WO1990003581A1 - Current sensor circuit - Google Patents

Description

明細書

電流セ ン サ回路

技術分野

本発明 は ホ ル素子を用 い た電流セ ン サ回路 関す る 背景技術

フ ァ ク シ ミ リ （以下 F A X と い う ） あ る い は変復調器 (以下モ デム と い う ）. 等で使用 さ れ る 通信回線の ネ ッ ト ワ ー ク ♦ コ ン ト ロ ー ノレ ♦ ュニ ッ ト 部 （ N C U ) に お い て は通常、 電流セ ン サ回路を用 い て回線の ル - プ電流の有 無を検出 し こ の検出結果 に基づい て回線制御処理等を行 つ て い る 。

ま た こ の よ う な F A X 、 モ デ ム に 限 ら ず、 例え ば直流 ル ー プ回路の開閉 に よ り 信号の授受を行 う L P ( L o o p S i g n a 1 i n g ) 方式を採用 し た電話回線を利 用 す る 他の装置等 に お い て も 、 直流ル - プ電流の オ ン · オ フ に よ っ て端末設備か ら の発呼処理、 遮断処理を行 い ま た ル ー プ電流の極性 に よ っ て交換機か ら の 応答終話処 理を行 う 関係上、 電流セ ン サ回路が設け ら れて い る 。

こ の場合、 電流セ ン サ回路 と し て は従来 リ ー ド リ レ ー を用 い た も の や、 ホ ト ダイ オー ドを用 い た も の が使用 さ れて い る が、 前者 に お い て は信頼性が低い と い う 問題が あ り 、 ま た後者に お い て は経年変化に よ っ て ト ラ ブルが 生ず る 等の 問題があ る 。

新た な用紙 そ こ で こ の よ う な 問題の発生を防止す る 目 的で近年ホ ー ル素子等の磁気セ ンサを用 い た電流セ ン サ回路が使用 さ れる こ と が多い。

第 2 図 は こ の よ う な磁気セ ンサ型電流セ ン サ回路の一 例を示す回路図であ る 。

こ の 図に示す電流セ ン サ回路は入力電流の値お よ び方 向 に対応 し た大 き さ お よ び方向の磁束を発生す る コ イ ル 1 0 1 と 、 こ の コ イ ルに よ っ て生成 さ れた磁束の大き さ お よ び方向 に応 じ た値の ホ ー ル電圧を発生す る ホ ー ル素 子部 1 0 2 と 、 こ の ホ ー ル素子部 1 0 2 に電源電圧を供 給す る 駆動電圧生成部 1 0 9 と 、 前記ホ ー ル素子部 1 0 2 か ら 出力 さ れ る ホ ー ル電圧を増幅す る 反転増幅部 1 0 3 と 、 こ の反転増幅部 1 0 3 の オ フ セ ッ ト 補償、 及び前 記ホ ー ル素子 1 0 2 の不平衡補償を行な う の に必要な補 償電圧を発生す る 補償電圧発生部 1 0 4 と を備え てい る さ ら に こ の電流セ ン サ回路は順方向 ス レ シ ョ ル ド電圧 と 逆方向 ス レ シ ョ ル ド電圧 と を発生す る ス レ シ ョ ル ド電 圧発生部 1 0 5 と 、 こ の ス レ シ ョ ル ド電圧発生部 1 〇 5 か ら 出力 さ れる 正側ス レ シ ョ ル ド電圧 よ り 前記反転増幅 器 1 0 3 か ら 出力 さ れる ホ ー ル電圧の方が高い と き負論 理の " 1 " 信号を発生す る 順方向 コ ンパ レ ー タ 部 1 0 6 と 、 前記ス レ シ ョ ル ド電圧発生部 1 0 5 力、 ら 出力 さ れ る 逆方向 ス レ シ ョ ル ド電圧よ り 前記反転増幅器 1 ◦ 3 か ら 出力 さ れ る ホ ー ル電圧の方が低い と き 負論理の " 1 " 信

