CN111065931B - 电流测定装置 - Google Patents

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Abstract

一种电流测定装置，包括：分流电阻器；与该分流电阻器连接的成对的第一和第二电压信号线；根据所述成对的第一和第二电压信号线的相应信号测定电流的电流测定电路，其中，所述成对的第一和第二电压信号线连接至包括所述电流测定电路的放大电路，以放大电压信号，从所述分流电阻器导出的与所述成对的第一和第二电压信号线不同的第三信号线与所述电流测定电路的共用线相连接。

Description

电流测定装置
技术领域
本发明涉及一种电流测定装置。
背景技术
分流电阻器由供被测电流流过的两个电流接线端，用于提取检测电压信号的两个信号输出端以及导线构成(例如，见专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：公开号为2014-142224的日本专利申请
发明内容
本发明待解决的问题
然而，出于降低分流电阻器所致损失的目的，被测电流越大，分流电阻的值阻应该越小。如此，势必导致分流检测电压的信号水平较为微弱，易于受噪声影响，而专利文献1并未将这一因素考虑在内。
在上述情形中，往常并不会成为问题的微弱共模噪声会被高灵敏度放大器放大，从而导致无法实现高精度的电流检测。因此，在共模噪声会被放大的用途中，存在难以降低分流电阻器阻值的问题。
本发明的目的在于提供一种能够通过降低共模噪声的影响而实现高精度电流检测的电流测定装置。
解决问题的技术手段
本发明中，增加一个接线端或一条导线，并将其与放大电路的电源线路连接，如此，能够抑制共模噪声的影响。
根据本发明的一个方面，提供一种电流测定装置，包括：分流电阻器；与该分流电阻器连接的成对的第一和第二电压信号线；以及根据所述成对的第一和第二电压信号线的相应信号测定电流的电流测定电路，其中，所述成对的第一和第二电压信号线连接至包括所述电流测定电路的放大电路，以放大电压信号，从所述分流电阻器导出的不同于所述成对的第一和第二电压信号线的第三信号线与所述电流测定电路的共用线相连接。
通过所述第三信号线降低所述共用线的共模噪声对所述成对的第一和第二电压信号线的影响。
所述放大电路的电源负极接线端连接至所述共用线。
所述放大电路的GND接线端连接至所述共用线。
所述分流电阻器用于在含开关元件的逆变电路中进行电流检测。
优选地，所述放大电路在所述成对的第一和第二电压信号线的每一个信号输入部分处具有电阻。
优选地，所述分流电阻器的电阻值等于或小于0.1mΩ。其原因在于，当使用低电阻的分流电阻器时，噪声影响将变得较为显著。
本说明书包含作为本申请优先权基础的申请号为2017-164643的日本专利申请的公开内容。
发明效果
根据本发明，可以抑制电流检测中共模噪声的影响。
附图说明
图1：图1(a)为本发明实施方式电流测定装置一种例示结构的电路图；图1(b)为本发明实施方式电流测定装置分流电阻器一种例示结构的立体图。
图2为本发明第二实施方式电流测定装置一种例示结构的电路图。
图3为本发明第三实施方式电流测定装置一种例示结构的电路图。
图4为本发明第四实施方式电流测定装置中分流电阻器一种例示结构的平面图和侧面图。
图5为本发明第五实施方式电流测定装置中分流电阻器一种例示结构的平面图(图5(a))和侧面图(图5(b))。
图6为本发明第六实施方式电流测定装置的一种例示电路图。
图7为本发明第七实施方式电流测定装置的例示电路图，其中，在用于逆变电路的情形中，该图所示为以栅极电源作为分流信号放大器电源的例示电路。
具体实施方式
以下，参考附图，详细说明本发明实施方式的电流测定装置。
(第二实施方式)
