eliminate the connection between the electrode of the shunt resistor and the resistor as much as possible, or to make the length of the resistor as short as possible. In addition, as a structure in which the connection between the electrode and the resistor is eliminated, a structure in which the electrode and the resistor are made of the same material, for example, manganin, is also conceivable (see, for example, Patent Document 1).

그런데, 션트 저항기의 전극과 저항체를 같은 재료, 예를 들어 저항율이 작은 구리(銅)로 형성하면, 저항은 작아지지만, TCR이 커져버린다는 문제가 있다.By the way, when the electrode of the shunt resistor and the resistor are made of the same material, for example, copper having a small resistivity, there is a problem that the resistance decreases, but the TCR increases.

한편, 션트 저항기의 전극과 저항체를 같은 재료, 예를 들어 TCR이 작은 망가닌이나 제라닌으로 형성하면, TCR는 작게 할 수 있지만, 잉여 저항(전압 측정 단자보다 외측 부분의 저항값)이 커져서, 전력 소비가 커진다는 문제가 있다.On the other hand, if the electrode and the resistor of the shunt resistor are made of the same material, for example, manganine or geranine having a small TCR, the TCR can be made small, but the excess resistance (the resistance value of the outer part of the voltage measurement terminal) becomes large, and the power There is a problem that consumption increases.

또한, 전극과 저항체를 서로 다른 재료로 형성하면, 전극과 저항체 사이의 접합부(예를 들어 용접부)에서 기계적 강도가 저하된다는 문제도 있다.In addition, when the electrode and the resistor are formed of different materials, there is also a problem that the mechanical strength is lowered at a junction (eg, a weld) between the electrode and the resistor.

특허문헌 1: 일본 공개특허 2001－116771호 공보Patent Document 1: JP 2001-116771 A

본 발명은, 저항체와 전극을 같은 재료로 형성한 션트 저항기에서, 저저항 및 저TCR화를 꾀하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to achieve low resistance and low TCR in a shunt resistor in which a resistor and an electrode are formed of the same material.

또한, 본 발명은, 상기와 같은 션트 저항기를 이용하여, 대전류의 단락 전류의 검출에 적합한 전류 검출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a current detection device suitable for detecting a short-circuit current of a large current using the shunt resistor as described above.

본 발명의 일 관점에 의하면, 구리를 주성분으로 하고, 또, 니켈과 아연을 포함하는 Cu-Ni-Zn 합금을, 단체(單體)의 저항체로 이루어지는 션트 저항의 저항체 재료로 한 션트 저항기가 제공된다.According to one aspect of the present invention, a shunt resistor comprising copper as a main component and a Cu-Ni-Zn alloy containing nickel and zinc as a shunt resistor resistor material comprising a single resistor is provided. do.

상기 Cu-Ni-Zn 합금은, 그 함유량이, Ni가 1.5~10wt%이고, Zn이 0.1~12wt%이며, 잔부가 Cu인 것이 바람직하다.It is preferable that the content of the Cu-Ni-Zn alloy is 1.5 to 10 wt% of Ni, 0.1 to 12 wt% of Zn, and the balance of Cu.

또, Si를 0.3~0.9wt% 포함하는 것이 바람직하다. 또, Sn, Mg 중 적어도 하나의 금속을 0.1~1wt% 포함하도록 하면 좋다.Moreover, it is preferable to contain Si from 0.3 to 0.9 wt%. In addition, it is good to include 0.1 to 1 wt% of at least one metal of Sn and Mg.

상기 Cu-Ni-Zn 합금에, 또, Si, Sn, Mg, Ti 중 적어도 하나의 금속을 0.1~1wt% 포함하도록 해도 된다.The Cu-Ni-Zn alloy may further contain 0.1 to 1 wt% of at least one of Si, Sn, Mg, and Ti.

본 발명은, 상기 중 어느 하나에 기재된 션트 저항기로서, 상기 단체의 저항체로 이루어지는 판체(板體)의 일부를 표면측으로 세워 올려서 한 쌍의 전압 검출 단자가 형성되어도 된다.In the present invention, as the shunt resistor according to any one of the above, a pair of voltage detection terminals may be formed by raising a part of a plate body made of the single resistor body to the front side.

본 발명은, 상기에 기재한 션트 저항기와, 상기 한 쌍의 전압 검출 단자와 각각 접속되는, 한 쌍의 제1 및 제2 전압 신호 라인에 의한 신호에 의해 전류를 측정하는 전류 측정 회로를 구비한 전류 측정 장치여도 된다.The present invention comprises the shunt resistor described above, and a current measuring circuit for measuring a current by a signal by a pair of first and second voltage signal lines, respectively connected to the pair of voltage detection terminals. It may be a current measuring device.

본 명세서는 본원의 우선권의 기초가 되는 일본 특허출원번호 2018-140647호의 개시 내용을 포함한다.This specification includes the disclosure content of Japanese Patent Application No. 2018-140647, which is the basis of the priority of this application.

