TWI325965B - Current detection circuit - Google Patents

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0 -·九、發明說明： .【發明所屬之技術領域】 本發明係有關-種利用電流檢測電阻的兩端電盧之 通於電流檢測電阻的電流之電流檢測電路。 【先ill技術】 直以來，已知有將電流檢測電阻配置於電流路徑， ==述電流：測電阻的兩端電壓之差來檢測流通於電 •地咸：：：的電机之電流檢測電路。此種的電路係盡可能 •也減小電、檢測電阻的電阻值， 電阻的電壓降。但在 仕电抓仏測 方面，電流檢測電阻的電壓降一 以檢測該電麗降，特別是若欲檢測微小電流， 私測非常小的電麗差，電流檢測便很困難。 ，文獻1係提出—種以運算放大器將 的兩端的電塵差放大來取出比較小的電壓差之方式 r專利文獻1:日本特開200H08712號公報 【發明内容】 (發明所欲解決之課題） 此處，於利用運算放大器時，因用來 電阻而產生雜邻牮，士兩丄 〜八从入手的 p ，使電流檢測的精確度劣化。即， 已知電阻會使熱雜郃. 另又 產生量係為vn\4.k :二〇lse)產生’而其熱雜訊的 常數，T為絕對溫度 運算放大器係有偏；二為頻7見度，"電阻值。此外， 立山，“店雨 （oiiset)電屢與雜訊產生於其輸出 而 /、 I流檢測的精確度劣化。 319258 6 雖然右將電流檢測Φ (Jg 的電料增大’能電二吏電流檢測電阻 能量損耗變大。例如，幻崔帶;^物月確度，但這就使得 為了有效地發揮電池的能了 U '的電池電流的檢測等， 電阻的要求。如此^而有可望盡量減小電流檢測 阻的電歷降，且# 了希望盡量減小電流檢測電 (解決課題的手段^測精確度的期望。 士 用電流檢測電阻的兩帽之差來檢測流 第1:電電阻的電流之電流檢測電路，其具有： 由第]^ 9 流檢測電阻的上側電壓與下側電壓係經 灵準雷㈣外開關供給至—端；第3開關，切換是否供給 弟1電容的另—端；以及運算放大器，對應於 弟1 %谷的另一端的雷屏 二之电壓係輸入至負輸入端，基準 、二：入至，入端，以獲得兩輸入電壓之差；且在接 t n)弟1及弟3開關’關斷⑽)第2開關之狀態，將相 ^於下側電壓與基準電a的差之電壓充電至第i電容，在 關斷第1及第3開關’接通第2開關之狀態，於第！電容 的另一端獲得相當於上側電壓與下側電屢的差及基準電壓 的和之電壓’且藉運算放大器將該電壓減去基準電壓，藉 此以檢測電流檢測電阻的兩端電壓的差。 曰 此外’最好復包含：第2電容，配置於上述第 的另-端與上述運算放大器的負輸入端之間；以及第4開 關，切換是否要連接於運算放大器的輸出與運算放大器的 負輸入端；且將第4開關與第！開關同樣之方式接通關斷， s 319258 7 1325965 在接通第4開關之# & , 量帽充電至=容先St大器的偏移― 運算放大器的偏移量::丄已=4開關之狀^ 至運算放大器的負輪人端，藉=人 的偏移。 +俏彳貝連#放大益的輸出 此外’最好復包含：第3 +办 ^ 容的另一端.Y 电谷，一端係連接於第1電 的另广Γ 5開關，—端係連接於上述第3電容 的另一碥，另—端係連接於 电合