图1(a)为本发明实施方式电流测定装置A一种例示结构的电路图。图1(b)为本发明实施方式电流测定装置分流电阻器1一种例示结构的立体图。
如图1(a)和图1(b)所示，分流电阻器1包括电阻本体3以及设于电阻本体3两端的第一电极5a和第二电极5b。
在图1中，以电阻本体3的端面与电极5a，5b的端面相互抵接的抵接结构为例进行了说明，但本发明并不限于抵接结构。
电阻本体3的材料可使用Cu-Ni类、Cu-Mn类、Ni-Cr类等金属板。接线端5的电极材料可使用Cu等材料。分流电阻器1的电阻值例如为0.1mΩ或以下的低电阻。
电极5a，5b上设有用于与图中未示出的衬底、汇流排等物固定的开孔7a，7b。在电极5a，5b的与电阻本体3相接一侧的部位上，设有与电极表面垂直的第一输出信号接线端T1和第二输出信号接线端T2。此外，在第二电极5b的与第二输出信号接线端T2邻近的电极表面部分上，还设置与该电极表面垂直的第三输出信号接线端T3。
电流测定装置A中设有放大电路(衬底)11，该电路与分流电阻器1连接，用于放大分流电阻器1的输出信号。放大电路11例如包括采用光电耦合器、静电耦合电容器等的Δ∑转换模拟绝缘放大器27。
分流电阻器1的第一输出信号接线端T1和第二输出信号接线端T2分别通过线路线路L1，L2与放大电路11的两个输入接线端T4，T5连接。此外，第三输出信号接线端T3通过线路L3连接于与放大电路11的共用线L4(GND 31)导通的电源负极接线端T6。
另外，线路L1和L2优选为绞合线。
放大电路11的输入接线端T4，T5分别通过电阻21a，21b与绝缘放大器27连接。此外，从输入接线端T4，T5引出的线路之间设有电容器25。如此，可以抑制常模噪声进入绝缘放大器27。绝缘放大器27的电源正极接线端与L5(Vcc)连接，电源负极接线端与L4(GND 31)连接。
通过以上述五端(5a，5b，T1，T2，T3)接线方式连接分流电阻器1和放大电路11，可以使共模噪声通过T3→L3→T6→L4这一路径并减小至放大电路一侧的GND 31。如此，可以降低共模噪声在与为了信号的放大而设于电流测定装置A中的放大电路11连接的一对电压信号线(线路L1，L2)上施加的影响。
(第二实施方式)
以下，对本发明第二实施方式的电流测定装置进行说明。
图2为本实施方式电流测定装置A一种例示结构的电路图。图2所示例示结构与图1例示结构的区别在于，分流电阻器1上不设接线端T3，而是相应地将从第二输出信号接线端T2至放大电路11的输入接线端T5的线路L2以及至共用线L4(GND 31)的线路L3均设置为从接线端T2分支而出。通过这一结构，能够获得与图1同样的效果，并具有免于设置接线端T3的特征。
(第三实施方式)
以下，对本发明第三实施方式的电流测定装置进行说明。
图3为本实施方式电流测定装置的一种例示结构的电路图。图3所示例示结构与图1所示结构的区别在于，放大电路11(绝缘放大器27)设有电源负极Vee，而且电源Vee另外设有GND。接线端T6与放大电路11的GND连接(在本例中，T6具体称为″GND接线端”)。另外，GND接线端T6上连有线路L3。
如此，可在信号输出方面实现扩大负极一侧的放大范围，从而改善共模噪声所致放大范围缩小的优点。
(第四实施方式)
以下，对本发明第四实施方式的电流测定装置进行说明。
图4所示为本实施方式电流测定装置中分流电阻器91的一种例示结构，其中，图4(a)为平面图，图4(b)为正面图，图4(c)为侧面图。此外，背面图与平面图4(a)一致。在图4所示例示结构中，分流电阻器91的两个相对设置的电极91a，91b之间设有多个柱状电阻本体93。电极91a，91b分别设有用于与汇流排等物固定的通孔17a。此外，电极91a，91b的侧面上设有侧向外伸的接线端T21～T23。通过这一分流电阻器结构，可实现电阻进一步降低的分流电阻器。图4(d)所示为分流电阻器91与图1所示放大电路11的例示连接方式。作为第一输出信号接线端的接线端T21和作为第二输出信号接线端的接线端T22分别通过线路L1，L2与放大电路11的两个输入接线端T4，T5连接。作为第三输出信号接线端的接线端T23经线路L3连接于与放大电路11的共用线L4(GND 31)导通的电源负极接线端T6。通过这一结构，可以更加有效地降低共模噪声的影响。