본 발명에 의하면, 저항체와 전극을 같은 재료로 형성한 션트 저항기에서, 저저항 및 저TCR화를 꾀할 수 있다.According to the present invention, low resistance and low TCR can be achieved in a shunt resistor in which a resistor and an electrode are formed of the same material.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 의한 션트 저항기의 일 구성예를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시형태에 의한 션트 저항기를 이용한 전류 검출 장치의 일 구성예를 나타내는 사시도이며, 회로 기판에 션트 저항기를 실장하기 전의 구성예를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 실시형태에 의한 션트 저항기를 이용한 전류 검출 장치의 일 구성예를 나타내는 사시도이며, 회로 기판에 션트 저항기를 실장한 후의 구성예를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 IIIa－IIIb선에 따른 단면도이며, 회로 기판에 션트 저항기를 실장한 후의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 실시형태에 의한 션트 저항기를 이용한 전류 검출 장치의 일 구성예를 나타내는 회로도(블럭도)이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시형태에 의한 션트 저항기로, Cu-Ni-Zn 합금을 판체(저항체)의 재료로서 이용한 션트 저항기의 사시도이다.1 is a perspective view showing a configuration example of a shunt resistor according to a first embodiment of the present invention.
Fig. 2 is a perspective view showing a configuration example of a current detection device using a shunt resistor according to a second embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a configuration example before mounting the shunt resistor on a circuit board.
3 is a perspective view showing a configuration example of a current detection device using a shunt resistor according to the present embodiment, and is a perspective view showing a configuration example after mounting the shunt resistor on a circuit board.
FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IIIa-IIIb in FIG. 3 and is a diagram showing an example of a configuration after mounting a shunt resistor on a circuit board.
5 is a circuit diagram (block diagram) showing an example configuration of a current detection device using a shunt resistor according to the present embodiment.
6 is a perspective view of a shunt resistor according to a third embodiment of the present invention, in which a Cu-Ni-Zn alloy is used as a material for a plate body (resistor).

이하에, 본 발명의 실시형태에 의한 션트 저항기 및 그것을 이용한 전류 검출 장치에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.Hereinafter, a shunt resistor according to an embodiment of the present invention and a current detection device using the same will be described in detail with reference to the drawings.

(제1 실시형태)(First embodiment)

우선, 본 발명의 제1 실시형태에 대해 설명한다. 도 1은, 본 실시형태에 의한 션트 저항기의 일 구성예를 나타내는 사시도이다.First, a first embodiment of the present invention will be described. 1 is a perspective view showing a configuration example of a shunt resistor according to the present embodiment.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 의한 션트 저항기(A)는, 예를 들어 후술하는 조성을 가지고 평판 형상의 긴 판체(1)로 이루어지는 션트 저항기이다. 션트 저항기(A)는, 단체(單體)의 저항체인 평판 형상의 판체(1)에는, 판체(1)의 길이 방향으로 이격된 한 쌍의 전압 검출 단자(11a, 11b)가 형성되어 있다. 판체(1)를 대향하는 2개소의 제1 변을 남기고, 다른 3변을 잘라내며, 2개소의 제1 변을 기준으로 하여 표면측으로 세워 올림으로써, 한 쌍의 전압 검출 단자(11a, 11b)를 간단하게 형성할 수 있다.As shown in Fig. 1, the shunt resistor A according to the present embodiment is, for example, a shunt resistor made of a flat plate-shaped elongate plate body 1 with a composition described later. In the shunt resistor A, a pair of voltage detection terminals 11a and 11b spaced apart in the longitudinal direction of the plate body 1 are formed on a flat plate body 1 which is a single resistor. A pair of voltage detection terminals (11a, 11b) by leaving the first side at two places facing the plate body 1, cutting off the other three sides, and raising it to the front side based on the first side at the two places. Can be formed simply.

상기와 같이 함으로써, 판체(1) 중 제1 변의 내측 영역(부호 L1, L2)의 내측의 영역이 전류 검출에서의 실효적인 저항체(3)가 되고, 그 외측으로부터 양단까지의 영역이 실효적인 전극(5a, 5b)이 된다.By doing as described above, the inner region of the first side of the plate 1 (labeled L1, L2) becomes the effective resistor 3 in current detection, and the region from the outer side to both ends of the plate body 1 becomes the effective electrode. It becomes (5a, 5b).

도 1에 나타낸 바와 같이, 판체(1)를 잘라 내어, 그대로 구부려 세움으로써, 전압 검출 단자로 하는 것으로, 간격을 짧게 하는 것이 용이하면서, 길이도 짧은 전압 검출 단자를 얻을 수 있다. 또한, 션트 저항기가 가진 인덕턴스(inductance)값을 작게 할 수 있다.As shown in Fig. 1, the plate body 1 is cut out and bent as it is to form a voltage detection terminal, whereby it is easy to shorten the interval and a voltage detection terminal having a short length can be obtained. In addition, it is possible to reduce the inductance value of the shunt resistor.

또, 전압 검출 단자는, 도 1에 나타내는 예 이외에, 별도 부재의 핀 형상의 단자를 판체(1)에 설치해도 된다. 판체(1)에의 핀 형상의 단자의 고정은, 판체(1)의 표면에 핀 형상의 단자를 용접하는 방법이나, 판체(1)에 구멍을 형성하여 이 구멍에 핀 형상의 단자를 삽입하는 등의 방법이 있다.In addition, the voltage detection terminal may be provided with a pin-shaped terminal of another member on the plate body 1 in addition to the example shown in FIG. 1. Fixing the pin-shaped terminal to the plate body 1 is a method of welding a pin-shaped terminal to the surface of the plate body 1, or by forming a hole in the plate body 1 and inserting a pin-shaped terminal into the hole. There is a way.