通上述第5開關之肤〜」、〇。、輸出，且在已接 降旦二狀"由將對應電流檢測電阻的電摩 =之電㈣數次儲存於上述第3電容， I 大益相對於對應電流檢測電n 考雜訊(一 reierre“。lse)M::之一輸入參 雜邙MOW, t … 邊予以減少輸入參考 雜讯的比例一邊予以積分後之輸出。 此外’最好復包合，楚β日日 的另-端與上述運算放大=，配置於上述第1電容 第1電容M W 端之間，控制對應於 且第！= 之電麗是否要輪入至負輸入端； 時接通。 ]接1%'關畊，而於第3開關關斷 此外，最好復包含：第？ +六 盥上、f、蚕营姑士 „ A 弟2电谷，配置於上述第6開關 2 的負輪人端之間，·第4開關，切換是否 ===算放大器的輪出與運算放大器的負輪入端；以 :!8開關，切換是否供給基準電塵至上述第6開關鱼上 電容的連接部；且在關斷上述第6開關之狀態 'Ϊ藉 由接通上述第4開關來將運算放大㈣偏移 = 319258 8 私至第2電容’而在已關斷第4開關之狀態，將運曾放 裔的偏移量加上第！電容的另一端的電壓而輪入至：、 ==端，藉此來補償運算放大器的輪出的偏二 電厚：ίΓ㈣，侧關與電容能夠將電流檢測電阻的 輸入至運算放大器。因此，能夠不受電阻的熱雜 訊的衫響而進行電流檢測。 ’ 制=度將運算放大器的偏移消除，藉此能夠提升 並且，將電流檢測電阻的㈣降量做積分，藉此能夠 :邊減少雜訊量的比例—邊將作為對象之錢降量做加 鼻。 【實施方式】 以下，針對本發明的實施形態，根據圖式做說明。 幻圖與第2圖係顯示實施形態之電流檢測電路的構 J二1圖係顯示關於開關之第"犬態，第2圖係顯示關 於開關之第2狀態。

此電流檢測電路係例如檢測攜帶型機器的電池電流 者，用以有效檢測數百微伏特(//V)左右的電壓。”L 檢測對象之電流1係流通於電流檢測電阻Rs。若電、、, 檢測電阻R，的電阻值為R s，則檢測對象之該電流檢測電'L 阻Rs的電壓降（兩端的電壓差）為RS · I。 電流檢測電阻1^係外接於IC(半導體積體電路），電 流檢測電阻Rs的下側係連接於第丨端子⑴，上側係連接 9 319258

.(I 1325965 •:第2端子CA2。第j端子㈤係經由第】開關si、第2 端子CA2知經由第2開關S2而連接於主電容（第^ 的一端。 基準電;f VREF的基準電源y卿係經由第3開關幻 + ^二f電合Cl的另一端。此外’偏移補償用電容(第2 之一端係連接於主編的另-端，該偏移補 ^ ; if的另一端係連接於運算放大器0P的負輸入 。此外，基準電源聊係連接於運算放大器卯的正 =端⑴，且運算放大器〇P的輸出端與負輸 弟4開關S4連接。 並且’積分電容（第3電容似的一端係連接於主電容 d、偏移補償用電容⑽的連接點，該積 二連，5 _的一端。並且，第5開關_ 接於運异放大器0?的輸出端。另外，檢測信號 vo係於運舁放大器0P取得。 ::此的構成中’第卜第3、第4開關SbS3、S4 於第且二2、第5開關S2、％的組係互補地做 ^ Λ第^第3、第4開關S1、S3、S4接通及 第 S2 態 弟/ _S2、S5關斷之第1狀態。於第2圖係顯示 弟3、第4開關S1、幻、S4關斷及第2、第5開關 S5接通之第2狀態。 二、係父互地重複上述的第1狀態與第2狀 、者，以下針對此時的作用做說明。 、 第1狀恝，電流檢測電阻的下側電壓VCA1 319258 端’基準電壓VREF係供給至主電 於主電容Ci係儲存有Qil = (vcAl 另一方面，第4開關 — 出端係於負輪入端短路，A準接二’而運算玫大器0p的輪 端》因此’雖然運算放大 .,nD AA ^ DO ϋΡ的輸出應為VREF，但運算 的輪出端係為加上偏移電㈣V〇ff之電厚 丽制’負輸入端亦成為 繼

