JP3916225B2 - 電流検出装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホール素子を用いて電流を検出する電流検出装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ホール素子17を用いた電流検出装置11の従来技術の一例を図4、図5を参照しながら説明する。図4は従来の電流検出装置11を示す回路図である。また、図5は従来の電流検出装置の電流/磁界変換器(コア)31を示す図である。
定電圧源13の出力電圧は、電圧/電流変換器15によって定電圧源13の出力電圧に正比例した電流に変換される。この電流は、ホール素子17のT1へ制御電流として加えられる。
一方、図5に示される電流/磁界変換器(コア)31には電流入力端子21が設けられ、被測定系の電流を入力する。この電流入力端子21には、通常5A、30A、120A等の交流電流が入力される。この入力された電流は、コア31によって電流に正比例した磁界に変換される。この変換された磁界はホール素子17に加えられる。
ホール素子17は、電流端子T1−T2間に流れる制御電流と加えられる磁界との積に正比例した電圧をT3−T4間に出力する。ホール素子17の出力端子T3−T4間に出力される電圧は、増幅器23によって増幅される。
ホール素子17自体が不平衡成分を持っている場合、電流検出結果は図6に示される増幅器出力電圧波形Cのようにオフセット電圧を持っている。これを補正するため、ホール素子17の端子T4−T2間に固定抵抗器(R)29、端子T3−T2間に可変抵抗素子27を接続し、可変抵抗素子27を制御することによりオフセット電圧を取り除く。ここで、可変抵抗素子27とは、制御電圧に入力される電圧によって抵抗値が変化する素子であり、FETやCdsフォトカプラなどが一般に用いられている。
【0003】
可変抵抗素子27は、図4に示される増幅器出力電圧(C)を積分器33により積分する。積分された電圧は、図6に示されるように積分器出力電圧波形Dとして制御される。これにより、直流成分については負帰還が成立し、図6の増幅器出力電圧波形Cのように時間の経過とともにオフセット電圧が補正される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この電流検出装置11では、被測定電流に直流成分が含まれる場合、図4の増幅器出力電圧Cを積分することにより、直流成分とオフセット成分はともにオフセット電圧として可変抵抗素子27に入力されてしまう。この結果、図7の増幅器出力電圧波形Cのように、被測定電流の直流成分は出力されず、測定することができない。
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、被測定電流の直流成分の測定が可能であり高精度の測定を行うことができる電流検出装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、請求項1に記載の電流検出装置は、ホール素子を用いて被検出電流を検出する電流検出装置において、電圧を供給する電圧源と、この電圧源より入力された電圧に正比例した制御電流を供給する第1の電圧/電流変換器と、前記電圧源より入力された電圧に正比例した制御電流を供給する第2の電圧/電流変換器と、前記被検出電流を磁界に変換する電流/磁界変換手段と、前記第1の電圧/電流変換器より供給された前記制御電流と前記電流/磁界変換手段より加えられた磁界との積に正比例した電圧を出力する第1の電圧出力端子を備えた第1のホール素子と、前記第2の電圧/電流変換器より供給された前記制御電流と前記電流/磁界変換手段より加えられた逆の磁界との積に正比例した電圧を出力する第2の電圧出力端子を備えた第2のホール素子と、前記第1のホール素子より出力された電圧を増幅する第1の増幅器と、前記第2のホール素子より出力された電圧を増幅する第2の増幅器と、前記第1の増幅器の出力と前記第2の増幅器の出力とを加算する加算器と、前記第1の電圧出力端子の一方とグランドとの間に接続され、第1の制御端子を前記加算器の出力に接続し前記第1の制御端子に入力される電圧によって抵抗値が変化する第1の可変抵抗素子と、前記第2の電圧出力端子の一方とグランドとの間に接続され第2の制御端子を前記加算器の出力に接続し前記第2の制御端子に入力される電圧によって抵抗値が変化する第2の可変抵抗素子とを有することを特徴とする。
【0006】
また、請求項2に記載の電流検出装置は、請求項1において、前記第1のホール素子と前記第2のホール素子、前記第1の増幅器と前記第2のホール素子および前記第1の可変抵抗素子と前記第2の可変抵抗素子はそれぞれ同一の特性を有することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態について説明する。
図1は、本発明の一実施の形態に係る電流検出装置11の回路図である。電流検出装置11は、アナロググラウンド(AG)に接地されるとともに、一定の電圧を出力する定電圧源13、この定電圧源13の出力電圧に正比例した電流に変換する電圧/電流変換器15A(15B)、ホール効果により電流を検出するホール素子17A(17B)、ホール素子17A(17B)より出力された電圧を増幅する増幅器23A(23B)、この増幅器23Aの出力電圧と増幅器23Bの出力電圧とを加算する加算器25、オフセット電圧を取り除く可変抵抗素子27A(27B)、オフセット電圧を取り除くために設けられた固定抵抗器29A(29B)から構成される。
定電圧源13の出力電圧Aは2つの電圧/電流変換器15A、15Bによって定電圧源13の出力電圧に正比例した電流に変換される。この電流は、同一の特性を具備する2つのホール素子17A、17Bに制御電流として加えられる。