(第五实施方式)
以下，对本发明第五实施方式的电流测定装置进行说明。图5为本实施方式电流测定装置(分流模块)一种例示结构的平面图(图5(a))和侧面图(图5(b))。
在分流模块中，通过将分流电阻器和放大电路衬底相邻设置，可以降低自感所致影响。然而，当分流电阻器设于放大电路衬底附近时，分流电阻器发出的热量有对放大电路衬底造成影响之嫌。
如图5所示，分流电阻器1包括电阻本体3以及与电阻本体3的两端连接固定的电极5a，5b。电极5a，5b设有用于与汇流排等物固定的通孔7a，7b。电极5a，5b与电阻本体3连接的部位附近设有用于提取电压的接线端T1，T2。放大电路衬底71包括将其分为初级侧和次级侧的绝缘放大器15等电路部件以及线路等物。分流电阻器1和放大电路衬底71设置为保持一定的间隔距离。虽然图中未示出，但是所述间隔距离由覆盖放大电路衬底71的壳体等物保持。分流电阻器1接线端T1，T2上连接的线路L1，L2既可与分流电阻器相接，也可在邻近状态下绞扭后与放大电路衬底71相接，以向绝缘放大器15发送电压信号。接线端T2以能够抵达且穿透放大电路衬底71的长度竖直设置，而且与放大电路衬底71的GND连接。
通过该五端接线方式，即使在信号输出方面使用导线等物时，仍能实现对共模噪声所致影响的抑制。此外，通过以绞合线作为电压信号线路，即使将分流电阻器1与放大电路衬底71相互分隔，也可降低磁通所致噪声影响。其中，所谓的″五端接线方式″即本发明涉及的电流测定方式，是指由供电流流通的电极5a，5b，提取电压的接线端T1，T2以及将噪声导入GND的接线端T3(或者，也可以为从T1和T2中的任何一者分支而出的线路)构成的分流电阻器以及/或者分流电阻器按该方式连接的电流测定装置的结构。
(第六实施方式)
图6所示为本发明第六实施方式电流测定装置的一种例示电路图。图6所示为用于驱动三相电机的逆变电路的一例，具体所示为逆变桥臂电路的一相。
图6所示因五端接线方式而应用于逆变电路的分流电流检测器用途示例中，设有逆变桥臂部分B以及包括分流电阻器1和放大电路27的电流测定装置A。逆变桥臂部分B包括分别控制第一IGBT(绝缘栅双极晶体管)51和第二IGBT53的栅极驱动电路(43，47)以及栅极电源电路(41，46)。栅极电源电路41，46由供电控制器45控制。此外，还设有逆变控制电路28。电流测定装置A包括分流电阻器1和绝缘放大器37。
逆变桥臂部分B的输出接线端TBu和负载一侧的电机与用作被测电流接线端的分流电阻器1电极5a，5b连接。
此外，如上所述，用于对含开关元件的逆变电路进行电流检测的分流电阻器1的第一输出信号接线端T1和第二输出信号接线端T2分别与形成放大电路的绝缘放大器37的两个输入接线端T4，T5连接。第三输出信号接线端T3与含放大电路的电流测定装置A的共用线L4(GND 31)连接。附图标记29，61表示寄生电容。
在图6中，L12表示因IGBT切换所致输出接线端TBu电位在P侧或N侧的大幅波动而产生的共模噪声。虽然逆变桥臂部分B的共模噪声L12从输出接线端TBu流至分流电阻器，然而在本实施方式中，其又经第三输出信号接线端T3流入电流测定装置A的GND。如此，由于分流电阻器1使得放大电路11的共用线33和信号输出线路形成不同的路径，因此输出信号接线端TBu的共模噪声电流流向GND，从而能够实现降低共模噪声对电流检测的影响。
(第七实施方式)