Cofi與主電容Ci連接 兩秒補1貝甩“ 於心m币 j由於供給有基準電壓VREF，故 !偏㈣用電容coff係儲存有純卿⑽之電 啊0 接者，成為第2狀態時，笫〗門的斤。 a 弟1開關S1、第3開關S3、 弟4開關S4關斷，於偏移補償 用1貝用電谷Coff儲存之電荷Qoff 由於，又有放電路徑，故維持^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^

係供給至主電容Ci的一 容Ci的另一端。因此， 一 TOEF)/Ci。 ⑽靠主電容Cl側的端子，則該電㈣經 ”移電壓Voff之偏移補償用電容c〇ff而施加於 异放大器0 P的負輸入端，因此能夠視為已除去偏移電壓 之運算放大器0P之負輸入端。 妓一匕外在第2狀悲，電流檢測電阻的上側電壓係2 至主電容Ci的一端。因此，此時於主電容Ci儲存之 電荷係為Qi2=QilKVCA2 —VREF)/Ci。此時，主電容π 的=存電荷量的差Qi i_Qi2係由於除了積分電容Cf以外無 电路彳空，所以放電至積分電容（u)e故，於積分電容以 的兩端係產生（VCA1 —VCA2)xCi/Cf + VnxCi/Cf的電壓。 319258 11 £ 丄 士然後，進行η次如上述般從第"犬態切換至第2狀態 日”於積分電容Cf的兩端便產生（㈣