또한, 도 1에 나타내는 션트 저항기에서는, 판체(1)의 길이 방향으로 이격된 위치에 한 쌍의 구멍부(7a, 7b)가 형성되고, 버스 바(Bus bar)(도시하지 않음)나 배선 기판 등에 볼트 등을 이용하여 고정할 수 있도록 구성되어 있다.In addition, in the shunt resistor shown in Fig. 1, a pair of hole portions 7a, 7b are formed at positions spaced apart in the length direction of the plate body 1, and a bus bar (not shown) or a wiring board It is configured to be fixed using bolts on the back.

이어, 단체의 저항체로 이루어지는 판체(1)를 형성하는 재료의 조성에 대해 설명한다.Next, the composition of the material for forming the plate body 1 made of a single resistor will be described.

판체(1)의 재료를 일반적인 조성을 가진 예를 들어 구리(100%)로 하면, 고유 저항값(μΩ/cm)은 1.72 정도로 낮지만, TCR(ppm/℃)은 3970 정도로 높다.When the material of the plate body 1 is made of, for example, copper (100%) having a general composition, the specific resistance value (μΩ/cm) is as low as 1.72, but the TCR (ppm/°C) is as high as 3970.

한편, 판체(1)의 재료를 망가닌(등록상표)으로 하면, TCR(ppm/℃)은 ±50 정도로 낮지만, 고유 저항값(μΩ/cm)은, 44 정도로 높다. 또한, 제라닌 30(등록상표)으로 하면, TCR(ppm/℃)은 29 정도로 낮지만, 고유 저항값(μΩ/cm)은 29 정도로 높다.On the other hand, when the material of the plate body 1 is manganine (registered trademark), the TCR (ppm/°C) is as low as ±50, but the specific resistance value (µΩ/cm) is as high as 44. In addition, when geranine 30 (registered trademark) is used, the TCR (ppm/°C) is as low as 29, but the specific resistance value (µΩ/cm) is as high as 29.

그래서, 본 실시형태에서는, 이하의 표에 나타내는, 판체(1)의 재료를 이용했다. 본 실시형태에 의한 판체의 고유 저항값은 4~5, TCR는 1000~2000이었다. 즉, 망가닌에 비하면, 고유 저항값이 1/10 정도가 되고, TCR은 1000~2000으로 망가닌보다는 높지만, 구리보다는 낮은 값을 얻을 수 있다.So, in this embodiment, the material of the plate body 1 shown in the following table was used. The specific resistance value of the plate body according to the present embodiment was 4 to 5, and the TCR was 1000 to 2000. That is, compared to manganine, the specific resistance value is about 1/10, and the TCR is 1000 to 2000, which is higher than manganine, but lower than copper.

A1A1 B1B1 C1C1 D1D1 성분ingredient NiNi ZnZn Si, Sn, Mg,TiSi, Sn, Mg, Ti CuCu 조성Furtherance 1.5~101.5~10 0.1~120.1~12 0~10~1 나머지(77~98.4)Rest (77~98.4)

표 1은, 본 실시형태에 의한 판체(1)의 재료의 일 예를 나타내는 표이다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 단체의 저항체로 이루어지는 판체(1)를 형성하는 재료(합금 재료)의 주성분은, 부호(D1)로 표시되는 구리이며, 예를 들어, 77~98.4wt%이다. 주성분인 구리에 더하여, 본 실시형태에서는, 부호(B1)로 표시되는 아연(Zn)과, 부호(A1)로 표시되는 Ni가 포함된다. 또한, 부호(C1)로 표시된 바와 같이, Si, Sn, Mg, Ti 중 적어도 어느 하나를 0~1wt% 포함한다. 아연(Zn)의 양은, 0.1~12wt%이고, Ni의 양은, 1.5~10wt%이다(총계로 100wt%). 또, 본 발명에 관한 합금 재료에는 불가피 불순물이 포함되는 일이 있다.Table 1 is a table showing an example of the material of the plate body 1 according to the present embodiment. As shown in Table 1, the main component of the material (alloy material) forming the plate body 1 made of a single resistor is copper represented by the symbol D1, for example, 77 to 98.4 wt%. In addition to copper as a main component, in the present embodiment, zinc (Zn) denoted by reference numeral B1 and Ni denoted by reference numeral A1 are contained. In addition, as indicated by the symbol C1, 0 to 1 wt% of at least one of Si, Sn, Mg, and Ti is included. The amount of zinc (Zn) is 0.1 to 12 wt%, and the amount of Ni is 1.5 to 10 wt% (100 wt% in total). Further, the alloy material according to the present invention may contain inevitable impurities.