新たな用紙 号を発生す る 逆方向 コ ン パ レ ー タ 部 1 0 7 と を備え て い o

そ し て、 前記 コ イ ル 1 0 1 が挿入 さ れて い る 電路 に電 流が流れ、 コ イ ル 1 0 1 か ら 前記電流の 値及び方向 に応 じ た大 き さ の磁束が出力 さ れれば、 ホ ー ル素子部 1 0 2 が こ れを検知 し て前記磁束の値及び方向 に応 じ た 値の ホ — ル電圧を発生す る と も に反転増幅器 1 ◦ 3 に よ っ て 前記ホ ー ル電圧が増幅 さ れ、 こ の増幅動作 に よ っ て得 ら れた電圧が順方向 ス レ シ ョ ル ド電圧 よ り も 高い と き に は 順方向 コ ン パ レ ー タ '部 1 ◦ 6 力、 ら 負論理の " 1 " 信号が . 出力 さ れ る 。 ま た前記増幅動作に よ っ て得 ら れた電圧が 逆方向 ス レ シ ョ ル ド電圧 よ り も 低い と き に は逆方向 コ ン パ レ 一 夕 部 1 ◦ 7 か ら 負論理の " 1 " 信号が出力 さ れ る 。

ま た こ の様な電流セ ン サ回路の他 に も 、 た と え ば第 3 図 に示す回路 も 知 ら れてい る 。 尚 こ の 図 に お い て第 2 図 に示す各部 と 同 じ 部分 に は同 じ符号力《付 し て あ る 。

こ の 図 に示す電流セ ン サ回路 は第 2 図 に示す前記駆動 電圧生成部 1 0 9 に代え て定電圧生成部 1 1 ◦ を設け た も の であ り 、 こ の定電圧生成部 1 1 ◦ に よ っ て ホ ー ル素 子部 1 ◦ 2 に一定電圧を供給す る よ う に し て い る 。

し 力、 し な 力 ら こ の よ う な従来の電流セ ン サ 回路に お い て は次に述べ る よ う な 問題があ っ た。

ま ず第 2 図 に示す電流セ ン サ回路 に お い て は抵抗 1 1 1 に よ っ て駆動電圧生成部 1 ◦ 9 を構成 し て い る の で、

新たな用紙 回路を簡素化で き る と い う 利点はあ る も の の 、 ホ ー ル素 子部 1 0 2 を構成す る ホ ー ル素子 1 1 2 の温度が変化 し て こ の ホ ー ル素子 1 1 2 の 内部抵抗値が変化 し た と き 、 こ れ に対応 し て印加電圧が変化 し てホ ー ル電圧の値が変 化す る 。

ま た第 3 図に示す電流セ ン サ回路 に お い て は電圧制御 用 の ト ラ ン ジ ス タ 1 1 3 と 、 こ の ト ラ ン ジ ス タ 1 1 3 の バ イ ア ス電圧決定用 の抵抗 1 1 4、 1 1 5 と に よ っ て定 電圧生成部 1 1 〇 を構成 し て い る ので、 ホ ー ル素子 ュ ! · 2 の温度が変化 し て こ の ホ ー ル素子 1 1 2 の 内部抵抗値 が変化 し た と き に お い て も 、 こ の ホ ー ル素子 1 1 2 に印 加 さ れ る 電圧を一定にす る こ と がで き る も の の 、 部品点 数が増え る 分 コ ス ト ダゥ ン が難 し く 、 ま た ス ペ ー ス 的 に 不利 に な る と い う 問題があ つ た ο

ま た第 2 図、 第 3 図 に示す電流セ ン サ回路においては 3 つ の抵抗 1 1 6、 1 1 7、 1 1 8 を直列 に接続 し てス レ シ ョ ノレ ド電圧発生部 1 0 5 を構成 し て い る ので、 こ の ス レ シ ョ ノレ ド電圧発生部 1 0 5 力、 ら 出力 さ れ る順方向 ス レ シ ョ ノレ ド電圧、 逆方向 ス レ シ ョ ル ド電圧の いずれか一 方の みを調整す る こ と がで き な い ので、 調整作業が難 し い と い う 問題があ っ た