Cf+Vnx’nxd/Cf的電壓。即，電流檢測電阻Rs的 的電壓差（電壓降）（VCA1-VC職1/Cf係放大為心，铁 :運算放大器0P的雜訊Vn僅放大，n.ci/cf倍，因此: 彻運算放大器⑽放大後之輪出VQ，其S/N比便改善了 —η倍1是由於檢測對象之電料（制—職）係為固 :之::唬’所以直接地做加算，而雜訊Vn其相位為隨機亂 '數，所以做乘法加算。 如此依據本貫施形態，使用利用電容而輸送電壓之 開關與電容電路而能夠在不受到電阻的熱雜訊的影響之情 形下檢測電流檢測雷阳p & 電阻RS的兩端電壓。此外，儲存偏移電 M Vof f於偏移補償用雷 。。 用电各Coff，藉此能夠消除運算放大 jP的輸出的偏移電壓v〇ff。並且，利用積分電容㈣ 、々IL檢測電阻R s的雷殿卩夂Μ 电1 KS白勺電壓降做η次的積分，藉此而能夠改# S/N比而將輸出放大至^倍。 「其他的構成」 4· 二上述的Λ ^例係設置有偏移補償用電容Cc)f f、第 4開關S4、積分雷交够 置不可的必要。，但這些並沒有非設 例如’不5曼置偏移補償用番f _P _p二Μ + 3 ,1 Ρ S3 ^ ， 而子直接連接至運算放大器OP的負 ^ ’用以連結配置有第4開關S4之運算放大哭 而”負輸入端之路徑予以刪除’又將設置有積分 319258 12 132^965 .電容Cf與第5開關S5之路徑予以刪除。 • vr此情況下，在第1狀態，主電㈣的一端係成為 VCA1 ’另一端成為VREF。接 ^ 镬耆伙弟1狀態移至第2狀態 羑主私谷。的一端係成為VCA2，因此，主電容 一端成為刪KVCA2 —VCA1)，於運算放大器〇?的輪出可 =咖—湖^惟無法消除運算放大器⑽的偏移量 句此：’在刪除設置有積分電容以與第5開關S5之路 k，且设置用來偏移補償的偏移補償用電容c〇" ZS4的情況下，如上独，由於在第1狀態於偏移補償 用電谷Coff儲存有偏移電壓v〇ff，故在第2狀態，者主 ，二?，的另—端成為TOf+(vca2—y⑽時，能夠在運算 大盗〇P的輸出消除偏移電壓V〇f f。 m並且，在省略偏移補償用電容Coffin 4開關S4’ w 積刀电谷Cf與第5開關S5的情況下，雖然無法做 •J偏私^肖除’但能夠如上述般將輪出予以積分。 於弟3圖至第5圖係顯示本實施形態的變化例。該變 ^ 加設置第6開關S6，同時設置第7開關S7、第8 ^ ς\、;取代第3開關S3。即，主電容Ci其未與第1開 二说梦弟2開關S2連接的另一端係經由第6開關S6連接 電容Coff。此外，第6開關％的連接部的 /弟7開關^及第8開關S8連接於基準電源 偏移奸1卜=分電容端係連接於第6開關別與 ^用電谷Coff的連接部。還有，第7開關37在功 319258 13 1325965 .能上係相當於第3開關S3對於主電容的電荷儲存之 用，第8開關S8在功能上係相當於第3開關 $ 償用電容Coff充電之用。 倚f夕子甫 在，變化例，首先係如第3圖（第i狀態） 弟5及第6開關S5、S6,接通第δ及第4開關 關二 此，運算放大器0Ρ的輸出端係於負輸入端短路 : 丽係輸入至正輸入端，運算放大器〇ρ的輸出係成為“ 丽+…輸入端亦成為相同電壓。另—方面，成由為於基 準電壓VREF係供給至偏移補償用電容c〇ff靠主、.土 側，故於偏移補償用電容C〇ff係儲存有 的電荷。 另外，在第3圖係接通第2開關S2且接通第7開關 ”，於主電爾充電有電壓VCA2與基準電厂堅二匕 的電壓二但，亦可先關斷第2及第7開關S2、S7。 接著’如第4圖（第2狀態）所示，接通第2及第7開 關S2、S7，間斷第8及第4開關S8、S4。藉此，主電容q 係充電有電塵⑽與基準㈣丽的差的電屢，儲存有 (VCA2- VREF)/Ci的電荷。另外，在第4圖，雖然為了方 便之㈣動作而接通了第5開關S5,但亦可保持關斷。 接者，如第5圖（第3狀態）所示，接通第卜第5及 第：開㈣、S5、S6，關斷第2及第7_S2、s7。藉此， =第4圖的狀恶的主電容Ci所儲存之電荷與於第5圖的狀 態的主電容Ci所儲存之電荷的差（VAC2傭的電荷 即儲存於積分電容Cf。 319258 二狀重二？第4圖的狀態(第2狀態)與第5圖的 狀悲（弟3狀4 )，藉此而輪 布。園的 的電位差。 、輸仏传η倍之咖與咖 此處，該例係於第2狀態及 8及第4開關S8、S4，一直伴掊門瞎’忐—保持接通第 ^ 直保持關蜻第5開關S5。因卜μ 能夠更加穂定地進行η次的積 ， 丨月刀 此夕卜，進；f丁了 JU ^ 算放大器0P的偏移電壓充雷空妆你I 丁 J -人將運 充電至偏移補償用電容Coff之 後，由於VCA1與ycA2的電位差得份_八 定。 差知做積分，故全體動作穩 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示實施形態的第1狀態之圖。 f 2圖係顯示實施形態的第2狀態之圖。 =3圖係顯示變化例的第1狀態之圖。 二4圖係顯示變化例的第2狀態之圖。 :5圖係顯示變化例的第3狀態之圖。 CA1 Cf Coff Rs S2 S4 S6 S8 主要元件符號說明】 第1端子 積分電容 偏移補償用電容 電流檢夠電阻 第2開關 第4開關 第6開關 第8開關 CA2 第2端子 Ci 主電容 〇P 運算放大器 S1 第1開關 S3 第3開關 S5 第5開關 S7 第7開關 3]9258 15