또, 망가닌도 Ni를 예를 들어 2wt% 정도 포함하는 것을 고려하면, 고유 저항값을 낮출 수 있었던 이유는, Zn을 혼합한 합금으로 한 것에 기인한다고 추측할 수 있다. 발명자의 추측에 의하면, Zn은 산화하기 쉽게 산화막(ZnO)을 형성한다. Cu를 주성분으로 하는 합금에서, 소량의 Zn을 혼합함으로써, 판체(1)를 형성하는 합금의 표면에 ZnO 산화막이, 벌크의 저저항 금속인 구리의 표면 보호막의 역할을 하는 것에 더하여, 망가닌 등과 같이 Ni를 포함하는 것에 의한 TCR 저감의 효과도 얻을 수 있다. 이하, 소정량의 Zn을 더한 본 실시형태에 의한 판체용 합금을, Cu-Ni-Zn 합금이라고 칭한다.Further, considering that the manganine also contains Ni, for example, about 2 wt%, it can be assumed that the reason why the specific resistance value could be lowered is due to a mixture of Zn. According to the inventor's guess, Zn easily forms an oxide film (ZnO). In an alloy containing Cu as a main component, by mixing a small amount of Zn, a ZnO oxide film on the surface of the alloy forming the plate body 1, in addition to serving as a surface protective film of copper, which is a bulk low-resistance metal, By including Ni, the effect of reducing TCR can also be obtained. Hereinafter, the alloy for plate bodies according to the present embodiment to which a predetermined amount of Zn is added is referred to as a Cu-Ni-Zn alloy.

또한, Cu-Ni-Zn 합금에, Si, Sn, Mg, Ti 중 적어도 하나의 금속을 0~1wt% 더해도 된다. 이러한 합금도, Cu-Ni-Zn 합금이라고 칭한다.Further, 0 to 1 wt% of at least one metal among Si, Sn, Mg, and Ti may be added to the Cu-Ni-Zn alloy. Such an alloy is also referred to as a Cu-Ni-Zn alloy.

본 실시형태에 의한 Cu-Ni-Zn 합금을 이용하면, 고온에서의 내구성도 좋고, 특성이 안정되어 있다. 예를 들어, 175℃의 고온하에서, 1000시간의 고온 방치 시험을 실시한 바, 저항값 변화량은 ±0.5% 이내의 작은 변동값을 나타냈다.When the Cu-Ni-Zn alloy according to the present embodiment is used, durability at high temperatures is also good, and characteristics are stable. For example, under a high temperature of 175°C, a high temperature test was conducted for 1000 hours, and the amount of change in resistance value showed a small fluctuation value within ±0.5%.

통상, 본 실시형태와는 서로 다른 구리 및 구리 합금은, 고온에서의 안정성은 낮고, 산화에 의해, 그 저항값 변화는 ±1% 보다 큰 값을 나타내는 것으로부터, 본 실시형태에 의한 Cu-Ni-Zn 합금은, 특성이 안정되어 있고, 내구성도 우수하다고 할 수 있다.In general, copper and copper alloys different from those of the present embodiment have low stability at high temperatures, and due to oxidation, their resistance value change is greater than ±1%, and thus Cu-Ni according to the present embodiment The -Zn alloy can be said to have stable properties and excellent durability.

(제2 실시형태)(Second embodiment)

이어, 본 발명의 제2 실시형태에 대해 설명한다. 도 2, 도 3은, 본 실시형태에 의한 션트 저항기를 이용한 전류 검출 장치의 일 구성예를 나타내는 사시도이며, 도 2는, 회로 기판에 션트 저항기를 실장하기 전의 구성예를 나타내는 사시도이다. 도 3은, 회로 기판에 션트 저항기를 실장한 후의 구성예를 나타내는 사시도이다. 도 4는, 도 3의 IIIa-IIIb선에 따른 단면도이며, 회로 기판에 션트 저항기를 실장한 후의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 5는, 본 실시형태에 의한 션트 저항기를 이용한 전류 검출 장치의 일 구성예를 나타내는 회로도(블럭도)이다.Next, a second embodiment of the present invention will be described. 2 and 3 are perspective views illustrating a configuration example of a current detection device using a shunt resistor according to the present embodiment, and FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration example before mounting a shunt resistor on a circuit board. 3 is a perspective view showing an example of the configuration after mounting a shunt resistor on a circuit board. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line IIIa-IIIb in FIG. 3 and is a diagram showing an example of a configuration after mounting a shunt resistor on a circuit board. 5 is a circuit diagram (block diagram) showing a configuration example of a current detection device using a shunt resistor according to the present embodiment.

도 2, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 실시형태에 의한 Cu-Ni-Zn 합금을 판체(저항체)(1)의 재료로서 이용한 션트 저항기(A)를, 전류 측정 회로, 예를 들어 증폭 회로(B)를 포함하는 회로에 접속하여 전류 측정 장치(X)를 형성한다. 증폭 회로(B)는, 션트 저항기(A)로부터의 출력 신호를 증폭하기 위한 회로이다.As shown in Figs. 2 and 3, a shunt resistor A using the Cu-Ni-Zn alloy according to the first embodiment as a material of the plate body (resistor) 1 is used as a current measuring circuit, for example an amplifying circuit. The current measuring device X is formed by connecting to the circuit including (B). The amplifier circuit B is a circuit for amplifying the output signal from the shunt resistor A.