図2は電流/磁界変換器19を模式的に示した斜視図である。電流/磁界変換器(分割コア)19は、上下に分割された分割コアA19Aと分割コアB19Bから構成され、ホール素子17Aとホール素子17Bとを挟みこむように配置される。また、被測定系の電流を入力する電流入力端子21が電流/磁界変換器19の空隙部分を貫通して設けられている。この電流入力端子21には、通常5A、30A、120Aなどの電流が入力される。この入力された電流は、分割コア19Aと分割コア19Bとにより、電流に正比例した磁界B1、磁界B2に変換される。磁界B1、磁界B2の方向は図1に示されるように、磁界B1は紙面奥向き、磁界B2は紙面手前向きの方向であり、2つのホール素子17A、17Bにそれぞれ加えられる。ここで、2つのホール素子17A、17Bに加えられる磁界は、図1に示されるように相反する方向である。
【0008】
ホール素子17A、17Bは、電流端子T1−T2間に流れる制御電流と加えられる磁界の積に正比例した電圧を出力端子T3−T4間に出力する。2つのホール素子17A、17Bの出力端子T3−T4間に出力される電圧は、同一の特性を具備する2つの増幅器23A、23Bによってそれぞれ増幅される。
図2に示される2つの増幅器23A、23Bの出力電圧(C1、C2)は、加算器25により加算される。この加算器25の出力電圧(D)は、オフセット電圧に従って変化し、この電圧で可変抵抗素子27A、27Bを制御する。これにより、負帰還を形成し、可変抵抗素子27A、27Bは、オフセット電圧が基準電位より高いときは、それぞれがホール素子17A、17Bの出力電圧を小さくする方向に作用し、オフセット電圧が基準電位より低いときは、ホール素子17A、17Bの出力電圧を大きくする方向に作用することにより、オフセット電圧を基準電位に補正する作用を有する。
ここで、加算器25の出力電圧は被測定電流の直流成分に影響されない為、被測定電流の直流成分を測定可能なホール素子17A、17Bのオフセット補正が実現できる。
【0009】
図3は、ホール素子17A、17Bに加えられる定電圧波形A、ホール素子17A、17Bに加えられる磁界波形B1、B2、増幅器23A、23Bの増幅器出力波形C1、C2、加算器25の加算器出力電圧波形Dを示す。増幅器23A、23Bの出力電圧波形C1,C2のように、時間の経過とともに、ホール素子17A、17Bのオフセット電圧が補正されており、この補正で、被測定電流の直流成分は影響を受けていない。
【0010】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、2つのホール素子17A、17Bに被測定電流に正比例した磁界を相反する方向で加え、この出力を加算することで被測定電流の直流成分を含まないオフセット電圧を検出し、この電圧をもとにオフセットを補正する。これにより、被測定電流の直流成分を測定し、高精度の測定を行うことが出きる電流検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態に係る電流検出装置の回路を示す図。
【図2】本発明の実施の一形態に係る電流検出装置の電流/磁界変換器を示す図。
【図3】本発明の実施の一形態に係る電流検出装置の回路のタイムチャートを示す図。
【図4】従来の電流検出装置の回路を示す図。
【図5】従来の電力検出装置の電流/磁界変換器を示す図。
【図6】従来の電流検出装置のタイムチャートを示す図。
【図7】従来の電流検出装置のタイムチャートを示す図。
【符号の説明】
11…電流検出装置、13…定電圧源、15…電圧/電流変換器、15A…電圧/電流変換器A、15B…電圧/電流変換器B、17…ホール素子、17A…ホール素子A、17B…ホール素子B、19…電流/磁界変換器(分割コア)、19A…分割コアA、19B…分割コアB、21…電流入力端子、23…増幅器、23A…増幅器A、23B…増幅器B、25…加算器、27…可変抵抗素子、27A…可変抵抗素子A、27B…可変抵抗素子B、29…抵抗器、29A…抵抗器A、29B…抵抗器B、31…電流/磁界変換器(コア)、33…積分器
Claims (2)
- ホール素子を用いて被検出電流を検出する電流検出装置において、
電圧を供給する電圧源と、
この電圧源より入力された電圧に正比例した制御電流を供給する第1の電圧/電流変換器と、
前記電圧源より入力された電圧に正比例した制御電流を供給する第2の電圧/電流変換器と、
前記被検出電流を磁界に変換する電流/磁界変換手段と、
前記第1の電圧/電流変換器より供給された前記制御電流と前記電流/磁界変換手段より加えられた磁界との積に正比例した電圧を出力する第1の電圧出力端子を備えた第1のホール素子と、
前記第2の電圧/電流変換器より供給された前記制御電流と前記電流/磁界変換手段より加えられた逆の磁界との積に正比例した電圧を出力する第2の電圧出力端子を備えた第2のホール素子と、
前記第1のホール素子より出力された電圧を増幅する第1の増幅器と、
前記第2のホール素子より出力された電圧を増幅する第2の増幅器と、
前記第1の増幅器の出力と前記第2の増幅器の出力とを加算する加算器と、
前記第1の電圧出力端子の一方とグランドとの間に接続され、第1の制御端子を前記加算器の出力に接続し前記第1の制御端子に入力される電圧によって抵抗値が変化する第1の可変抵抗素子と、前記第2の電圧出力端子の一方とグランドとの間に接続され第2の制御端子を前記加算器の出力に接続し前記第2の制御端子に入力される電圧によって抵抗値が変化する第2の可変抵抗素子と
を有することを特徴とする電流検出装置。 - 前記第1のホール素子と前記第2のホール素子、前記第1の増幅器と前記第2のホール素子および前記第1の可変抵抗素子と前記第2の可変抵抗素子はそれぞれ同一の特性を有することを特徴とする請求項1に記載の電流検出装置。
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