图7所示为本发明第七实施方式电流测定装置的一种例示电路图。图7所示为用于驱动三相电机的逆变电路的一例，具体所示为逆变桥臂电路的一相，更具体而言为将栅极电源作为分流信号放大器(绝缘放大器37)电源的示例电路。该实施方式具有能够将影响栅极电源电流波动的相应分流信号(接线端T1，T2上的信号)的噪声旁引至输出接线端TBu的优点。具体而言，当以电荷泵类型的稳压器向放大电路供电时，电源电流将为脉冲形式，因此有可能会发生噪声变大的问题。在该情形中，通过按本实施例所示方式使用本发明五端接线方式，能够产生有益效果。
上述实施方式并不局限于附图所示的各种结构，在能够实现本发明效果的范围内还可进行适当改变。此外，只要不脱离本发明目的的范围，还可在适当变更后进行实施。
另外，本发明的各组成要素可以进行任意的取舍和选择，所有具备通过此等取舍和选择而获得的结构的发明同样涵盖于本发明中。
工业实用性
本发明可用于电流测定装置。
附图标记
A......电流测定装置
1......分流电阻器
3......电阻本体
5a......第一电极(电极)
5b......第二电极(电极)
11......放大电路
21a，21b......电阻
31......GND
L1，L2......线路(绞合线)
L3......线路
L4......共用线
T1......第一输出信号接线端
T2......第二输出信号接线端
T3......第三输出信号接线端
T4，T5......输入接线端
本说明书中引用的所有出版物、专利及专利申请均因该引用而完整并入本说明书中。

Claims (5)

1.一种电流测定装置，其特征在于，包括：包括电阻本体和设置在所述电阻本体的两端的第一和第二电极的分流电阻器；与所述分流电阻器连接的成对的第一和第二电压信号线；以及根据所述成对的第一和第二电压信号线的相应信号测定电流的电流测定电路，其中，
所述第一电压信号线连接至所述第一电极，所述第二电压信号线连接至所述第二电极，
所述成对的第一和第二电压信号线连接至包括所述电流测定电路的放大电路，以放大电压信号，
从所述分流电阻器的所述第二电极导出的不同于所述成对的第一和第二电压信号线的第三信号线与所述电流测定电路的共用线相连接，
所述成对的第一和第二电压信号线不与所述第三信号线电连接而与所述放大电路的绝缘放大器连接，
所述共用线连接至用于向所述放大电路供电的稳压器，
所述分流电阻器的所述第二电极用于连接一逆变电路的输出接线端，所述输出接线端位于所述逆变电路的两个开关元件之间，因所述开关元件切换会导致所述输出接线端的电位在所述逆变电路的P侧或N侧波动，
所述分流电阻器与所述放大电路的衬底相互分隔设置，
所述衬底设置为与所述分流电阻器保持一定的间隔距离，所述间隔距离由覆盖所述衬底的壳体保持，
所述分流电阻器与所述衬底之间的所述成对的第一和第二电压信号线由绞合线构成，
所述分流电阻器与所述衬底之间的所述第三信号线由与所述成对的第一和第二电压信号线分体的单线构成，
所述电流测定电路包括使所述逆变电路中产生的共模噪声从所述第三信号线流向GND的路径，
通过所述第三信号线降低所述共用线的共模噪声对所述成对的第一和第二电压信号线的影响。
2.如权利要求1所述的电流测定装置，其特征在于，所述放大电路的电源负极接线端连接至所述共用线。
3.如权利要求1所述的电流测定装置，其特征在于，所述放大电路的GND接线端连接至所述共用线。
4.如权利要求1至3中任一所述的电流测定装置，其特征在于，所述放大电路在所述成对的第一和第二电压信号线的每一个信号输入部分处具有电阻。
5.如权利要求1至3中任一所述的电流测定装置，其特征在于，所述分流电阻器的电阻值等于或小于0.1mΩ。
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