本発明 は上 δしの事情に鑑みてな さ れた も ので'あ っ て、 部品点数を少な く し て回路の低 コ ス ト 化及び省ス ペ ー ス 化を は力、 る こ と がで き る と と も に、 回路の高精度化お よ

新たな用紙 び調整の簡素化を はか る こ と がで き る 電流セ ン サ回路を 提供す る こ と を 目 的 と し て い る 。 発明 の開示

本発明 に よ る 電圧セ ン サ回路 に お い て は、 1 つ の電圧 発生部 に よ っ て得 ら れた電圧 に よ っ て ホ ー ル素子の駆動 お よ び不平衡補正を行な う と と も に、 前記電圧 に よ っ て 反復増幅器のオ フ セ ッ ト 捕償を行 う こ と に よ り ホ ー ル素 子部分の 回路が簡素 に な る 。 ま た順方向 コ ン パ レ ー タ 部、 逆 ¾向 コ ン パ レ ー タ 部で使用 さ れ る 順方向 ス レ シ ョ ル ド 電圧、 逆方向 ス レ シ ョ ル ド電圧を第 1 基準抵抗部、 第 2 基準抵抗部 に よ っ て個 々 に発生 さ せ る こ と に よ り コ ンパ レ ー タ 部分での調整作業が容易 に な り 、 コ ン パ レ ー 夕 精 度が向上す る 。 図面の簡単な説明

第 1 図 は本発明 に よ る 電流セ ン サ回路の実施例 を示す 回路図、 第 2 図 は従来知 ら れて い る 電流セ ン サ 回路の 1 例を示す回路図、 第 3 図 は従来知 ら れて い る 電流セ ン サ 回路の他の 1 例を示す回路図で あ る 。 発明を実施す る た め の最良の形態

第 1 図 は本発明 に よ る 電流セ ン サ回路の 1 実施例を示 す回路図であ る 。 こ の 図 に示す電流セ ン サ回路は入力電流の値お よ び方 向 に対応 し た大き さ お よ び方向の磁束を発生す る コ ィ ノレ 1 と 、 こ の u ィ ル 1 に よ っ て生成 さ れた磁束の大 き さ お よ び方向 に応 じ た ホ 一 ル電圧を発生す る ホ - ル素子部 2 と 、 前言己ホ — ル素子部 2 力、 ら 出力 さ れる ホ ー ル電圧を増 幅す る 反転増幅部 3 と こ の反転増幅部 3 のオ フ セ ッ 卜 捕 償お よ び前 じ ^、 一 ル素子部 2 の駆動、 不平衡補償を行 う の に必要な電圧を発生す る 電圧発生部 4 と を備えてい る 更 に こ の電流セ ン サ回路は順方向 ス レ シ ョ ル K電圧を 発生す る 順方向基 圧発生部 5 と こ の順方向基準電圧 発生部 5 か ら 出力 さ れ る 順方向 ス レ シ ョ ノレ ド電圧よ り 前 記反転増幅部 3 か ら 出力 さ れ る ホ ー ル電圧の方が高い と き 負論理の " 1 "信号を発生す る 順方向 コ ン パ レ 一 夕 部 6 と 、 逆方向 ス レ シ ョ ル ド電圧を発生す る 逆方向基 圧発生部 7 と 、 こ の逆方向基準電圧発生部 7 力、 ら 出力 さ れ る 逆方向 ス レ シ ョ ル ド電圧 よ り 前記反 ¾:増幅部 3 力、 ら 出力 さ れ る ホ ー ル電圧の ほ う が低い と き 負論理の " 1 "信号を発生す る逆方向 コ ン パ レ 一 タ 部 8 と を備えてい る

前記コ ィ ル 1 は電流検出対象 と な る 電路に介揷 さ れ、 こ の電路に電流が流れた と き こ の電流の大 き さ お よ び方 向 に対応 し た大き さ お よ び方向の磁束を発生す る 。