Claims (1)

1. »965 、申請專利範圍： 一種電流檢測電路，係利用電流檢測電阻的兩 差來檢測流通於上述電流檢測電阻的電流者，其特 具有： 句 第1電容，上述電流檢測電阻的上側電愿與 壓係經由第1及第2開關供給至一端； 電 第3開關，切換是否供給基準電壓至第〗 一端；以及 μ W …運算放大器，對應於第i ^的另一.端％電麗之帝 壓係輸入至負輸入端，基準電壓係輸入至正輪 二 獲得兩者之差，·且 # W 在接通第1及第3開關，關斷第2開關之狀態，將 ，當於下側電壓與基準電壓的差之電壓充電至第1電、 在關斷第1及第3開關’接通第2開關之狀態，於 第1電容的另一端獲得相當於上側電壓肖下側電壓的、 差及基準電壓的和之電壓，且藉運算放大器將該電壓減 去基準包壓，藉此來檢測電流檢測電阻的兩端電壓的 如申請專利範圍第1項之電流檢測電路，其中，復包含： —第2電容，配置於上述第丨電容的另一端與上述運 异放大益的負輸入端之間；以及 第4開關，切換是否要連接於運算放大器的輪出與 運异放大器的負輪入端；且 將第4開關與第1開關同樣之方式接通關斷，在接 319258 1325965 通第4開關之狀態，先將運算放A||的偏移量的 電至第2電容，在已關斷第4開關之狀態，將： :的偏移量加上第i電容的另—端的電麼而輸: :=器的負輸人端，藉此來補償運算放A||的輪出的 3.如:請專利範圍第U2項之電流檢測電路，其中，復 包· 又 f 3電容，一端係連接於第1電容的另一端；以及 第5開關’ 一端係連接於上述第3電容的另—卜 另一端係連接於運算放大器的輸出；且 而 在已接通上述第5開關之狀離，葬由 測電阻的電料量之電荷複數次料:流檢 二以獲得將運算放大器相對於對應電流檢测 磨降量之電荷之輪入參考雜訊，一邊予以減少輪入表： 雜5孔的比例一邊予以積分後之輸出。 〆 4.如申請專利範園第】項 ^ 电抓禚腐電路，其中，復包含： —弟6開關，配置於上述第i電容的另—端 异放大器的負輸人端之間，控制對應於第！電容的 端的電屢之電塵是否要輸入至負輸入端；且 關斷=關係於第3開關接通時關斷，而於第”· 5.如申第 1::圍第4項之電流檢測電路，其中，復包含： ㈣二 置於上述第6開關與上述運曾放大哭 的負輸入端之間； ％ α万艾X时 CT 3J9258 】7 1325965 、第4開關，切換是否要連接於運算放大器的輸 運算放大器的負輸入端；以及 ο 第8開關，切換是否供給基準電壓至上 與上述第2電容的連接部； “6開關 在關斷上述第6開關之狀態，藉由接通上述 ，關來將運算放大器的偏移量的f壓先充電至第 ί加It :4開關之狀態’將運算放大器的偏移 里力上弟1電谷的另一端的電壓而輸入至運曾放 6二=:藉此來補償運算放大器的輸出：偏移’ 6.如申，月專利範圍n 5項之電流檢測電路，其 勺人. 第3電容，—端係連接於第6開 二:遠 接部；以及 电奋的連 第5開關，一端係連接於上述第3電容 另一端係連接於運算放大器的輪出；且 、為， 在已接通上述第5開關之狀態 _電壓降量之電荷複數讀料 仔將運异放A态相對於對應電 #以& 之雷許夕於人H, 知利电阻的電壓降量 之迅何之輸入參考雜訊’一邊予以減少輸入 比例一邊予以積分後之輸出。 >考雜訊的 319258 18