션트 저항기(A)와 증폭 회로(B) 접속은, 션트 저항기(A)에 설치한 전압 검출 단자(11a, 11a)를, 증폭 회로(B)의 회로 기판(21)에 형성된 스루홀(through hole)(관통공)(23a, 23b)에 삽입한다. 증폭 회로(B)가 형성되는 프린트 기판 등의 회로 기판(21)에는, 션트 저항기(A)로부터의 출력 신호를 증폭하기 위한 증폭 회로(기판)가 마련되어 있다. 또, 부호(35)는 증폭 회로(B)로부터 다른 제어 기기 등에 신호를 출력하기 위한 단자부이다.To connect the shunt resistor (A) and the amplifying circuit (B), the voltage detection terminals 11a and 11a provided in the shunt resistor (A) are connected to a through hole formed in the circuit board 21 of the amplifying circuit (B). ) (Through hole) (23a, 23b). An amplifying circuit (substrate) for amplifying an output signal from the shunt resistor A is provided on a circuit board 21 such as a printed circuit board on which the amplifying circuit B is formed. Further, reference numeral 35 is a terminal portion for outputting a signal from the amplifier circuit B to another control device or the like.

회로 기판(21)의 스루홀(23a, 23b)을 이용하여, 전압 검출 단자(11a, 11b)와는 납땜 접속(solder joint)하여 연결함으로써, 회로 기판(21) 상의 증폭기 등의 회로 부품과 션트 저항기(A)와의 거리를 근접시켜서 접속할 수 있다.Circuit components such as amplifiers and shunt resistors on the circuit board 21 are connected by solder jointing with the voltage detection terminals 11a and 11b using the through holes 23a and 23b of the circuit board 21 It can be connected by bringing the distance to (A) closer.

또한, 도 4에 나타내는 전류 검출 회로의 단면도에 의하면, 션트 저항기(A)의 판체(1)를 잘라내어, 그대로 구부려 세움으로써 전압 검출 단자(11a, 11b)로 함으로써, 한 쌍의 전압 검출 단자(11a, 11b)의 간격이 짧고, 길이도 짧은 단자를 형성할 수 있다. 또한, 션트가 가진 인덕턴스값를 작게 할 수 있고, 내구성도 확보할 수 있다.In addition, according to the cross-sectional view of the current detection circuit shown in Fig. 4, the plate body 1 of the shunt resistor A is cut out and bent as it is to form the voltage detection terminals 11a and 11b, thereby forming a pair of voltage detection terminals 11a. A terminal with a short interval of 11b) and a short length can be formed. In addition, the inductance value of the shunt can be reduced and durability can be ensured.

도 5에 나타낸 바와 같이, 증폭 회로(B)는, 예를 들어, 포토 커플러(photocoupler)나 정전 커플링 콘덴서(C) 등에 의한 △Σ변환 아날로그 절연 앰프(25)를 구비한다. △Σ변환 아날로그 절연 앰프(25)의 출력측에는, 배선(L13)을 개재하여 A/D 변환기(27)가 마련된다. 션트 저항기(A)의 제1 신호 출력 단자(11a)와 제2 신호 출력 단자(11b)는, 증폭 회로의 2개의 입력 단자에 각각 배선(L11, L12)에 의해 접속되어 있다.As shown in Fig. 5, the amplifier circuit B includes, for example, a ΔΣ conversion analog insulating amplifier 25 using a photocoupler, an electrostatic coupling capacitor C, or the like. An A/D converter 27 is provided on the output side of the ΔΣ conversion analog insulating amplifier 25 via a wiring L13. The first signal output terminal 11a and the second signal output terminal 11b of the shunt resistor A are connected to the two input terminals of the amplifier circuit by wirings L11 and L12, respectively.

증폭 회로(B)는, 입력 단자를 가지며, 각각, 저항 등을 개재하여 △Σ변환 아날로그 절연 앰프(25)에 접속되어 있다. 또한, 입력 단자로부터의 배선(L11, L12) 사이에는, 콘덴서(C)가 마련된다. 이에 의해, 노멀 모드 노이즈 등의 △Σ변환 아날로그 절연 앰프(25)에의 인입을 억제할 수 있다. △Σ변환 아날로그 절연 앰프(25)의 양(+)전원 단자는 Vcc에 접속되고, 음(-)전원 단자는 GND(31)에 접속되어 있다.The amplifying circuit B has an input terminal, and is connected to the ΔΣ conversion analog insulating amplifier 25 via a resistor or the like, respectively. Further, a capacitor C is provided between the wirings L11 and L12 from the input terminal. Thereby, it is possible to suppress the introduction of normal mode noise or the like into the ΔΣ conversion analog insulating amplifier 25. The positive (+) power supply terminal of the ΔΣ conversion analog isolation amplifier 25 is connected to Vcc, and the negative (-) power supply terminal is connected to GND31.

포토 커플러나 정전 커플링 콘덴서 등에 의한 △Σ변환 아날로그 절연 앰프(25)를 이용함으로써, 입력측과 출력측을 전기적으로 절연할 수 있다. 따라서, 노이즈가, 신호를 증폭하기 위해 전류 측정 장치(X)에 마련한 증폭 회로에 접속되는 한 쌍의 전압 신호 라인(배선(L11, L12))에 주는 영향을 저감할 수 있다.The input side and the output side can be electrically insulated by using the ?? conversion analog isolation amplifier 25 using a photo coupler or an electrostatic coupling capacitor. Accordingly, the influence of noise on the pair of voltage signal lines (wirings L11 and L12) connected to the amplifying circuit provided in the current measuring device X to amplify the signal can be reduced.