ま た電圧発生部 4 は基準電圧値を決定す る 2 つ の抵抗 9 、 1 0 、 と 、 こ れ ら 各抵抗 9 、 1 0 の値に よ っ て決ま る 基準電圧値を受 け る 演算増幅器 1 1 と 、 こ の演算増幅 器 1 1 の 出力電圧を ホ ー ル素子部 2 と 、 反転增幅部 3 と に伝達す る 抵抗 1 7 と を備え、 抵抗 9 、 1 0 に よ っ て得 ら れ る 基準電圧を演算増幅器 1 1 よ っ て ボルテ ー ジ ♦ フ ォ ロ ワ し て基準電圧を生成 し こ れを ホ ー ル素子部 2 の電 源入力端子に 直接供給す る と 共に抵抗 1 7 を介 し て前記 ホ ー ル素子部 2 の補償端子 と 、 反転増幅部 3 と に供給す o

ホ ー ル素子部 2 は前記 コ イ ル 1 と 磁気的 に結 台 さ れ る. ホ ー ル素子 1 2 と 、 こ の ホ ー ル素子 1 2 の不平衡電圧を 補償す る た め の抵抗 1 3 と を備え 、 電源入力端子を介 し て前記電圧発生部 4 か ら基準電圧が供給 さ れた と き こ の 基準電圧 に よ っ て ホ ー ル素子 1 2 が定電圧で駆動す る と 共 に、 補償端子を介 し て入力 さ れた前記基準電圧 と 抵抗 1 3 と に よ っ て前記ホ ー ル素子 1 2 の不平衡電圧が補償 さ れ る 。 そ し て こ の 状 態 で 、 前 記 コ イ ル 1 が 磁 束 を 発生すれば、 ホ ー ル素子 1 2 は前記磁束の大 き さ お よ び 方向 に 応 じ た 値の ホ ー ル電圧を発生 し て こ れを反転増幅 部 3 に供給す る 。

反転増幅部 3 は増幅動作を行 う 演算増幅器 1 4 と 、 こ の演算増幅器 1 4 の入力抵抗 と な る 抵抗 1 5 と 、 前記演 算増幅器 1 4 の帰還抵抗 と な る 抵抗 1 6 と 、 演算増幅器 1 4 の 出力 を後段回路に伝達す る 抵抗 1 8 と を備え、 前 記電圧発生部 4 か ら 供給 さ れ る 基準電圧 に よ っ て演算増

新た な用紙 3 幅器 1 4 の オ フ セ ッ ト 電圧が補償 さ れ る 。 そ し て、 前記 ホ ー ル素子部 2 か ら ホ ー ル電圧が供給 さ れた と き こ れを 反転増幅 し て出力電圧 （ホ ー ル電圧） を生成 し こ れを順 方向 コ ン パ レ ー タ 部 6 と 、 逆方向 コ ン パ レ ー タ 部 8 と に 供給す る 。

ま た順方向基準電圧発生部 5 は順方向 ス レ シ ョ ル ド電 圧決定用 の抵抗 1 9 , 2 0 を備え、 こ れ ら の抵抗 1 9 , 2 0 に よ っ て得 ら れた順方向 ス レ シ ョ ル ド電圧を順方向 コ ン パ レ 一 夕 部 6 に供給す る 。

順方向 コ ン パ レ ー タ 部 6 は前記順方向 ス レ シ ョ ル ド電 圧の値 と前記反転増幅部 3 か ら 出力 さ れ る ホ ー ル電圧の 値 と を比較す る 演算増幅器 2 1 と 、 こ の演算増幅器 2 1 の 出力端子が低電圧に成 っ た と き に導通す る ダイ ォ ー ド 2 2 と 、 こ の ダイ オー ド 2 2 の ア ノ ー ドを プルア ッ プす る 抵抗 2 3 と を備え、 前記順方向 ス レ シ ョ ル ド電圧の値 よ り 前記反転増幅部 3 か ら 出力 さ れる ホ ー ル電圧の値が 高い と き 、 演算増幅器 2 1 の 出力端子電圧が低 レベル と な る 。 こ れに よ つ てダイ オ ー ド 2 2 を導通 さ せて負論理 の " 1 " 信号を生成 し こ れを次段の処理回路 （図示は省 略す る ） に供給す る 。