또, 본 실시형태에 의하면, 출력 신호는 디지털 출력으로 할 수 있다. 션트 저항기(A)의 TCR 특성으로부터, 고정밀도의 전류 검출이 필요한 용도에는 적합하지 않기 때문에, 출력 신호도 디지털 신호로 함으로써 제어 기기측의 처리 부담을 경감하는 것이 바람직하다.Further, according to the present embodiment, the output signal can be digitally output. Since the TCR characteristic of the shunt resistor A is not suitable for applications requiring high-precision current detection, it is desirable to reduce the processing burden on the control device side by making the output signal also a digital signal.

전류값이 규정값을 넘었을 경우에, 하이(High) 레벨을 출력하고, 전류값이 규정값 이내에서는 로우(Low) 레벨을 출력하도록 한다. 이용되는 디지털 회로는, 비교회로(comparator) 등을 사용한 간이적인 회로로 할 수 있다. 그리고, 회로의 절연 기능은, 상기와 같은 포토 커플러 등의 간편한 부품으로 실현하는 것이 가능하다.When the current value exceeds the specified value, a high level is output, and when the current value is within the specified value, a low level is output. The digital circuit to be used can be a simple circuit using a comparator or the like. In addition, the insulating function of the circuit can be realized by simple components such as the photo coupler as described above.

게다가, 본 실시형태에 의한 전류 검출 회로를, 다른 검출 회로에 부가하는 것도 가능하다. 예를 들어, 전압 검출 회로 등을 마련하여 전압 검출 등에도 이용할 수 있다.In addition, it is also possible to add the current detection circuit according to the present embodiment to other detection circuits. For example, a voltage detection circuit or the like can be provided and used for voltage detection or the like.

(제3 실시형태)(3rd embodiment)

이어, 본 발명의 제3 실시형태에 대해 설명한다. 본 실시형태는, 션트 저항기의 다른 형태를 포함한다. 도 6은, 본 실시형태에 의한 션트 저항기로, Cu-Ni-Zn 합금을 판체(저항체)(1)의 재료로 이용한 션트 저항기의 사시도이다.Next, a third embodiment of the present invention will be described. This embodiment includes other forms of the shunt resistor. 6 is a perspective view of a shunt resistor in which a Cu-Ni-Zn alloy is used as the material of the plate body (resistor) 1 as the shunt resistor according to the present embodiment.

본 실시형태에 의한 션트 저항기(D)는, 제1 실시형태와 같이, Cu-Ni-Zn 합금을 긴 판체(1)로서 이용하고, 예를 들어 그 중앙 부근을 프레스함으로써, 중앙의 저항체(3) 영역을 상방으로 들어 올린 절곡 구조를 갖고 있다. 그 밖의 구조는 도 1과 마찬가지이다. 이러한 절곡 구조를 구비한 션트 저항기(D)를, 회로상에 면실장하여 이용할 수 있다.As in the first embodiment, the shunt resistor D according to the present embodiment uses a Cu-Ni-Zn alloy as the elongated plate body 1 and, for example, presses around the center of the resistor 3 ) It has a bending structure that lifts the area upward. Other structures are the same as in FIG. 1. The shunt resistor D having such a bent structure can be used by surface mounting on a circuit.

본 실시형태에 의하면, 제1 실시형태에 비하여, 션트 저항기의 더 한층 소형화가 가능하다.According to this embodiment, compared with the first embodiment, the shunt resistor can be further downsized.

(제4 실시형태)(4th embodiment)

이어, 본 발명의 제4 실시형태에 의한 션트 저항기에 대해 설명한다. 션트 저항기의 기본적인 구조는 제1 내지 제3까지의 몇 가지 실시형태의 경우와 마찬가지여도 된다.Next, a shunt resistor according to a fourth embodiment of the present invention will be described. The basic structure of the shunt resistor may be the same as in the case of some of the first to third embodiments.

표 2는, 표 1에 나타낸 각 금속 재료의 조성비의 더 구체적인 일 예를 나타내는 도면이다.Table 2 is a diagram showing a more specific example of the composition ratio of each metal material shown in Table 1.

Figure pct00001
Figure pct00001

표 2에 나타내는 Cu-Ni-Zn 합금 중 실시예 1-1로 표시되는 예에서는, 예를 들어, Ni가 1.5~4.0wt%, Zn이 0.1~0.5wt%, Si가 0.3~0.9wt%, Sn, Mg 중 적어도 하나의 금속이 0.1~1wt%, 잔부가 Cu(93.6~98wt%)이다(총계로 100wt%).Among the Cu-Ni-Zn alloys shown in Table 2, in the example shown in Example 1-1, for example, Ni is 1.5 to 4.0 wt%, Zn is 0.1 to 0.5 wt%, Si is 0.3 to 0.9 wt%, At least one metal of Sn and Mg is 0.1 to 1 wt%, and the balance is Cu (93.6 to 98 wt%) (100 wt% in total).

이 예에서는, 고유 저항값은 4~5μΩ·cm, TCR이 1000~2000 정도이다.In this example, the specific resistance value is 4 to 5 μΩ·cm, and the TCR is about 1000 to 2000.

한편, 실시예 1-2로 표시되는 예에서는, 예를 들어, Ni가 1.6wt%, Zn이 0.4wt%, Si가 0.4wt%, Sn이 0.5wt%, 잔부가 Cu(약 97.1wt%)이다.On the other hand, in the example represented by Example 1-2, for example, Ni is 1.6 wt%, Zn is 0.4 wt%, Si is 0.4 wt%, Sn is 0.5 wt%, the balance is Cu (about 97.1 wt%) to be.

이 예에서는, 고유 저항값은 4.3μΩ·cm, TCR이 1500 정도이다.In this example, the specific resistance value is 4.3 μΩ·cm, and the TCR is about 1500.

즉, 표 1에서의 Cu의 비율이 높은 케이스에 해당하기 때문에, 고유 저항값은 망가닌이나 제라닌 30보다도 낮고, 한편, TCR은 망가닌이나 제라닌 30보다도 높은 값을 나타낸다. 따라서, 고유 저항값을 낮게 할 필요성이 높은 경우에 유효하다.That is, since it corresponds to the case in which the ratio of Cu in Table 1 is high, the specific resistance value is lower than manganine or geranine 30, while TCR exhibits a higher value than manganine or geranine 30. Therefore, it is effective when the need to lower the specific resistance value is high.

(제5 실시형태)(Fifth embodiment)

이어, 본 발명의 제5 실시형태에 의한 션트 저항기에 대해 설명한다. 션트 저항기의 기본적인 구조는 제1 실시형태와 마찬가지여도 된다.Next, a shunt resistor according to a fifth embodiment of the present invention will be described. The basic structure of the shunt resistor may be the same as in the first embodiment.

표 3은, 표 1에 나타낸 각 금속 재료의 조성비의 더 구체적인 일 예를 나타내는 도면이다.Table 3 is a diagram showing a more specific example of the composition ratio of each metal material shown in Table 1.

Figure pct00002
Figure pct00002

표 3에 나타내는 Cu-Ni-Zn 합금 중 실시예 2-1로 표시되는 예에서는, 예를 들어, Ni가 5~10wt%, Zn이 5~12wt%, Si 및/또는 Ti가 0~1wt%, 잔부가 Cu(약 77~90wt%)이다.Among the Cu-Ni-Zn alloys shown in Table 3, in the example represented by Example 2-1, for example, Ni is 5-10 wt%, Zn is 5-12 wt%, Si and/or Ti is 0-1 wt% , The balance is Cu (about 77-90wt%).

이 예에서는, 고유 저항값은 10~15μΩ·cm, TCR이 200~1000 정도이다.In this example, the specific resistance value is 10 to 15 μΩ·cm, and the TCR is about 200 to 1000.

한편, 실시예 2－2로 표시되는 예에서는, 예를 들어, Ni가 6wt%, Zn이 11wt%, 잔부가 Cu(약 83wt%)이다.On the other hand, in the example represented by Example 2-2, for example, Ni is 6 wt%, Zn is 11 wt%, and the balance is Cu (about 83 wt%).

이 예에서는, 고유 저항값은 11.5μΩ·cm, TCR이 600 정도이다.In this example, the specific resistance value is 11.5 μΩ·cm, and the TCR is about 600.

즉, 표 1에서의 Cu의 비율이 낮은 케이스에 해당하기 때문에, 고유 저항값은 망가닌이나 제라닌 30보다도 낮지만 표 2의 케이스보다는 높고, 한편, TCR은 망가닌이나 제라닌 30보다도 높지만 표 2의 케이스보다는 낮은 값을 나타낸다. 따라서, 저항값을 낮게 하지만 TCR을 너무 높게 하고 싶지 않은 경우에 유효하다.That is, since it corresponds to the case in which the ratio of Cu in Table 1 is low, the specific resistance value is lower than manganine or geranine 30 but higher than that of Table 2, while TCR is higher than manganine or geranine 30, but It represents a lower value than the case. Therefore, it is effective when the resistance value is made low but the TCR is not desired to be made too high.

이상과 같이, 망가닌이나 제라닌 30에는 포함하지 않는 Zn을 합금 중에 포함함으로써, 저저항화 및 저TCR화가 가능하다.As described above, by including Zn, which is not included in manganine or geranine 30, in the alloy, it is possible to reduce resistance and reduce TCR.

제4 및 제5 실시형태에 의하면, 구리보다도 저TCR이면서 망가닌보다도 저저항의 션트 저항기를 실현할 수 있다.According to the fourth and fifth embodiments, a shunt resistor having a lower TCR than copper and a lower resistance than manganine can be realized.

따라서, 본 실시형태에 의하면, 저항체와 전극을 같은 재료로 형성한 션트 저항기에서, 저저항을 실현하면서, TCR도 양호한 특성을 얻을 수 있다.Therefore, according to this embodiment, in the shunt resistor in which the resistor and the electrode are formed of the same material, it is possible to achieve low resistance and obtain excellent TCR characteristics.