ま た逆方向基準電圧発生部 7 は逆方向 ス レ シ ョ ル ド電 圧決定用 の抵抗 2 4 、 2 5 を備え、 こ れ ら の抵抗 2 4 、 2 5 に よ っ て得 ら れた逆方向 ス レ シ ョ ル ド電圧を逆方向 コ ン パ レ ー タ 部 8 に供給す る 。

逆方向 コ ン パ レ ー タ 部 8 は前記順方向 コ ン パ レ ー 夕 部

Wた rib ¾ Ά 6 と 同様に演算増幅器 2 6 と 、 ダイ オ ー ド 2 7 と 、 プル ア ッ プ用 の抵抗 2 8 と を備え 、 前記逆方向 ス レ シ ョ ル ド 電圧の 値よ り 前記反転増幅部 3 か ら 出力 さ れ る ホ ー ル電 圧の値が低い と き 、 演算増幅器 2 6 の 出力端子電圧が低 レ ベル と な っ て ダ イ ォ ー ド 2 7 を導通 さ せて負論理の " 1 " 信号を生成 し こ れを前記処理回路 に供給す る 。

こ の よ う に こ の実施例 に お い て は 、 電圧発生部 4 に よ つ て生成 さ れ る 基準電圧で、 ホ ー ル素子 1 2 の 定電圧駆 動、 こ の ホ ー ル素子 1 2 の不平衡の補償、 演算増幅器 1 4 のオ フ セ ッ ト 補償を行 う よ う に し た ので、 従来の も の よ り 部品点数を少な く す る こ と がで き 、 こ れ に よ つ て回 路の コ ス ト ダ ウ ン及び回路の高精度化、 省ス ペ ー ス 化を は 力、 る こ と 力 で き る 。

ま た上述 し た実施例 に お い て は順方向基準電圧発生部 5 と 、 逆方向基準電圧発生部 7 と を独立 さ せて い る の で、 順方向 ス レ シ ョ ル ド電圧 と 、 逆方向 ス レ シ ョ ル ド電圧 と を個 々 に調整す る こ と がで き 、 こ れに よ つ て回路の高精 度化及び調整の容易化を はか る こ と がで き る 。

産業上の利用可能性

本発明 に かか る 電流セ ン サ回路 は、 フ ァ ク シ ミ リ あ る い は変復調器等で使用 さ れ る 通信回線に お い て、 回線の ノレー プ電流の有無を検出す る の に利用 さ れ、 こ の検出結 杲 に基づい て回線の制御、 処理を行 う 。

新た な用紙

Claims

請求の範囲

入力電流に対応 し て得 ら れた磁束の大 き さ をホ ー ル 素子 に よ っ て測定 し 、 こ の測定結果に対応 し た信号を発 生す る 電流セ ン サ回路 におい て、

電源電圧 に追従 し て出力電圧が変化す る 電圧 フ ォ 口 ヮ 型電圧発生部 と 、

こ の電圧発生部に よ っ て得 ら れた電圧で駆動す る ホ ー ル素子 と、 '

前記電.圧発生部に よ っ て得 ら れた電圧をオ フ セ ッ ト 捕正電圧 と し て印加 し 、 かつ前記ホ ー ル素子の 出力電圧 を増幅す る 増幅部 と 、

正側ス レ シ ョ ル ド電圧を発生す る第 1 基準抵抗部 と 、 前記増幅部か ら 出力 さ れ る 出力電圧の値が、 前記正 側 ス レ シ ョ ル ド電圧 よ り 正側に大き い と き 、 信号を発生 す る 第 1 コ ン パ レ ー タ 部 と 、

負側ス レ シ ョ ル ド電圧を発生す る第 2 基準抵抗部 と 、 前記増幅部か ら 出力 さ れ る 出力電圧の値が、 前記負 側ス レ シ ョ ル ド電圧よ り 負側に大き い と き 信号を発生す る 第 2 コ ン パ レ ー タ 部 と を備えた こ と を特徵 と す る 電流 セ ン サ回路。