또한, 첨가하는 원소의 비율을 조정함으로써, 표 2와 표 3을 비교하면 알 수 있듯이, 어느 정도 원하는 특성값을 갖는 션트 저항기를 제조할 수 있다.In addition, by adjusting the ratio of the elements to be added, as can be seen by comparing Tables 2 and 3, it is possible to manufacture a shunt resistor having a certain desired characteristic value.

또한, 본 실시형태에 의하면, 그러한 재료 조성을 결정하여, 단락 전류를 검출하기 위해 최적의 션트의 구조를 제공할 수 있다.Further, according to the present embodiment, it is possible to determine such a material composition and provide an optimal shunt structure for detecting a short-circuit current.

또, 전류 검출부도 접속함으로써, 단락 전류 검출 가능한 시스템을 실현할 수 있다.Further, by connecting a current detection unit as well, a system capable of detecting a short-circuit current can be realized.

상기 실시형태에서, 도시되어 있는 구성 등에 대해서는, 이들에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 효과를 발휘하는 범위 내에서 적당히 변경하는 것이 가능하다. 그 밖에, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에서 적당히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.In the above embodiment, the illustrated configurations and the like are not limited to these, and can be appropriately changed within the range of exhibiting the effects of the present invention. In addition, it is possible to carry out appropriate modifications without departing from the scope of the object of the present invention.

또한, 본 발명의 각 구성 요소는, 임의로 취사 선택할 수 있으며, 취사 선택한 구성을 구비하는 발명도 본 발명에 포함되는 것이다.In addition, each of the constituent elements of the present invention can be arbitrarily selected, and the invention having the optional configuration is also included in the present invention.

[산업상의 이용 가능성][Industrial availability]

본 발명은, 션트 저항기에 이용 가능하다.The present invention can be used for a shunt resistor.

A　션트 저항기
B　증폭 회로
X　전류 측정 장치
1　판체
3　저항체
5a, 5b　전극
11a, 11b　전압 검출 단자
21　회로 기판
23a, 23b　스루홀(관통공)
25　△Σ변환 아날로그 절연 앰프
27　A/D 변환기
본 명세서에서 인용한 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은 그대로 인용에 의해 본 명세서에 포함되는 것으로 한다.A shunt resistor
B amplification circuit
X current measuring device
1 plate
3 resistor
5a, 5b electrode
11a, 11b voltage detection terminal
21 circuit board
23a, 23b through hole (through hole)
25 △Σ conversion analog isolation amplifier
27 A/D converter
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Claims (7)

구리를 주성분으로 하고, 또 니켈과 아연을 포함하는 Cu-Ni-Zn 합금을, 단체(單體)의 저항체로 이루어지는 션트 저항의 저항체 재료로 한 션트 저항기.A shunt resistor comprising copper as a main component and a Cu-Ni-Zn alloy containing nickel and zinc as a shunt resistor resistor material comprising a single resistor. 청구항 1에 있어서,
상기 Cu-Ni-Zn 합금은, 그 함유량이,
Ni가 1.5~10wt%이고,
Zn이 0.1~12wt%이며,
잔부가 Cu인 것을 특징으로 하는 션트 저항기.The method according to claim 1,
The Cu-Ni-Zn alloy has a content of,
Ni is 1.5 to 10 wt%,
Zn is 0.1 to 12 wt%,
A shunt resistor, characterized in that the balance is Cu. 청구항 1 또는 2에 있어서,
또, Si를 0.3~0.9wt% 포함하는 것을 특징으로 하는 션트 저항기.The method according to claim 1 or 2,
Further, a shunt resistor comprising 0.3 to 0.9 wt% of Si. 청구항 1 내지 3 중 어느 1항에 있어서,
또, Sn, Mg 중 적어도 하나의 금속을 0.1~1wt% 포함하는 것을 특징으로 하는 션트 저항기.The method according to any one of claims 1 to 3,
Further, a shunt resistor comprising 0.1 to 1 wt% of at least one metal of Sn and Mg. 청구항 1에 있어서,
상기 Cu-Ni-Zn 합금에,
또, Si, Sn, Mg, Ti 중 적어도 하나의 금속을 0.1~1wt% 포함하는 션트 저항기.The method according to claim 1,
In the Cu-Ni-Zn alloy,
In addition, a shunt resistor containing 0.1 to 1 wt% of at least one metal of Si, Sn, Mg, and Ti. 청구항 1 내지 5 중 어느 1항에 기재된 션트 저항기로서,
상기 단체의 저항체로 이루어지는 판체의 일부를 표면측으로 세워 올려서 한 쌍의 전압 검출 단자가 형성되어 있는 션트 저항기.As the shunt resistor according to any one of claims 1 to 5,
A shunt resistor in which a pair of voltage detection terminals is formed by raising a part of the plate body made of the single resistor body to the surface side. 청구항 6에 기재된 션트 저항기와,
상기 한 쌍의 전압 검출 단자와 각각 접속되는, 한 쌍의 제1 및 제2 전압 신호 라인에 의한 신호에 의해 전류를 측정하는 전류 측정 회로를 구비한 전류 측정 장치.The shunt resistor according to claim 6,
A current measuring device comprising a current measuring circuit that is connected to the pair of voltage detection terminals, respectively, for measuring a current by a signal by a pair of first and second voltage signal lines.
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